Indipendenza dei dati in DBMS: fisica e logica con esempi

By: Fiona Marrone Fiona Marrone
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L'indipendenza dei dati è una proprietà dei DBMS che consente di modificare lo schema a un livello senza imporre una modifica al livello superiore. Si presenta in due forme, fisica e logica, e mantiene i dati separati dai programmi che li utilizzano.

  • 🧩 Idea centrale: Una modifica a un livello di schema viene assorbita dalla mappapings, quindi i livelli superiori e i programmi applicativi rimangono invariati.
  • 💾 Indipendenza fisica: I dispositivi di archiviazione, l'organizzazione dei file e gli indici possono cambiare senza che ciò influisca sullo schema concettuale.
  • 🗂️ Indipendenza logica: È possibile aggiungere o modificare entità e attributi senza riscrivere viste o programmi esterni.
  • ️ Tre livelli: Gli schemi fisici, concettuali ed esterni forniscono i livelli che l'indipendenza separa.
  • ️ Difficoltà relativa: L'indipendenza fisica è facile da ottenere; l'indipendenza logica è più difficile perché i programmi dipendono dalla struttura logica.
  • 🔗 Mappapings: Mappa concettuale interna ed esternapingsono ciò che rende possibile ogni tipo di indipendenza.
  • ✅ Vantaggio: Minori costi di manutenzione, maggiore sicurezza e sviluppatori concentrati sulla progettazione anziché sull'archiviazione.
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Indipendenza dei dati nei DBMS

Che cos'è l'indipendenza dei dati in un DBMS?

L'indipendenza dei dati è definita come una proprietà dei DBMS che consente di modificare lo schema del database a un livello senza dover modificare lo schema al livello superiore. L'indipendenza dei dati permette di mantenere i dati separati da tutti i programmi che li utilizzano.

È possibile utilizzare questi dati memorizzati per l'elaborazione e la presentazione. In molti sistemi, l'indipendenza dei dati è una funzione essenziale per i componenti del sistema.

Tipi di indipendenza dei dati

In DBMS Esistono due tipi di indipendenza dei dati:

  1. Indipendenza dei dati fisici.
  2. Indipendenza logica dei dati.

Entrambi i tipi si basano sulla struttura a livelli di un database, quindi è utile esaminare prima questi livelli.

Livelli di un database

Prima di approfondire il concetto di indipendenza dei dati, è importante ripassare i livelli del database. Il database è strutturato su tre livelli, come illustrato nel diagramma seguente:

  1. Fisico/Interno
  2. Concettuale
  3. Esterno
Diagramma dei livelli dell'architettura del DBMS
Livelli di DBMS Archidiagramma della struttura

Questi sono gli stessi strati descritti in dettaglio sotto Schemi DBMSConsideriamo come esempio un database universitario. Ai diversi livelli, l'implementazione si presenta in questo modo:

Tipo di schema Implementazione/Attuazione
Schema esterno

Vista 1: Informazioni sul corso (cid:int, cname:string)

Vista 2: student_info(id:int, name:string)
Schema concettuale 
Students(id: int, name: string, login: string, age: integer)
Courses(id: int, cname: string, credits: integer)
Enrolled(id: int, grade: string)
Schema fisico
  • Relazioni archiviate come file non ordinati.
  • Indice sulla prima colonna di Studenti.

Indipendenza dai dati fisici

L'indipendenza dei dati fisici consente di separare il livello concettuale da quello interno o fisico. Permette di fornire una descrizione logica del database senza la necessità di specificare le strutture fisiche. Rispetto all'indipendenza logica, l'indipendenza dei dati fisici è più facile da ottenere.

Con l'indipendenza fisica, è possibile modificare le strutture o i dispositivi di archiviazione fisica senza alcun effetto sullo schema concettuale. Qualsiasi modifica apportata viene assorbita dalla mappa.ping tra il livello concettuale e quello interno. L'indipendenza dei dati fisici è garantita dalla presenza del livello interno del database e dalla trasformazione dal livello concettuale al livello interno.

Esempi di modifiche in base all'indipendenza dei dati fisici

Grazie all'indipendenza fisica, nessuna delle modifiche seguenti influirà sul livello concettuale:

  • Utilizzo di un nuovo dispositivo di archiviazione come un disco rigido o un nastro magnetico.
  • Modifica della tecnica di organizzazione dei file nel database.
  • Passaggio a diverse strutture dati.
  • Modifica del metodo di accesso.
  • Modifica degli indici.
  • Modifiche alle tecniche di compressione o algoritmi di hashing.
  • Modificare la posizione del database, ad esempio dall'unità C all'unità D.

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Indipendenza dei dati logici

L'indipendenza logica dei dati è la capacità di modificare lo schema concettuale senza modificare:

  1. Viste esterne.
  2. API o programmi esterni.

Qualsiasi modifica apportata viene assorbita dalla mappaping tra il livello esterno e quello concettuale. Rispetto all'indipendenza dei dati fisici, raggiungere l'indipendenza dei dati logici è una sfida.

Esempi di modifiche in base all'indipendenza logica dei dati

Grazie all'indipendenza logica, nessuna delle modifiche seguenti influirà sul livello esterno:

  1. È possibile aggiungere, modificare o eliminare un nuovo attributo, entità o relazione senza dover riscrivere i programmi applicativi esistenti.
  2. Unire due record in uno solo.
  3. Suddividere un record esistente in due o più record.

Differenza tra indipendenza dei dati fisici e logici

Indipendenza dei dati logici Indipendenza dai dati fisici
Si occupa principalmente della struttura o della modifica della definizione dei dati. Principalmente interessato alla memorizzazione dei dati.
Difficile, poiché il recupero dei dati dipende principalmente dalla struttura logica. Facile da recuperare.
Rispetto all'indipendenza fisica, è difficile da raggiungere. Rispetto all'indipendenza logica, è facile da raggiungere.
Se si aggiungono o si eliminano nuovi campi, è necessario apportare modifiche al programma applicativo. Una modifica a livello fisico di solito non richiede una modifica a livello del programma applicativo.
La modifica a livello logico è significativa ogni qualvolta vengono modificate le strutture logiche del database. Potrebbero essere necessarie o meno modifiche a livello interno per migliorare le prestazioni.
Riguarda lo schema concettuale. Riguarda lo schema interno.
Esempio: aggiungere, modificare o eliminare un nuovo attributo. Esempio: modifiche alle tecniche di compressione, agli algoritmi di hashing, ai dispositivi di archiviazione, ecc.

Importanza dell'indipendenza dei dati

  • Ti aiuta a migliorare la qualità dei dati.
  • Rende più conveniente la manutenzione dei sistemi di database.
  • Applica gli standard e migliora la sicurezza dei database.
  • Non è necessario modificare le strutture dati nei programmi applicativi.
  • Consente agli sviluppatori di concentrarsi sulla struttura generale del database piuttosto che sull'implementazione interna.
  • Riduce notevolmente le incongruenze del database.
  • Consente di apportare modifiche a livello fisico per migliorare le prestazioni del sistema.

DOMANDE FREQUENTI

I programmi e le viste applicative dipendono dalla struttura logica, quindi le modifiche a entità o attributi possono avere ripercussioni su di essi. La memoria fisica si trova al di sotto dello schema concettuale, quindi le sue modifiche rimangono nascoste.

La mappapings tra i livelli. L'indipendenza fisica si basa sulla mappa concettuale-internapinge l'indipendenza logica si basa sulla mappa concettuale esterna.ping, quindi ogni cambiamento viene assorbito anziché propagato.

No. Aggiungere o eliminareping Un indice è una modifica fisica assorbita dall'indipendenza fisica dei dati. Le query restituiscono gli stessi risultati, solo più velocemente o più lentamente, e non è necessario modificare il codice dell'applicazione.

Poiché lo spazio di archiviazione può essere modificato liberamente, uno strumento di ottimizzazione dell'IA può migrare i dati verso un'archiviazione a colonne o aggiungere indici per velocizzare l'addestramento del modello, il tutto senza alterare le query già utilizzate dalle applicazioni.

Fisico. Lo spostamento dei file da un'unità all'altra modifica solo il livello interno. Grazie all'indipendenza fisica dei dati, lo schema concettuale e ogni vista dell'applicazione rimangono inalterati.

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