46.Трехуровневая архитектура банка данных (БнД).

Процесс прохождения пользовательского запроса в БнД с трехуровневой архитектурой. Трехуровневая архитектура согласно стандарту ANSI три уровня абстракций данных: концептуальный уровень, внешний и внутренний уровни. На концептуальном уровне выполняется концептуальное проектирование БД, которая включает анализ всех информационных потребностей пользователей и определяется информационная модель данных. Результатом концептуального проектирования является концептуальная модель, которая представляет собой единое логическое описание элементов данных и связи между ними.

Концептуальный уровень. Структурный уровень БД, определяющий логическую схему БД.

Внешний уровень - составляет пользовательские представления данных БД.

Каждый пользователь или группа пользователей имеет свое собственное представление данных в БД.

Каждое такое представление дает ориентированное на пользователя описание элементов данных и отношений между ними. Совокупность всех пользовательских представлений и составляет внешний уровень данных.

Внешний уровень. Структурный уровень БД, определяющий пользовательские представления данных.

Внутренний уровень обеспечивает физический взгляд на БД: дисководы, физические адреса, указатели, индексы. За этот уровень отвечают проектировщики физической БД, которые решают, какие физические устройства, будут хранить данные, какие методы доступа необходимо использовать для извлечения и обновления данных.

Внутренний уровень. Структурный уровень базы данных, определяющий физический вид базы данных.

Трехуровневая архитектура обеспечивает логическую (между уровнем 1 и2 ) и физическую ( между 2 и 3) независимость при работе с данными.

Логическая независимость предполагает возможность изменения одного приложения без изменений других приложений, работающих с этой же БД.

Физическая независимость предполагает возможность переноса хранимой информации с одних носителей на другие при сохранении работоспособности всех приложений, работающих с данной базой данных. Выделение концептуального уровня позволило разработать аппарат централизованного управления БД.

Для того чтобы предоставлять данные пользователям на концептуальном или внешнем уровнях СУБД должна уметь преобразовывать адреса и указатели в соответствующие логические имена и отношения. Такой перевод должен происходить и в обратном направлении – с логического уровня на физический.

47. Неплотный индекс. Технология поиска записей в основном файле внешней памяти с использованием неплотного индекса.

Неплотный индекс строится именно для упорядоченных файлов. Для этих файлов используется принцип внутреннего упорядочения для уменьшения количества хранимых индексов. Структура записи индекса для таких файлов имеет следующий вид:

В индексной области мы теперь ищем нужный блок по заданному значению первичного ключа. Так как все записи упорядочены, то значение первой записи блока позволяет нам быстро определить, в каком блоке находится искомая запись. Все остальные действия происходят в основной области. Пусть основной файл F упорядочен по полю ключа К. построим дополнительный файл FD по правилу: 1) записи файла FD имеют формат FD (K,P), где К-поле, принимающее значение ключа первой записи блока основного файла F; P-указатель на этот блок; 2) записи файла FD упорядочены по полю К. Полученный файл FD называется неплотный индексом. Количество записей файла FD равно количеству блоков основного файла F. для организации файла Fd требуется дополнительная внешняя память. Поиск в начале выполняется в индексе для нахождения адреса блока основного файла, а затем этот блок считывается в оперативную память и в нем, например, с помощью последовательного поиска, определяется требуемая запись. В-дерево. Так как неплотный индекс упорядочен по ключевому полю, то над ним можно построить еще один неплотный индекс (неплотный индекс неплотного индекса) и т.д., пока на самом последнем, верхнем уровне не останется всего один блок . Полученная структура называется В-деревом порядка m, где m-количество записей в блоке индекса. Такое дерево должно иметь в каждом узле не менее m/2 зависимых узлов и все листья должны располагаться на одном уровне.Для осуществления последовательного поиска блоки первого уровня могут быть связаны в цепь по возрастанию значения ключа. Поиск в В-дереве выполняется так же, как и в неплотном индексе. Удачный и неудачный поиск записи в В-дереве требует h-обменов, где h-число уровней В-дерева.При поиске по интервалу значений a<=K<=b вначале выполняется поиск по K=a в В-дереве, а затем – последовательный поиск по условию K<=b в блоках 1-го уровня В-дерева.