Трёхуровневая архитектура ANSI-SPARC
ANSI-SPARC - Комитет планирования стандартов и норм SPARC (Standards Planning and Requirements Committee) Национального Института Стандартизации США (American National Standard Institute - ANSI).
Комитете ANSI/SPARC признал необходимость использования трехуровневого подхода общей архитектуры СУБД. Выделены 3 уровня абстракции, т.е. трех различных уровней описания элементов данных. Эти уровни формируют трехуровневую архитектуру, которая охватывает внешний, концептуальный и внутренний уровни.
Цель трехуровневой архитектуры заключается в отделении пользовательского представления базы данных от ее физического представления.
Причины, по которым желательно выполнять такое разделение:
1. Каждый пользователь должен иметь возможность обращаться к одним и тем же данным, используя свое собственное представление о них. Каждый пользователь должен иметь возможность изменять свое представление о данных, причем это изменение не должно оказывать влияние на других пользователей.
2. Пользователи не должны непосредственно иметь дело с такими подробностями физического хранения данных в базе, как индексирование и хеширование . Иначе говоря, взаимодействие пользователя с базой не должно зависеть от особенностей хранения в ней.
3. Администратор базы данных (АБД) должен иметь возможность изменять структуру хранения данных в базе, не оказывая влияния на пользовательские представления.
4. Внутренняя структура базы данных не должна зависеть от таких изменений физических аспектов хранения информации, как переключение на новое устройство хранения.
5. АБД должен иметь возможность изменять концептуальную или глобальну. Структуру базы данных без какого-либо влияния на всех пользователей.
Внешний уровень – представление базы данных с точки зрения пользователей. Этот уровень описывает ту часть базы данных, которая относится к каждому пользователю.
Внешний уровень состоит из нескольких различных внешних представлений базы данных. Каждый пользователь имеет дело с представлением “реального мира”, выраженным в наиболее удобной для него форме. Внешнее представление содержит только те сущности, атрибуты и связи “реального мира”, которые интересны пользователю.
Концептуальный уровень – обобщающее представление данных. Этот уровень описывает то, какие данные хранятся в базе данных, а также связи, существующие между ними, т.е. логическую структуру всей базы данных. Фактически это полное представление требований, которое не зависит от любых соображений относительно способа их хранения. На концептуальном уровне представлены следующие компоненты:
· Все сущности, их атрибуты, связи;
· Накладываемые на данные ограничения;
· Семантическая информация о данных;
· Информация о мерах обеспечения безопасности и поддержки целостности данных.
Однако этот уровень не содержит никаких сведений о методах хранения данных (например, объем занятого пространства в байтах).
Внутренний уровень – физическое представление базы данных в компьютере. Этот уровень описывает, как информация хранится в базе данных, содержит описание структур данных и организации отдельных данных, используемых для хранения данных в запоминающих устройствах.
На внутреннем уровне хранится следующая информация:
· Распределение дискового пространства для хранения данных и индексов;
· Описание подробностей сохранения записей (с указанием реальных размеров сохраняемых элементов данных);
· Сведения о размещении записей;
· Сведения о сжатии данных и выбранных методах шифрования.
Ниже внутреннего уровня находится физический уровень, который контролируется операционной системой, но под руководством СУБД.
Основным назначением трехуровневой архитектуры является обеспечение независимости данных, которая означает, что изменения на нижних уровнях никак не влияют на верхние уровни. Различают два типа независимости от данных: логическую и физическую.
Логическая независимость от данных
– означает полную защищенность внешних схем от изменений, вносимых в концептуальную схему (например, добавление или удаление новых сущностей, атрибутов или связей).
Физическая независимость от данных
– означает защищенность концептуальной схемы от изменений, вносимых во внутреннюю схему (например, использование различных файловых систем или структур хранения, разных устройств хранения, модификация индексов или хеширование).
