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

ما هو استقلال البيانات في نظام إدارة قواعد البيانات (DBMS)؟

يتم تعريف استقلال البيانات كخاصية لنظام إدارة قواعد البيانات (DBMS) التي تساعدك على تغيير مخطط قاعدة البيانات على مستوى واحد من نظام قاعدة البيانات دون الحاجة إلى تغيير المخطط في المستوى الأعلى التالي. يساعدك استقلال البيانات على إبقاء البيانات منفصلة عن كافة البرامج التي تستخدمها.

يمكنك استخدام هذه البيانات المخزنة للحوسبة والعرض التقديمي. في العديد من الأنظمة، يعد استقلال البيانات وظيفة أساسية لمكونات النظام.

أنواع استقلالية البيانات

In DBMS هناك نوعان من استقلالية البيانات

  1. استقلالية البيانات المادية
  2. استقلالية البيانات المنطقية.

مستويات قاعدة البيانات

قبل أن نتعلم استقلال البيانات، من المهم تجديد معلومات مستويات قاعدة البيانات. تحتوي قاعدة البيانات على 3 مستويات كما هو موضح في الرسم البياني أدناه

  1. المادية / الداخلية
  2. المفاهيمي
  3. خارجي
مستويات قاعدة البيانات
مستويات نظم إدارة قواعد البيانات Archiمخطط فني

النظر في مثال لقاعدة بيانات الجامعة. على المستويات المختلفة، هكذا سيبدو التنفيذ:

نوع المخطط تطبيق
المخطط الخارجي

مشاهدة 1: معلومات الدورة (cid:int,cname:string)

مشاهدة 2: Studentinfo(المعرف:كثافة البحث. الاسم:سلسلة)

شيما المفاهيمية
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

يساعدك استقلال البيانات المادية على فصل المستويات المفاهيمية عن المستويات الداخلية/المادية. يسمح لك بتقديم وصف منطقي لقاعدة البيانات دون الحاجة إلى تحديد الهياكل المادية. بالمقارنة مع الاستقلال المنطقي، من السهل تحقيق استقلال البيانات المادية.

مع الاستقلال المادي، يمكنك بسهولة تغيير هياكل أو أجهزة التخزين الفعلية مع التأثير على المخطط المفاهيمي. وأي تغيير يتم إجراؤه سيتم استيعابه من خلال رسم الخرائط بين المستويين المفاهيمي والداخلي. ويتحقق استقلال البيانات المادية من خلال وجود المستوى الداخلي لقاعدة البيانات ومن ثم التحول من المستوى المفاهيمي لقاعدة البيانات إلى المستوى الداخلي.

أمثلة على التغييرات ضمن استقلال البيانات المادية

نظرًا للاستقلال المادي، لن يؤثر أي من التغييرات أدناه على الطبقة المفاهيمية.

  • استخدام جهاز تخزين جديد مثل القرص الصلب أو الأشرطة المغناطيسية
  • تعديل تقنية تنظيم الملفات في قاعدة البيانات
  • التبديل إلى هياكل البيانات المختلفة.
  • تغيير طريقة الوصول.
  • تعديل الفهارس.
  • التغييرات في تقنيات الضغط أو خوارزميات التجزئة.
  • تغيير موقع قاعدة البيانات من محرك الأقراص C إلى محرك D

استقلالية البيانات المنطقية

استقلال البيانات المنطقية هو القدرة على تغيير المخطط المفاهيمي دون تغيير

  1. وجهات النظر الخارجية
  2. واجهة برمجة التطبيقات أو البرامج الخارجية

سيتم استيعاب أي تغيير يتم إجراؤه من خلال رسم الخرائط بين المستويات الخارجية والمفاهيمية.

عند مقارنتها باستقلالية البيانات المادية، فإنه من الصعب تحقيق استقلالية البيانات المنطقية.

أمثلة على التغييرات ضمن استقلال البيانات المنطقية

بسبب الاستقلال المنطقي، لن يؤثر أي من التغييرات أدناه على الطبقة الخارجية.

  1. من الممكن إضافة/تعديل/حذف سمة أو كيان أو علاقة جديدة دون إعادة كتابة برامج التطبيقات الموجودة
  2. دمج سجلين في واحد
  3. تقسيم سجل موجود إلى سجلين أو أكثر

الفرق بين استقلال البيانات المادية والمنطقية

استقلالية البيانات المنطقية استقلالية البيانات المادية
يهتم استقلال البيانات المنطقية بشكل أساسي بالبنية أو تغيير تعريف البيانات. تهتم بشكل رئيسي بتخزين البيانات.
إنه أمر صعب لأن استرجاع البيانات يعتمد بشكل أساسي على البنية المنطقية للبيانات. من السهل استرجاعها.
بالمقارنة مع الاستقلال المادي المنطقي، فمن الصعب تحقيق استقلال البيانات المنطقية. بالمقارنة مع الاستقلال المنطقي، من السهل تحقيق استقلال البيانات المادية.
تحتاج إلى إجراء تغييرات في برنامج التطبيق إذا تمت إضافة حقول جديدة أو حذفها من قاعدة البيانات. التغيير في المستوى المادي عادة لا يحتاج إلى تغيير على مستوى البرنامج التطبيقي.
يعد التعديل على المستويات المنطقية مهمًا عندما يتم تغيير الهياكل المنطقية لقاعدة البيانات. قد تكون أو لا تكون هناك حاجة للتعديلات التي يتم إجراؤها على المستويات الداخلية لتحسين أداء الهيكل.
تشعر بالقلق إزاء المخطط المفاهيمي تشعر بالقلق مع المخطط الداخلي
مثال: إضافة/تعديل/حذف سمة جديدة مثال: التغيير في تقنيات الضغط، وخوارزميات التجزئة، وأجهزة التخزين، وما إلى ذلك

أهمية استقلالية البيانات

  • يساعدك على تحسين جودة البيانات
  • أصبحت صيانة نظام قاعدة البيانات ميسورة التكلفة
  • إنفاذ المعايير وتحسين أمن قاعدة البيانات
  • لا تحتاج إلى تغيير بنية البيانات في برامج التطبيقات
  • السماح للمطورين بالتركيز على البنية العامة لقاعدة البيانات بدلاً من القلق بشأن التنفيذ الداخلي
  • يسمح لك بتحسين الحالة غير التالفة أو غير المقسمة
  • يتم تقليل تناقض قاعدة البيانات إلى حد كبير.
  • هناك حاجة إلى إجراء تعديلات بسهولة على المستوى المادي لتحسين أداء النظام.

نبذة عامة

  • استقلال البيانات هو ملك لنظام إدارة قواعد البيانات (DBMS) الذي يساعدك على تغيير مخطط قاعدة البيانات على مستوى واحد من نظام قاعدة البيانات دون الحاجة إلى تغيير المخطط في المستوى الأعلى التالي.
  • هناك مستويان من استقلالية البيانات هما 1) المادية و2) المنطقية
  • يساعدك استقلال البيانات المادية على فصل المستويات المفاهيمية عن المستويات الداخلية/المادية
  • استقلال البيانات المنطقية هو القدرة على تغيير المخطط المفاهيمي دون تغيير
  • عند مقارنتها باستقلالية البيانات المادية، فإنه من الصعب تحقيق استقلالية البيانات المنطقية
  • يساعدك استقلال البيانات على تحسين جودة البيانات