Логическая и физическая структуры данных практически совпадают.
Хранение данных на ВЗУ (магнитные барабаны и ленты) организовано последовательно.
Каждая прикладная программа самостоятельно взаимодействовала с ВЗУ, т.е. содержит операции ввода/вывода,непосредственно осуществляющие доступ к ВЗУ.
II этап (конец 1960-х, начало 1970-х г.г. ЭВМ III поколения):
Переход к использованию централизованных систем управления файлами обеспечил возможность изменения физического расположения данных без изменения их логической структуры.
Система управления файлами (file management system - FMS) взяла на себя распределение внешней памяти, отображение имен файлов в соответствующие адреса во внешней памяти и обеспечение доступа к данным, т.е. реализацию методов доступа к ВЗУ.
III-й этап (1970-е годы).
Появление первых баз данных (БД, или DB- database) и систем управления базами данных (СУБД, или DBMS- Database Management System).
Эти средства обеспечили отделение физической и логической структур данных и представляли собой принципиально новое решение в развитии средств управления данными.
5. База данных (БД) как информационная модель предметной области
База данных - совокупность связанных данных, организованных по определенным правилам, предусматривающим общие принципы описания, хранения и манипулирования, независимая от прикладных программ.
База данных является информационной моделью предметной области, а хранимые в ней данные предназначены для многократного использования при решении некоторого круга задач…
БД хранит не только «рабочие» данные, но и их описания.
В совокупности описание данных называется системным каталогом (system catalog), или словарем данных (data dictionary), а сами элементы описания принято называть метаданными (meta-data), т.е. "данными о данных".
Именно наличие самоописания данных в базе данных обеспечивает в ней независимость между программами и данными (program-data independence).
6. Функциональные зависимости в данных.
В настоящее время при создании и работе с БД, или более крупными структурами на основе БД, говорят о трех уровнях организации баз данных
Внешний уровень – представление данных с точки зрения прикладных программистов и конечных пользователей.
Для одной базы данных может существовать множество внешних представлений (подсхем данных), каждое из которых наиболее удобном для конкретного пользователя или приложения.
Концептуальный уровень – обобщающее представление БД, называемое концептуальной или глобальной логической моделью данных, а также концептуальной схемой БД.
Этот уровень отражает полную информационную модель предметной области БД, без относительно того, как эта модель будет реализована на физическом уровне. Наличие данного уровня позволяет определить наличие в БД информации для незапланированных запросов. Логическая организация БД (метаданные) описывается на языке описания данных (ЯОД), который является составной частью СУБД.
Внутренний уровень – реальное (физическое) расположение и организация данных на ВЗУ.
Физическая организация БД зависит от используемой модели данных, СУБД и операционной системы.
Такая организация БД позволила реально обеспечить два уровня независимости данных:
Логическая независимость – означает наличие возможности изменения общей логической структуры данных без изменения прикладных программ.
Физическая независимость – физическое расположение и организация данных могут изменяться, не требуя изменения ни общей логической структуры, ни прикладных программ.
7. Роль и место БД в информационных системах.
БАЗЫДАННЫХ в настоящее время обеспечивают основной способ организации долговременного хранения больших объемов данных в информационных системах.
База данных представляет собой информационную модель предметной области.
Как любая модель, она имеет ограниченную «сферу компетентности», т.е. содержит информацию, необходимую для решения хотя и широкого, но все-таки ограниченного круга задач предметной области.
8. Восстановление данных. Транзакции.
Транзакция – это логическая единица работы, представляющая собой согласованное выполнение некоторого набора операций (элементарных), в результате выполнения которого БД переходит из одного согласованного состояния (S1) в другое согласованное состояние (S2) (В процессе выполнения транзакции БД находится в несогласованном состоянии.).
Журнал (специальный файл регистрации изменений) хранит детали выполняемых операций.
Моменты окончания транзакций записываются в журнал как точки фиксации ( syncropoint ).
Восстановление после мягкого сбоя:
Состояние внешней памяти БД называется физически согласованным, если наборы страниц всех объектов согласованы, т.е. соответствуют состоянию объекта либо после его корректного изменения, либо до изменения.
Контрольные точки(КТ) или tpc (time of physical consistency) точки – моменты времени, в которые во внешней памяти содержатся согласованные результаты операций, завершившихся до соответствующего момента времени, и отсутствуют результаты операций, которые не завершились, а буфер журнала вытолкнут во внешнюю память. КТ могут приниматься системой автоматически при накоплении в журнале определенного числа записей.
При перезагрузке системы после мягкого сбоя журнал анализируется от контрольной точки.
Основой восстановления после жесткого сбоя являются журнал и архивная копия базы данных.
Восстановление начинается с обратного копирования базы данных из архивной копии. Затем все закончившиеся к моменту сбоя транзакции (завершение которых зафиксировано в журнале, но не отражено в БД) повторно выполняются в прямом направлении (redo).