Архитектура баз данных

Реальные объекты и их взаимосвязи представлены в базе данных в виде некой целевой модели предметной области, отражающей только те факты о предметной области, которые необходимы для функционирования информационной системы. При построении модели проводится последовательное абстрагирование и структурирование данных. Сначала разрабатывается концептуальная модель базы данных, в которой на естественном языке с помощью диаграмм и других средств описываются объекты предметной области и их взаимосвязи. В концептуальной модели выделяется и описывается информация, которая должна быть представлена в БД. Концептуальная модель не зависит от конкретной используемой СУБД и служит основой для построения логической модели БД.

Модель данных, в которой на логическом уровне полностью описывается информационное содержание базы данных, называется логической моделью базы данных, которая является основой для всех пользователей информационной системы (прикладных программ и людей). Пользователи и прикладные программы обращаются к базе данных посредством СУБД только в терминах логической модели.

Логическая модель описывает всю БД как единое целое. Однако, как мы уже отмечали, у каждой группы пользователей базы данных есть свои специфические задачи, для решения которых нет необходимости знакомиться с глобальной моделью базы данных информационной системы. Кроме того, необходимое пользователю логическое представление данных может существенно отличаться от общей модели данных. Часто требуется также разделить группы пользователей по их правам доступа к определенным частям базы данных.

Отдельное логическое представление данных для каждого пользователя называется внешней моделью данных, или пользовательским представлением.

Так, сотрудник, оформляющий заказы, работает с представлением, в котором основой является заказ и пункты заказа. Сотрудник, занимающийся работой с клиентами, должен иметь полную информацию о клиентах и их заказах. Его может интересовать, например, с какой частотой осуществляет заказы тот или иной клиент, его предпочтения и т. д. Руководитель отдела маркетинга должен работать с представлением, в котором в виде сводок представлена вся маркетинговая деятельность компании (товары, поставщики, клиенты, заказы, продажи) и имеется возможность проводить анализ этой деятельности.

Отметим, что логическая модель базы данных отражает ее информационное содержание и не включает детали организации физического хранения данных во внешней памяти. Преобразование данных из физической базы данных в представления логической модели (и обратно) осуществляет система управления базами данных. Однако СУБД тоже непосредственно не работает с данными, хранящимися на дисках. Как и все программы, она функционирует под управлением конкретной операционной системы (ОС), которая и осуществляет управление данными на физическом уровне (в виде файлов и записей на дисках). СУБД оперирует с так называемой внутренней (физической) моделью данных, которая отображается в физическую базу данных средствами ОС. Таким образом, мы приходим к трехуровневой архитектуре базы данных, представленной на рис. 18.

Рис. 18. Трехуровневая архитектура базы данных

На верхнем уровне располагаются внешние модели данных или пользовательские представления, они строятся с помощью СУБД на основе единой логической модели базы данных. Сама СУБД оперирует с некоторой внутренней моделью, содержащей описание форматов данных и дополнительных структур, необходимых для эффективного управления и доступа к данным.