5.1 Пары уровней ГОСТ 34.321-96
Конструкция «пара уровней» является способом объяснения связей между базой данных и схемой. Графическое представление на рисунке 7 применяется для иллюстрации соединения базы данных с ее определением.
Рисунок 7 - Конструкция «пара уровней»
Влияние конструкции «пара уровней» состоит в том, что каждая база данных соответствует структуре данных, определенной в связанной с ней схеме. Значения данных в базе данных могут обрабатываться только процессами манипулирования данными, связанными со схемой базы данных. Схема устанавливает точную форму разрешенной обработки. Поэтому конструкция «пара уровней» иллюстрирует средство для достижения непротиворечивых операций манипулирования данными.
Представление и интерпретация значений данных зависят от схемы. Обработка не может осуществляться до тех пор, пока схема не будет определена и активна. Когда требуются изменения в схеме, тогда связанная с ней база данных должна быть таким образом изменена, чтобы поддерживать непротиворечивость [из 5.1 Пары уровней ГОСТ 34.321-96]
5.1.1 Блокирование пар уровней ГОСТ 34.321-96
Конкретная схема не только определяет данные, но и сама является набором сложных объектов данных, которые должны быть созданы и защищены и могут быть модифицированы. Средства управления данными являются пригодными для управления схемами. Схема в паре уровней может быть представлена в базе данных более высокого уровня, структура данных которой может быть определена схемой более высокого уровня. Эта база данных и схема составляют другую, более высокую пару уровней. Две пары уровней могут быть «блокированы», как показано на рисунке 8.
Рисунок 8 - Блокирование пары уровней
В соответствии с рисунком 8 база данных-1 согласована со схемой-1. Данные в базе данных-1 могут быть обработаны процессами манипулирования данными, которые соединены со схемой-1. База данных-2 соответствует схеме-2, и данные в базе данных-1 могут быть обработаны процессами манипулирования данными, которые соединены со схемой-2. Представление схемы-1 в базе данных-2 является исходной схемой. Исходная схема может быть выбрана из базы данных или, наоборот, обрабатываться операторами манипулирования данными точно так же, как и любые данные в базе данных.
Две пары уровней находятся на разных уровнях определения данных. Если схема-2 (рисунок 8) может иметь представление в форме экземпляров данных, записанных в базе данных, то понятие блокирования пар уровней есть рекурсивное понятие и может использоваться двумя и более парами уровней. Рекурсия останавливается, когда определение данных больше не может модифицироваться.
Обобщенное блокирование пар уровней приведено на рисунке 9.
Рисунок 9 - Обобщенное блокирование пар уровней
Общие метки N и N+1 используются, чтобы показать более высокие уровни при рассмотрении общих свойств.
Блокирование пар уровней происходит с помощью связывания схемы пары уровней (N) с базой данных следующей пары уровней (N+1). Первая называется схемой (N), вторая - базой данных (N+1).
Реализация базы данных включает в себя процессы создания и поддержки определений данных. Эти определения становятся доступными для процессов манипулирования данными, затем выполняются операции выборки и модификации данных в базе данных.
Рисунок 9 иллюстрирует приведенные выше процессы следующим образом:
- база данных (N) представляет данные, фактически предназначенные для манипулирования на уровне (N);
- схема (N) представляет схему, способную управлять процессами для пары уровней (N). Эта схема содержит определения данных только для базы данных (N);
- база данных (N+1) содержит определения данных, которые были созданы в течение процесса проектирования для базы данных (N) и поддерживались в течение системной операции. База данных (N+1) может также содержать другие данные, такие, например, как описания этих определений данных и проектов и описания процессов, которые используют их;
- база данных (N+1) может содержать представления одной или более схем (N) в исходной форме. После того как одна из этих исходных схем (N) была выбрана, активизированный процесс может быть использован, чтобы конвертировать исходную схему (N) в форму, называемую объектной схемой, таким образом, чтобы могла быть заполнена связанная с ней база данных (N). Исходная схема (N) может быть активизирована более чем один раз, и каждая активизация создает отдельную объектную схему (N) со связанной с ней базой данных (N), которая может заполняться, используя процессы манипулирования данными.
Блокирование имеет пару самого низкого уровня, для которой данные на более низком уровне этой пары не содержат данные о схеме и ее компонентах и, следовательно, не могут быть активизированы. Эта пара уровней является тогда частью прикладной системы, и данные на более низком уровне этой пары уровней являются прикладной базой данных.
Блокирование также имеет пару самого высокого уровня, для которой схема на более высоком уровне пары уровней не записывается в базе данных более высокого уровня. Эта схема является тогда неявной в средстве моделирования данных, используемом системой управления данными [из 5.1.1 Блокирование пар уровней ГОСТ 34.321-96]
5.3 Пары уровней и связанные с ними процессы ГОСТ 34.321-96
Данные в базе данных могут быть получены или модифицированы серией процессов манипулирования данными. Кроме того, если часть этих данных включает исходную схему, то можно выполнять активизированный процесс над данными.
Рисунки 10 и 11 иллюстрируют, как правила структурирования данных, используемые для определения схемы (N+1), влияют на процессы манипулирования данными в базе данных (N). Используются следующие пять процессов манипулирования данными: 1) - выбирать, 2) - активизировать, 3) - связывать с правилами манипулирования данными, 4) - связывать с правилами структурирования данных, 5) - выбирать или модифицировать. Перечисления от 1 до 5 обозначают шаги, которые объясняются на следующих рисунках. Рисунки 10 и 11 являются расширением рисунка 9 для того, чтобы показать активизацию, схемные соединения, промежуточные выборки данных, подготовку и действие других процессов манипулирования данными.
Рисунок 10 - Создание пустой базы данных
Рисунок 11 - Связывание и манипулирование данными
Следующие шаги описывают соответствующие процессы (рисунки 10 и 11) и показывают, как правила средства моделирования данных дают возможность процессу манипулирования данными (N) корректно управлять базой данных (N).
Шаг 1. Процесс манипулирования данными выбирает исходную схему (N) из базы данных (N+1), используя правила и структуры данных схемы (N+1). Представления исходной схемы (N) в базе данных (N+1) являются постоянными данными, которые могут быть модифицированы. Исходная схема (N) после выборки может иметь или не иметь форму представления постоянных данных. Например, операция выборки может просто устанавливать признак в базе данных (N+1) или может выбрать данные из базы данных (N+1) и хранить их в базе данных, отличающейся от той, в которой хранится база данных (N+1). Эта другая база данных должна также соответствовать схеме (N+1).
Шаг 2. Исходная схема активизируется, чтобы создать объектную схему и пустую базу данных (N). Осуществляется анализ, который предшествует активизации, для гарантии того, что исходная схема есть истинная схема. Такой анализ может быть выполнен в целом или частично с помощью процесса манипулирования данными (N+1), выполняющего выборку, с помощью другого процесса, который анализирует исходную схему, или в связи с активизацией.
Активизация может заканчиваться изменением признака, связанного с предварительно выбранной схемой (N) в базе данных (N+1). Альтернативно активизация может заканчиваться физическим движением данных (N+1) и изменением формы представления. В обоих случаях активизированная схема должна быть защищена от любого изменения, которое осуществлялось бы в базе данных, не соответствующей схеме.
Шаг 3. Правила манипулирования данными, которые управляют операцией процесса манипулирования данными (N), имея доступ к базе данных (N), являются теми же самыми или основанными на правилах, связанных со схемой (N+1).
Шаг 4. Каждый процесс манипулирования данными (N), который должен иметь доступ к базе данных (N), связывается с правилами средства моделирования данных в схеме (N+1). Когда уровень (N+1) является самым высоким уровнем, это связывание неявное.
Шаг 5. Для того чтобы процесс манипулирования мог иметь доступ к базе данных (N), схема (N) должна быть активной.
Шаги 1 и 2 обеспечивают создание пустой базы данных. Шаг 3 делает определенной связь между средством моделирования данных, определенным на уровне (N+1), и процессом манипулирования данными (N). Этот шаг делает явным важный атрибут блокирования пар уровней. Обе пары уровней требуются для того, чтобы процессы управления данными могли осуществляться корректно.
Связывание может быть выполнено различными способами (например, с помощью ссылки на схему или с помощью объединения схемы процесса) и в различные моменты времени (например, при выполнении или при компиляции). Сделанный выбор может влиять на время выполнения, пространство памяти и поддержку непротиворечивости процессов и схемы во время модификации последней. В противном случае выбор не влияет на результаты процессов [из 5.3 Пары уровней и связанные с ними процессы ГОСТ 34.321-96]
