استقلال البيانات في نظام إدارة قواعد البيانات: المادية والمنطقية مع الأمثلة

من قبل: فريق التحرير فريق التحرير
Hours تحديث

⚡ ملخص ذكي

استقلالية البيانات هي خاصية في أنظمة إدارة قواعد البيانات تسمح بتغيير مخطط قاعدة البيانات على مستوى معين دون فرض تغيير على المستوى الأعلى التالي. وتأتي هذه الخاصية في صورتين: مادية ومنطقية، وتحافظ على فصل البيانات عن البرامج التي تستخدمها.

  • 🧩 الفكرة الأساسية: يتم استيعاب التغيير على مستوى مخطط واحد بواسطة الخريطةpingلذلك، تبقى المستويات العليا وبرامج التطبيقات دون تغيير.
  • 💾 الاستقلالية الجسدية: يمكن أن تتغير أجهزة التخزين وتنظيم الملفات والفهارس دون التأثير على المخطط المفاهيمي.
  • 🗂️ الاستقلال المنطقي: يمكن إضافة الكيانات والخصائص أو تعديلها دون إعادة كتابة العروض الخارجية أو البرامج.
  • 🏛️ ثلاثة مستويات: توفر المخططات المادية والمفاهيمية والخارجية الطبقات التي يفصل بينها الاستقلال.
  • 🇧🇷 مستوى الصعوبة النسبي: الاستقلال المادي سهل التحقيق؛ أما الاستقلال المنطقي فهو أصعب لأن البرامج تعتمد على البنية المنطقية.
  • 🔗 خريطةpings: خريطة مفاهيمية داخلية وخارجيةpingإنها ما يجعل كل نوع من أنواع الاستقلال ممكناً.
  • ✅ الاستفادة: انخفاض تكلفة الصيانة، وتحسين الأمن، وتركيز المطورين على التصميم بدلاً من التخزين.
اقرأ المزيد

استقلال البيانات في نظم إدارة قواعد البيانات

ما هو مفهوم استقلال البيانات في أنظمة إدارة قواعد البيانات؟

تُعرَّف استقلالية البيانات بأنها خاصية في أنظمة إدارة قواعد البيانات تُتيح لك تغيير مخطط قاعدة البيانات على مستوى معين من النظام دون الحاجة إلى تغيير المخطط على المستوى الأعلى التالي. تُساعدك استقلالية البيانات على فصل البيانات عن جميع البرامج التي تستخدمها.

يمكنك استخدام هذه البيانات المخزنة في الحوسبة والعرض. في العديد من الأنظمة، يُعد استقلال البيانات وظيفة أساسية لمكونات النظام.

أنواع استقلالية البيانات

In DBMS يوجد نوعان من استقلالية البيانات:

  1. استقلالية البيانات المادية.
  2. استقلالية البيانات المنطقية.

يعتمد كلا النوعين على التصميم الطبقي لقاعدة البيانات، لذا من المفيد مراجعة تلك المستويات أولاً.

مستويات قاعدة البيانات

قبل أن نتعرف على استقلالية البيانات، من المهم مراجعة مستويات قواعد البيانات. تتكون قاعدة البيانات من ثلاثة مستويات، كما هو موضح في الرسم البياني أدناه:

  1. جسدي / داخلي
  2. المفاهيمي
  3. خارجي
مخطط مستويات بنية نظام إدارة قواعد البيانات
مستويات نظم إدارة قواعد البيانات Archiمخطط فني

هذه هي نفس الطبقات الموصوفة بالتفصيل في القسم التالي مخططات نظام إدارة قواعد البياناتلنأخذ مثالاً على قاعدة بيانات جامعية. على المستويات المختلفة، يبدو التنفيذ كما يلي:

نوع المخطط تطبيق
المخطط الخارجي

المنظر 1: Course_info(cid:int, cname:string)

المنظر 2: student_info(id:int, name:string)
المخطط المفاهيمي 
Students(id: int, name: string, login: string, age: integer)
Courses(id: int, cname: string, credits: integer)
Enrolled(id: int, grade: string)
المخطط الجسدي
  • العلاقات المخزنة كملفات غير مرتبة.
  • الفهرس في العمود الأول للطلاب.

استقلالية البيانات المادية

تساعدك استقلالية البيانات المادية على فصل المستوى المفاهيمي عن المستوى الداخلي أو المادي. فهي تتيح لك تقديم وصف منطقي لقاعدة البيانات دون الحاجة إلى تحديد البنى المادية. وبالمقارنة مع الاستقلالية المنطقية، فإن تحقيق استقلالية البيانات المادية أسهل.

بفضل الاستقلالية المادية، يمكنك تغيير هياكل التخزين المادية أو الأجهزة دون أي تأثير على المخطط المفاهيمي. أي تغيير يتم إجراؤه يتم استيعابه بواسطة الخريطة.ping بين المستويين المفاهيمي والداخلي. تتحقق استقلالية البيانات المادية من خلال وجود المستوى الداخلي لقاعدة البيانات والتحويل من المستوى المفاهيمي إلى المستوى الداخلي.

أمثلة على التغييرات في ظل استقلال البيانات المادية

بسبب الاستقلالية الجسدية، لن تؤثر أي من التغييرات التالية على الطبقة المفاهيمية:

  • استخدام جهاز تخزين جديد مثل القرص الصلب أو الشريط المغناطيسي.
  • تعديل أسلوب تنظيم الملفات في قاعدة البيانات.
  • التبديل إلى هياكل البيانات المختلفة.
  • تغيير طريقة الوصول.
  • تعديل الفهارس.
  • تغييرات في تقنيات الضغط أو خوارزميات التجزئة.
  • تغيير موقع قاعدة البيانات، على سبيل المثال من محرك الأقراص C إلى محرك الأقراص D.
لا تفوت:

استقلالية البيانات المنطقية

الاستقلال المنطقي للبيانات هو القدرة على تغيير المخطط المفاهيمي دون تغيير:

  1. مناظر خارجية.
  2. واجهات برمجة التطبيقات الخارجية أو البرامج.

أي تغيير يتم إجراؤه يتم استيعابه بواسطة الخريطةping بين المستويين الخارجي والمفاهيمي. بالمقارنة مع استقلالية البيانات المادية، يُعد تحقيق استقلالية البيانات المنطقية أمرًا صعبًا.

أمثلة على التغييرات في ظل استقلال البيانات المنطقي

بسبب الاستقلال المنطقي، لن تؤثر أي من التغييرات أدناه على الطبقة الخارجية:

  1. إضافة أو تعديل أو حذف سمة أو كيان أو علاقة جديدة أمر ممكن دون إعادة كتابة برامج التطبيقات الحالية.
  2. دمج سجلين في سجل واحد.
  3. تحطيم رقم قياسي موجود إلى رقمين قياسيين أو أكثر.

الفرق بين استقلالية البيانات المادية والمنطقية

استقلالية البيانات المنطقية استقلالية البيانات المادية
يهتم بشكل أساسي بهيكلة البيانات أو تغيير تعريفها. تهتم بشكل رئيسي بتخزين البيانات.
الأمر صعب، لأن استرجاع البيانات يعتمد بشكل أساسي على البنية المنطقية. سهلة الاسترجاع.
بالمقارنة بالاستقلال الجسدي، يصعب تحقيقه. بالمقارنة مع الاستقلال المنطقي، فإن تحقيقه سهل.
يجب عليك إجراء تغييرات في برنامج التطبيق إذا تمت إضافة حقول جديدة أو حذفها. التغيير على المستوى المادي لا يتطلب عادةً تغييرًا على مستوى برنامج التطبيق.
يُعد التعديل على المستوى المنطقي أمراً بالغ الأهمية كلما تم تغيير الهياكل المنطقية لقاعدة البيانات. قد تكون هناك حاجة أو لا حاجة لإجراء تعديلات على المستوى الداخلي لتحسين الأداء.
يهتم بالمخطط المفاهيمي. يهتم بالمخطط الداخلي.
مثال: إضافة سمة جديدة أو تعديلها أو حذفها. مثال: تغيير في تقنيات الضغط، وخوارزميات التجزئة، وأجهزة التخزين، وما إلى ذلك.

أهمية استقلالية البيانات

  • يساعدك على تحسين جودة البيانات.
  • يجعل صيانة نظام قاعدة البيانات أكثر سهولة من حيث التكلفة.
  • يفرض المعايير ويحسن أمان قواعد البيانات.
  • لا تحتاج إلى تغيير هياكل البيانات في برامج التطبيقات.
  • يسمح ذلك للمطورين بالتركيز على البنية العامة لقاعدة البيانات بدلاً من التنفيذ الداخلي.
  • يقلل بشكل كبير من عدم اتساق قاعدة البيانات.
  • يتيح لك إجراء تعديلات على المستوى المادي لتحسين أداء النظام.

الأسئلة الشائعة

تعتمد برامج التطبيقات وواجهات المستخدم على البنية المنطقية، لذا فإن تغيير الكيانات أو السمات قد يؤثر عليها. أما التخزين الفعلي فيقع أسفل المخطط المفاهيمي، لذا تبقى تغييراته مخفية.

الخريطةpingبين المستويات. يعتمد الاستقلال الجسدي على الخريطة المفاهيمية الداخليةpingويعتمد الاستقلال المنطقي على الخريطة المفاهيمية الخارجيةpingلذلك يتم استيعاب كل تغيير بدلاً من نشره.

لا. إضافة أو حذفping الفهرس هو تغيير مادي يتم استيعابه من خلال استقلالية البيانات المادية. تُعيد الاستعلامات نفس النتائج، ولكن بشكل أسرع أو أبطأ، ولا يلزم تغيير أي كود برمجي للتطبيق.

نظرًا لأن التخزين يمكن أن يتغير بحرية، يمكن لأداة ضبط الذكاء الاصطناعي نقل البيانات إلى التخزين العمودي أو إضافة فهارس لتسريع تدريب النموذج، كل ذلك دون تغيير الاستعلامات التي تستخدمها التطبيقات بالفعل.

على المستوى المادي. لا يؤثر نقل الملفات من قرص إلى آخر إلا على المستوى الداخلي. وبفضل استقلالية البيانات المادية، يبقى المخطط المفاهيمي وكل واجهة تطبيق دون تغيير.

تلخيص هذه التدوينة بـ: