2.1.4. Схеми, відображення й екземпляри

Загальний опис бази даних називається схемою бази даних. Існує три різних типи схем бази даних, що визначаються відповідно до рівнів абстракції трьохрівневої архітектури, як показано на мал. 2.1. На найвищому рівні мається кілька зовнішніх схем чи підсхем, що відповідають різним представленням даних. На концептуальному рівні опис бази даних називають концептуальною схемою, а на найнижчому рівні абстракція — внутрішньою схемою.

Концептуальна схема описує всі елементи даних і зв'язку між ними, із указівкою необхідних обмежень підтримки цілісності даних. Для кожної бази даних мається тільки одна концептуальна схема. На нижньому рівні знаходиться внутрішня схема, що є повним описом внутрішньої моделі даних.

Вона містить визначення збережених записів, методи представлення, опису полів даних, зведення про індекси й обрані схеми хешування. Для кожної бази даних існує тільки одна внутрішня схема.

СКБД відповідає за установлення відповідності між цими трьома типами схем, а також за перевірку їхньої несуперечності. Інакше кажучи, СКБД повинна переконатися в тім, що кожну зовнішню схему можна вивести на основі концептуальної схеми. Для встановлення відповідності між будь-якими зовнішньою і внутрішньою схемами СКБД повинна використовувати інформацію з концептуальної схеми. Концептуальна схема зв'язана з внутрішньою схемою за допомогою концептуально внутрішнього відображення. Воно дозволяє СКБД знайти фактичний запис чи набір записів на фізичному пристрої збереження, що утворять логічний запис у концептуальній схемі, з урахуванням будь-яких обмежень, установлених для виконуваних над даним логічним записом операцій. Воно також дозволяє знайти будь-які розходження в іменах об'єктів, іменах атрибутів, порядку проходження атрибутів, їхніх типах даних і т.д. Нарешті, кожна зовнішня схема зв'язана з концептуальною схемою за допомогою зовні концептуального відображення. З його допомогою СКБД може відображати імена користувальницького представлення на відповідну частину концептуальної схеми.

П риклади різних рівнів наведені на мал.2.2. На ньому показані два різних зовнішніх представлення інформації про персонал: одне складається з особистого номера співробітника (Sno), його імені (FName) і прізвища (LName), віку (Age), суми зарплати за рік (Salary) і номера відділення компанії, у якому цей співробітник працює (Bno). Інше представлення включає особистий номер співробітника (Staff No), прізвище (LName) і номер відділення компанії, у якому він працює (Bno). Ці зовнішні представлення зливаються воєдино в одному концептуальному представленні. Особливістю даного процесу злиття є те, що поле віку співробітника (Age) перетвориться в поле дати його народження (DOB). СКБД підтримує зовні концептуальне відображення. Наприклад, поле Sno з першого зовнішнього представлення відображається на поле Staff_No у записі концептуального представлення. Потім концептуальний рівень відображається на внутрішній рівень, що містить фізичний опис структури запису концептуального представлення. На цьому рівні визначення структури формулюється мовою високого рівня. Ця структура містить покажчик (Next), що дозволяє фізично зв'язати всі записи про співробітників у єдиний ланцюжок. Зверніть увагу, що порядок полів на внутрішньому рівні відрізняється від порядку атрибутів, прийнятого на концептуальному рівні. Такий механізм, за допомогою якого СКБД здійснює концептуально внутрішнє відображення.

Рис. 2.2. Розходження між трьома рівнями представлення даних

Важливо розрізняти опис бази даних і саму базу даних. Описом бази даних є схема бази даних. Схема створюється в процесі проектування бази даних, причому передбачається, що вона змінюється досить рідко. Однак інформація, що міститься в базі даних, може мінятися часто - наприклад, усякий раз при вставці зведень про нового чи співробітника новому об'єкті нерухомості, що здається в оренду. Сукупність інформації, що зберігається в базі даних у будь-який визначений момент часу, називається станом бази даних. Отже, однієї і тій же схемі бази даних може відповідати безліч її різних станів. Схема бази даних іноді називається змістом бази даних, а її стан — деталізацією.