СУБД как средство обеспечения логической и физической независимости данных

База данных хранит не только рабочие данные организации, но и их описания. По этой причине базу данных еще называют набором интегрированных записей с самоописанием. В современных СУБД описание данных содержится в системном каталоге, а сами элементы описания принято называть метаданными, т.е. «данными о данных». Наличие самоописания данных в базе данных обеспечивает в ней независимость программ от данных и позволяет СУБД различать и поддерживать два независимых взгляда на базу данных, воплощенных соответственно в понятиях «логической» и «физической» независимости данных.

Логическая независимость данных означает, что общая структура данных может быть изменена без изменения прикладных программ. Представление данных в приложении не должно зависеть от структуры реляционных таблиц. Если в процессе нормализации одна реляционная таблица разделяется на две, представление должно обеспечить объединение этих данных, чтобы изменение структуры реляционных таблиц не сказывалось на работе приложений.

Под физической независимостью данных понимается способность СУБД предоставлять некоторую свободу модификации способов организации базы данных в среде хранения (например, с целью повышения эффективности баз данных), не вызывая необходимости внесения соответствующих изменений в логическое представление и не затрагивая созданных прикладных программ, использующих базы данных. Приложения не должны зависеть от используемых способов хранения данных на носителях, от аппаратного обеспечения компьютеров, на которых находится реляционная база данных.

СУБД находится между «логикой» и «физикой», так же как и файловая система. Но если в первом случае на логическом уровне были унифицированы запись и считывание данных, то во втором случае унифицированы операции с данными, связанные с содержанием данных.

Этот аспект использования СУБД, связанный с независимостью данных, определяется разным подходом к интерпретации данных в файловой системе и СУБД. В файловой системе, интерпретирующая информация закладывалась в программы, использующие данные. Это существенно повышает значимость программы, так как вне интерпретации данные представляют не более чем совокупность битов в некотором запоминающем устройстве. В условиях совместного использования данных при множестве различных приложений указанный подход можно применять только до определенного предела, так как написание множества программ, в которые встроены близкие (но не идентичные) механизмы интерпретации, становится весьма неэффективным.

В СУБД данные ассоциированы с механизмами их интерпретации. Поэтому не требуется закладывать интерпретирующую информацию в каждое приложение, использующее данные из базы данных. Таким образом, обеспечивается однократность интерпретирующей информации, что существенно меняет роль данных. Данные из баз данных уже нельзя рассматривать как совокупность битов, они приобретают определенную интеллектуальную окраску. В таком качестве их можно расценивать как семантически значимое представление части реального мира.

Существующие на сегодняшний день модели данных дают возможность представить лишь частичную семантику данных. Можно, конечно, считать, что этого недостаточно, и пытаться найти более привлекательную модель, которая полностью отражала бы семантику реального мира. Однако создание такой модели дело будущего, и приходится работать с существующими моделями данных, а недостающую семантику, как и прежде, закладывать в неявном виде в обрабатывающие программы.