تشتمل أنظمة قواعد البيانات على هياكل بيانات معقدة. من أجل جعل النظام فعالاً من حيث استرجاع البيانات وتقليل التعقيد من حيث سهولة الاستخدام للمستخدمين، يستخدم المطورون التجريد، أي إخفاء التفاصيل غير ذات الصلة عن المستخدمين. هذا النهج يبسط تصميم قاعدة البيانات.
مستوى التجريد في نظام إدارة قواعد البيانات (DBMS).
هناك ثلاثة مستويات أساسية لتجريد البيانات:
- المستوى الجسدي أو الداخلي
- المستوى المنطقي أو المفاهيمي
- عرض أو المستوى الخارجي
المستوى الجسدي أو الداخلي
هذا هو أدنى مستوى من تجريد البيانات. يخبرنا كيف يتم تخزين البيانات فعليًا في الذاكرة. تُستخدم طرق الوصول مثل الوصول المتسلسل أو العشوائي وطرق تنظيم الملفات مثل أشجار B+ والتجزئة لنفس الغرض. يعد حجم الذاكرة وسهولة الاستخدام وعدد مرات السجلات من العوامل التي نحتاج إلى معرفتها أثناء تصميم قاعدة البيانات.
لنفترض أننا بحاجة إلى تخزين تفاصيل الموظف. يتم إخفاء كتل التخزين وحجم الذاكرة المستخدمة لهذه الأغراض عن المستخدم.
المستوى المنطقي أو المفاهيمي
يشتمل هذا المستوى على المعلومات المخزنة بالفعل في قاعدة البيانات على شكل جداول. كما يقوم أيضًا بتخزين العلاقة بين كيانات البيانات في هياكل بسيطة نسبيًا. في هذا المستوى، تكون المعلومات المتاحة للمستخدم على مستوى العرض غير معروفة.
يمكننا تخزين السمات المختلفة للموظف والعلاقات على سبيل المثال. ويمكن أيضا أن يتم تخزينها مع المدير.
وهكذا يصف المستوى المنطقي قاعدة البيانات بأكملها من حيث عدد صغير من الهياكل البسيطة نسبيًا. على الرغم من أن تنفيذ الهياكل البسيطة على المستوى المنطقي قد يتضمن هياكل معقدة على المستوى المادي، إلا أن مستخدم المستوى المنطقي لا يحتاج إلى أن يكون على دراية بهذا التعقيد. ويشار إلى هذا باسم استقلال البيانات المادية. يستخدم مسؤولو قواعد البيانات الذين يجب عليهم تحديد المعلومات التي يجب الاحتفاظ بها في قاعدة البيانات المستوى المنطقي للتجريد.
عرض أو المستوى الخارجي
هذا هو أعلى مستوى من التجريد. يتم عرض جزء فقط من قاعدة البيانات الفعلية من قبل المستخدمين. يوجد هذا المستوى لتسهيل الوصول إلى قاعدة البيانات من قبل مستخدم فردي. يعرض المستخدمون البيانات في شكل صفوف وأعمدة. يتم استخدام الجداول والعلاقات لتخزين البيانات. قد توجد طرق عرض متعددة لنفس قاعدة البيانات. يمكن للمستخدمين فقط عرض البيانات والتفاعل مع تخزين قاعدة البيانات وتفاصيل التنفيذ مخفية عنهم. على الرغم من أن المستوى المنطقي يستخدم هياكل أبسط، إلا أن التعقيد يظل بسبب تنوع المعلومات المخزنة في قاعدة بيانات كبيرة. العديد من مستخدمي نظام قاعدة البيانات لا يحتاجون إلى كل هذه المعلومات؛ وبدلاً من ذلك، يحتاجون إلى الوصول إلى جزء فقط من قاعدة البيانات. يوجد مستوى العرض التجريدي لتبسيط تفاعلهم مع النظام
مثال: في حالة تخزين بيانات العملاء
برنامج بايثون بسيط
- المستوى الجسدي - سيحتوي على كتلة من وحدات التخزين (بايتGBTBetc)
- المستوى المنطقي - وسوف تحتوي على الحقول وسمات البيانات.
- عرض المستوى - يعمل مع سطر الأوامر أو واجهة المستخدم الرسومية الوصول إلى قاعدة البيانات
الغرض الرئيسي من تجريد البيانات هو تحقيق استقلالية البيانات من أجل توفير الوقت والتكلفة المطلوبة عند تعديل قاعدة البيانات أو تغييرها.
استقلالية البيانات
استقلالية البيانات يتم تعريفه بشكل أساسي على أنه خاصية لنظام إدارة قواعد البيانات (DBMS) التي تساعدك على تغيير مخطط قاعدة البيانات على مستوى واحد من النظام دون الحاجة إلى تغيير المخطط في المستوى التالي. فهو يساعد على إبقاء البيانات منفصلة عن جميع البرامج التي تستخدمها.
لدينا مستويان من استقلالية البيانات ينشأان من هذه المستويات من التجريد:
- فيز أنا استقلالية البيانات على مستوى كال
- استقلالية البيانات على المستوى المنطقي
استقلال بيانات المستوى المادي
يشير إلى خاصية القدرة على تعديل المخطط المادي دون أي تعديلات على المخطط المفاهيمي أو المنطقي الذي يتم إجراؤه لأغراض التحسين، على سبيل المثال. الهيكل المفاهيمي لل قاعدة البيانات لن يتأثر بأي تغيير في حجم تخزين خادم نظام قاعدة البيانات. يعد التغيير من ملفات الوصول التسلسلية إلى ملفات الوصول العشوائي أحد الأمثلة على ذلك. قد تشمل هذه التعديلات أو التعديلات على البنية المادية ما يلي:
- الاستفادة من أجهزة التخزين الجديدة.
- تعديل هياكل البيانات المستخدمة للتخزين.
- تغيير الفهارس أو استخدام تقنيات تنظيم الملفات البديلة وما إلى ذلك.
استقلالية البيانات على المستوى المنطقي
يشير إلى خاصية القدرة على تعديل المخطط المنطقي دون التأثير على المخطط الخارجي أو برنامج التطبيق. لن يتأثر عرض المستخدم للبيانات بأي تغييرات في العرض المفاهيمي للبيانات. قد تتضمن هذه التغييرات إدراج أو حذف السمات التي تغير كيانات هياكل الجدول أو العلاقات مع المخطط المنطقي وما إلى ذلك.