Логический и физический уровень в чем их отличие
Разница между логической и физической моделью данных
Содержание:
Логическая и физическая модель данных
Что такое логическая модель данных?
Логическая модель данных подробно описывает данные и взаимосвязи на очень высоком уровне. Сюда не входит, как данные физически представлены в базе данных, а описывается на очень абстрактном уровне. Он в основном включает сущности и отношения между ними, а также атрибуты каждой сущности.
Логическая модель данных включает первичные ключи каждой сущности, а также внешние ключи. При создании логической модели данных первые сущности и их отношения идентифицируются с помощью ключей. Затем идентифицируются атрибуты каждой сущности. После этого отношения многие ко многим разрешаются и выполняется нормализация. Логическая модель данных не зависит от системы управления базами данных, так как не описывает физическую структуру реальной базы данных. При разработке логической модели данных для сущностей и атрибутов могут использоваться неформальные длинные имена.
Что такое физическая модель данных?
Физическая модель данных описывает, как данные на самом деле находятся в базе данных. Он включает описание всех таблиц и столбцов внутри них. Спецификация таблицы включает такие детали, как имя таблицы, количество столбцов, а спецификация столбца включает имя столбца и тип данных. Физическая модель данных также содержит первичные ключи каждой таблицы, а также показывает взаимосвязь между таблицами с использованием внешних ключей. Более того, физическая модель данных содержит ограничения, применяемые к данным и компонентам, таким как триггеры и хранимые процедуры.
Физическая модель данных зависит от используемой системы управления базой данных. Таким образом, физическая модель данных для MySQL будет отличаться от модели данных, нарисованной для Oracle. При создании физической модели данных из логической модели данных первые сущности преобразуются в таблицы. Затем отношения преобразуются в ограничения внешнего ключа. После этого атрибуты конвертируются в столбцы каждой таблицы.
В чем разница между логической и физической моделью данных?
• Физическая модель данных зависит от используемой системы управления базой данных. Однако логическая модель данных не зависит от используемой системы управления базами данных.
• Логическая модель данных включает сущности, атрибуты, отношения и ключи. Физическая модель данных включает таблицы, столбцы, типы данных, ограничения первичного и внешнего ключей, триггеры и хранимые процедуры.
• В логической модели данных для сущностей и атрибутов используются длинные неформальные имена. Однако в физических данных для имен таблиц и столбцов используются сокращенные формальные имена.
• Логическая модель данных сначала выводится из описания. После этого выводится только физическая модель данных.
• Логическая модель данных нормализована до четвертой нормальной формы. При необходимости физическая модель базы данных будет деформализована для соответствия требованиям.
Резюме:
Логическая и физическая модель данных
2.1.1. Физическая и логическая модель данных
2.1.1. Физическая и логическая модель данных
Для переключения между логической и физической моделью данных служит список выбора в левой части панели инструментов Erwin (рис. 2.1).
Рис. 2.1. Переключение между логической и физической моделью
При переключении, если физической модели еще не существует, она будет создана автоматически.
Читайте также
Виртуальная и физическая память
Виртуальная и физическая память Оперативная память является, пожалуй, одним из наиболее дорогих компонентов компьютерной системы. Ранние системы UNIX имели в своем распоряжении 64 Кбайт оперативной памяти, и это количество было явно недостаточным, современные компьютеры
20.2.1 Логическая база данных
20.2.1 Логическая база данных В SNMP используется модель базы данных. Каждая сетевая система содержит информацию о конфигурации, текущем состоянии, ошибках и производительности. К этой информации может получить доступ сетевой администратор. Она рассматривается как
Физическая структура базы данных
R.5.15 Логическая операция ИЛИ
ГЛАВА 4 Модель ADO.NET: провайдеры данных
ГЛАВА 4 Модель ADO.NET: провайдеры данных Порой кажется, что не успели еще разработчики приложений баз данных привыкнуть к новой технологии, как компания Microsoft предложила совершенно новую модель доступа к базам данных. В этой главе основное внимание уделяется модели ADO.NET,
3.1. Модель данных и ее соответствие модели процессов
3.1. Модель данных и ее соответствие модели процессов Функциональная модель BPwin является основой для построения модели данных. Действительно, не имея информации о том, как работает предприятие, бессмысленно строить модель данных. Для построения модели данных удобно
Модель данных <> база данных
Модель данных <> база данных Тот «мир», который был получен в процессе описания и анализа, является черновиком для структур ваших данных. Считается, что логическая модель должна описывать отношения и наборы. Обычная ошибка (и западня, присущая всем инструментам CASE) слепо
Физическая безопасность
Физическая безопасность Содержите серверы и чувствительные или критичные клиентские машины в помещениях с хорошо закрываемыми дверями. Если у вас на серверах или рабочих станциях установлена система FAT32, любой пользователь, локально подключившийся к одной такой
Модель ISO/OSI и протоколы передачи данных
Модель ISO/OSI и протоколы передачи данных Главной в стандартизации сетей и всего, что к ним относится, является модель взаимодействия открытых систем (Open System Interconnection, OSI), разработанная международной организацией по стандартизации (International Standards Organization, ISO). На практике
Логическая организация
Логическая организация Прежде чем перейти к файловым системам flash-накопителей, нужно вспомнить об архитектуре NAND. В этой часто используемой памяти и чтение, и запись, и удаление информации происходит лишь блоками.На жестких и гибких дисках величина блока составляет 512
Логическая организация данных
Логическая организация данных Под логической организацией лазерных дисков понимаются файловые системы, создаваемые на их дорожках. Для лазерных дисков, в отличие от винчестеров, гибких дисков или полупроводниковых накопителей с их системами FAT и NTFS, используются
Первая фаза: Физическая безопасность
Первая фаза: Физическая безопасность Чтобы начать игру, я должна была надеть костюм и исполнить свою роль. Моей целью было проникнуть в компьютерный зал без получения официального разрешения. Надев костюм, я попала в точку — я выглядела как своя.Мария предложила мне
Физическая топология
Простое пособие по сетевой модели OSI для начинающих
Открытая сетевая модель OSI (Open Systems Interconnection model) состоит из семи уровней. Что это за уровни, как устроена модель и какова ее роль при построении сетей — в статье.
Модель OSI является эталонной. Эталонная она потому, что полное название модели выглядит как «Basic Reference Model Open Systems Interconnection model», где Basic Reference Model означает «эталонная модель». Вначале рассмотрим общую информацию, а потом перейдем к частным аспектам.
Принцип устройства сетевой модели
Сетевая модель OSI имеет семь уровней, иерархически расположенных от большего к меньшему. То есть, самым верхним является седьмой (прикладной), а самым нижним — первый (физический). Модель OSI разрабатывалась еще в 1970-х годах, чтобы описать архитектуру и принципы работы сетей передачи данных. Важно помнить, что данные передаются не только по сети интернет, но и в локальных сетях с помощью проводных или беспроводных соединений.
В процессе передачи данных всегда участвуют устройство-отправитель, устройство-получатель, а также сами данные, которые должны быть переданы и получены. С точки зрения рядового пользователя задача элементарна — нужно взять и отправить эти данные. Все, что происходит при отправке и приеме данных, детально описывает семиуровневая модель OSI.
На седьмом уровне информация представляется в виде данных, на первом — в виде бит. Процесс, когда информация отправляется и переходит из данных в биты, называется инкапсуляцией. Обратный процесс, когда информация, полученная в битах на первом уровне, переходит в данные на седьмом, называется декапсуляцией. На каждом из семи уровней информация представляется в виде блоков данных протокола — PDU (Protocol Data Unit).
Рассмотрим на примере: пользователь 1 отправляет картинку, которая обрабатывается на седьмом уровне в виде данных, данные должны пройти все уровни до самого нижнего (первого), где будут представлены как биты. Этот процесс называется инкапсуляцией. Компьютер пользователя 2 принимает биты, которые должны снова стать данными. Этот обратный процесс называется декапсуляция. Что происходит с информацией на каждом из семи уровней, как и где биты переходят в данные мы разберем в этой статье.
Первый, физический уровень (physical layer, L1)
Начнем с самого нижнего уровня. Он отвечает за обмен физическими сигналами между физическими устройствами, «железом». Компьютерное железо не понимает, что такое картинка или что на ней изображено, железу картинка понятна только в виде набора нулей и единиц, то есть бит. В данном случае бит является блоком данных протокола, сокращенно PDU (Protocol Data Unit).
Каждый уровень имеет свои PDU, представляемые в той форме, которая будет понятна на данном уровне и, возможно, на следующем до преобразования. Работа с чистыми данными происходит только на уровнях с пятого по седьмой.
Устройства физического уровня оперируют битами. Они передаются по проводам (например, через оптоволокно) или без проводов (например, через Bluetooth или IRDA, Wi-Fi, GSM, 4G и так далее).
Второй уровень, канальный (data link layer, L2)
Когда два пользователя находятся в одной сети, состоящей только из двух устройств — это идеальный случай. Но что если этих устройств больше?
Второй уровень решает проблему адресации при передаче информации. Канальный уровень получает биты и превращает их в кадры (frame, также «фреймы»). Задача здесь — сформировать кадры с адресом отправителя и получателя, после чего отправить их по сети.
У канального уровня есть два подуровня — это MAC и LLC. MAC (Media Access Control, контроль доступа к среде) отвечает за присвоение физических MAC-адресов, а LLC (Logical Link Control, контроль логической связи) занимается проверкой и исправлением данных, управляет их передачей.
На втором уровне OSI работают коммутаторы, их задача — передать сформированные кадры от одного устройства к другому, используя в качестве адресов только физические MAC-адреса.
Третий уровень, сетевой (network layer, L3)
На третьем уровне появляется новое понятие — маршрутизация. Для этой задачи были созданы устройства третьего уровня — маршрутизаторы (их еще называют роутерами). Маршрутизаторы получают MAC-адрес от коммутаторов с предыдущего уровня и занимаются построением маршрута от одного устройства к другому с учетом всех потенциальных неполадок в сети.
На сетевом уровне активно используется протокол ARP (Address Resolution Protocol — протокол определения адреса). С помощью него 64-битные MAC-адреса преобразуются в 32-битные IP-адреса и наоборот, тем самым обеспечивается инкапсуляция и декапсуляция данных.
Четвертый уровень, транспортный (transport layer, L4)
Все семь уровней модели OSI можно условно разделить на две группы:
Уровни группы Media Layers (L1, L2, L3) занимаются передачей информации (по кабелю или беспроводной сети), используются сетевыми устройствами, такими как коммутаторы, маршрутизаторы и т.п. Уровни группы Host Layers (L4, L5, L6, L7) используются непосредственно на устройствах, будь то стационарные компьютеры или портативные мобильные устройства.
Четвертый уровень — это посредник между Host Layers и Media Layers, относящийся скорее к первым, чем к последним, его главной задачей является транспортировка пакетов. Естественно, при транспортировке возможны потери, но некоторые типы данных более чувствительны к потерям, чем другие. Например, если в тексте потеряются гласные, то будет сложно понять смысл, а если из видеопотока пропадет пара кадров, то это практически никак не скажется на конечном пользователе. Поэтому, при передаче данных, наиболее чувствительных к потерям на транспортном уровне используется протокол TCP, контролирующий целостность доставленной информации.
Для мультимедийных файлов небольшие потери не так важны, гораздо критичнее будет задержка. Для передачи таких данных, наиболее чувствительных к задержкам, используется протокол UDP, позволяющий организовать связь без установки соединения.
При передаче по протоколу TCP, данные делятся на сегменты. Сегмент — это часть пакета. Когда приходит пакет данных, который превышает пропускную способность сети, пакет делится на сегменты допустимого размера. Сегментация пакетов также требуется в ненадежных сетях, когда существует большая вероятность того, что большой пакет будет потерян или отправлен не тому адресату. При передаче данных по протоколу UDP, пакеты данных делятся уже на датаграммы. Датаграмма (datagram) — это тоже часть пакета, но ее нельзя путать с сегментом.
Главное отличие датаграмм в автономности. Каждая датаграмма содержит все необходимые заголовки, чтобы дойти до конечного адресата, поэтому они не зависят от сети, могут доставляться разными маршрутами и в разном порядке. Датаграмма и сегмент — это два PDU транспортного уровня модели OSI. При потере датаграмм или сегментов получаются «битые» куски данных, которые не получится корректно обработать.
Первые четыре уровня — специализация сетевых инженеров, но с последними тремя они не так часто сталкиваются, потому что пятым, шестым и седьмым занимаются разработчики.
Пятый уровень, сеансовый (session layer, L5)
Пятый уровень оперирует чистыми данными; помимо пятого, чистые данные используются также на шестом и седьмом уровне. Сеансовый уровень отвечает за поддержку сеанса или сессии связи. Пятый уровень оказывает услугу следующему: управляет взаимодействием между приложениями, открывает возможности синхронизации задач, завершения сеанса, обмена информации.
Службы сеансового уровня зачастую применяются в средах приложений, требующих удаленного вызова процедур, т.е. чтобы запрашивать выполнение действий на удаленных компьютерах или независимых системах на одном устройстве (при наличии нескольких ОС).
Примером работы пятого уровня может служить видеозвонок по сети. Во время видеосвязи необходимо, чтобы два потока данных (аудио и видео) шли синхронно. Когда к разговору двоих человек прибавится третий — получится уже конференция. Задача пятого уровня — сделать так, чтобы собеседники могли понять, кто сейчас говорит.
Шестой уровень, представления данных (presentation layer, L6)
О задачах уровня представления вновь говорит его название. Шестой уровень занимается тем, что представляет данные (которые все еще являются PDU) в понятном человеку и машине виде. Например, когда одно устройство умеет отображать текст только в кодировке ASCII, а другое только в UTF-8, перевод текста из одной кодировки в другую происходит на шестом уровне.
Шестой уровень также занимается представлением картинок (в JPEG, GIF и т.д.), а также видео-аудио (в MPEG, QuickTime). Помимо перечисленного, шестой уровень занимается шифрованием данных, когда при передаче их необходимо защитить.
Седьмой уровень, прикладной (application layer)
Седьмой уровень иногда еще называют уровень приложений, но чтобы не запутаться можно использовать оригинальное название — application layer. Прикладной уровень — это то, с чем взаимодействуют пользователи, своего рода графический интерфейс всей модели OSI, с другими он взаимодействует по минимуму.
Все услуги, получаемые седьмым уровнем от других, используются для доставки данных до пользователя. Протоколам седьмого уровня не требуется обеспечивать маршрутизацию или гарантировать доставку данных, когда об этом уже позаботились предыдущие шесть. Задача седьмого уровня — использовать свои протоколы, чтобы пользователь увидел данные в понятном ему виде.
Протоколы здесь используют UDP (например, DHCP, FTP) или TCP (например, HTTP, HTTPS, SFTP (Simple FTP), DNS). Прикладной уровень является самым верхним по иерархии, но при этом его легче всего объяснить.
Критика модели OSI
Семиуровневая модель была принята в качестве стандарта ISO/IEC 7498, действующего по сей день, однако, модель имеет свои недостатки. Среди основных недостатков говорят о неподходящем времени, плохой технологии, поздней имплементации, неудачной политике.
Первый недостаток — это неподходящее время. На разработку модели было потрачено неоправданно большое количество времени, но разработчики не уделили достаточное внимание существующим в то время стандартам. В связи с этим модель обвиняют в том, что она не отражает действительность. В таких утверждениях есть доля истины, ведь уже на момент появления OSI другие компании были больше готовы работать с получившей широкое распространение моделью TCP/IP.
Вторым недостатком называют плохую технологию. Как основной довод в пользу того, что OSI — это плохая технология, приводят распространенность стека TCP/IP. Протоколы OSI часто дублируют другу друга, функции распределены по уровням неравнозначно, а одни и те же задачи могут быть решены на разных уровнях.
Разделение на семь уровней было скорее политическим, чем техническим. При построении сетей в реальности редко используют уровни 5 и 6, а часто можно обойтись только первыми четырьмя. Даже изначальное описание архитектуры в распечатанном виде имеет толщину в один метр.
Кроме того, в отличие от TCP/IP, OSI никогда не ассоциировалась с UNIX. Добиться широкого распространения OSI не получилось потому, что она проектировалась как закрытая модель, продвигаемая Европейскими телекоммуникационными компаниями и правительством США. Стек протоколов TCP/IP изначально был открыт для всех, что позволило ему набрать популярность среди сторонников открытого программного кода.
Даже несмотря на то, что основные проблемы архитектуры OSI были политическими, репутация была запятнана и модель не получила распространения. Тем не менее, в сетевых технологиях, при работе с коммутацией даже сегодня обычно используют модель OSI.
Вывод, роль модели OSI при построении сетей
В статье мы рассмотрели принципы построения сетевой модели OSI. На каждом из семи уровней модели выполняется своя задача. В действительности архитектура OSI сложнее, чем мы описали. Существуют и другие уровни, например, сервисный, который встречается в интеллектуальных или сотовых сетях, или восьмой — так называют самого пользователя.
Как мы упоминали выше, оригинальное описание всех принципов построения сетей в рамках этой модели, если его распечатать, будет иметь толщину в один метр. Но компании активно используют OSI как эталон. Мы перечислили только основную структуру словами, понятными начинающим.
Модель OSI служит инструментом при диагностике сетей. Если в сети что-то не работает, то гораздо проще определить уровень, на котором произошла неполадка, чем пытаться перестроить всю сеть заново.
Зная архитектуру сети, гораздо проще ее строить и диагностировать. Как нельзя построить дом, не зная его архитектуры, так невозможно построить сеть, не зная модели OSI. При проектировании важно учитывать все. Важно учесть взаимодействие каждого уровня с другими, насколько обеспечивается безопасность, шифрование данных внутри сети, какой прирост пользователей выдержит сеть без обрушения, будет ли возможно перенести сеть на другую машину и т.д. Каждый из перечисленных критериев укладывается в функции одного из семи уровней.
Логический и физический уровень в чем их отличие
Существует три уровня моделирования данных:
Концептуальный уровень моделирования
На концептуальном уровне моделирования мы определяем основные понятия предметной области и их взаимосвязь. Иногда также используют термин «построение онтологиии предметной области».
Базовый элемент концептуальной модели: бизнес-сущность или бизнес-объект.
Примеры бизнес-сущностей:
Концептуальная модель, как правило, представлена в документах класса ГЛОССАРИЙ (примечание: это может быть как местная wiki, так и разрозненные главы типа «Глоссарий» в различных документах компании). Схематически (графически) наиболее удобным способом отображение концептуальной модели является диаграмма типа «диаграмма классов». Связи между бизнес-сущностями полезно «окрашивать» действиями из предметной области, например, клиент заключает сделку, заказ состоит из товаров. Наилучшая нотация для концептуального уровня – подборка элементов из слоя Business и Motivation методологии Archimate. В данной нотации рекомендуется использоваться объект Meaning, а также бизнес-сущности могут быть привязаны к ряду других элементов (например, value или capability), что улучшает их окрашивание или лучше структурирует (делает более наглядной) моделируемую предметную область.
Фокус моделирования:
Сложные концептуальные модели, содержащие десятки бизнес-сущностей, разбиваются на домены. Домен – группировка «родственных» сущностей, образующих модель отдельного фрагмента моделируемой предметной области. Иногда концептуальная модель становится существенной частью логической модели. Это бывает в следующих случаях:
В отдельных случаях приходится поддерживать концептуальную модель двух видов:
Логический уровень моделирования
Логическая модель является уточнением и детализацией концептуальной модели. Но это лишь с одной стороны. На построение логической модели также влияет:
Логический уровень моделирования – это уровень логики организации данных, то есть какие данные и как сгруппированы и связаны друг с другом. Концептуальный уровень больше заботится о смысловых связях, логический – о реальных связях между объектами системы (ссылки объектов друг на друга, отношения объектов). Концептуальный уровень оперирует бизнес-сущностями, логический – сущностями будущей или фактически имеющейся информационной системы (например, базы данных). В компаниях с большой историей логический уровень задан фактически развернутыми системами конкретных вендоров.
Тип объектов логического уровня соответствует типам объектов избранной СУБД. Для реляционных и объектно-ориентированных баз данных – это ENTITY (сущность). Сущности логического уровня – это сущности, которыми оперирует информационная система (база данных или сервер приложений). К сущностям логического уровня подвязываются методы работы с этими сущностями.
Для проектирования реляционных баз данных используется нотация ERD. Рамками этой нотации фактически и задаётся логический уровень моделирования. Однако для систем, имеющих на верхнем уровне объектную модель, логический уровень описывается диаграммной классов (из нотации UML). Детализирующие (вспомогательные) и часто используемые диаграммы логического уровня моделирования – это диаграммы состояний.
Примеры сущностей (классов):
Фокус моделирования:
Немаловажное влияние на сущности логического уровня и их взаимосвязи оказывает тип проектируемой системы. Если проектируемая система относится к BI-классу, то следует понимать назначение BI-системы, ожидаемые от нее витрины, срезы, аналитики, метод моделирования времени (динамики изменения данных) и т.п.
Если в ходе проектирования разрабатывается логическая модель не одной, а нескольких систем, что часто имеет место быть в крупных компаниях, внедряющих пятую, десятую или сто двадцатую систему, то при разработке логической модели указывают к какой системе принадлежит (или будет принадлежать) та или иная сущность. Распределение сущностей по различным информационным системам даёт возможность грубо наметить (спрогнозировать) будущие информационные потоки (и точки интеграции) между системами.
Важное замечание. При разработке новой информационной системы, являющейся частью комплекса унаследованных систем, часто приходится использовать как проектирование сверху вниз (от концептуального уровня к физическому), так и обратное – снизу вверх: от уже существующих физических моделей к логической и далее мапирование в концептуальную. Это на порядок или даже на 2 порядка усложняет проектирование даже если нужно создать/автоматизировать один сквозной процесс, протекающий через ряд информационных систем.
Иногда при проработке логического уровня возникают сущности, которые трудно подвязать к бизнес-сущностям концептуального уровня и тогда возникает вопрос: нужно ли на концептуальном уровне завести новую бизнес-сущность? Ответ таков:
Каждый вендор информационной системы имеет логическую модель своей системы даже если он и не раскрывает ее своим клиентам. При интеграции нескольких систем приходится сначала увязывать их логические модели на концептуальном уровне моделирования, а лишь потом строить связи между логическими моделями разных систем. Например, в системе автоматизации продаж клиент может быть представлен как PARTY, в ERP-системе той же компании как КОНТРАГЕНТ, а системе биллинга той же компании, как АБОНЕНТ.
Физический уровень моделирования
Физический уровень – это уровень таблиц для реляционных моделей данных.
Базовый элемент физической модели: таблица.
Примеры таблиц:
Не исключается, что одна таблица физического уровня может участвовать в моделировании сразу нескольких логических сущностей.
Фокус моделирования:
В простейших случаях логические объекты (сущности) совпадают с объектами физического уровня. Это характерно для самых простых баз данных реляционного типа.