Als Grundlage moderner Datenbanken gilt weithin das vom ANSI/SPARC Komitee vorgeschlagene Modell der 3-Schichten-Architektur. Ziel des Modells ist die Trennung der internen-physischen, konzeptionell-logischen und der externen Schicht.

Jede Schicht verfolgt einen bestimmten Zweck, um die zu speichernden Daten entgegenzunehmen, strukturiert abzulegen und dem Anwender oder dem Anwendungssystems wieder zur Verfügung zu stellen.

Für den Informationsaustausch zwischen den Schichten, werden Transformationsregeln definiert. Dieser Aufbau ist wichtig für die Einhaltungen der Anforderungen eines Datenbanksystems.

In den folgenden Artikeln wird der Aufbau nach dem ANSI Architekturmodell erklärt und in einer Übersicht dargestellt. Auf diesem Modell baut nachfolgend das Datenbankdesign auf. In dem sich die Architekturschichten widerspiegeln. Das Datenbankdesign wird für die konkrete Implementierung von Datenbanken benötigt.

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Artikel im Bereich 3-Schichten-Architektur

Interne Schicht in der 3-Schichten-Architektur

Die interne Schicht bzw. Ebene des Modells beschreibt die physischen Speicherstrukturen und Zugriffsmechanismen einer Datenbank.

Hierfür implementiert die Ebene ein Schema zur Speicherung und Verwaltung von Daten. Dazu gehören bspw. der Datenaufbau, die Speicherung von Daten und die Zugriffsverfahren, durch die gespeicherte Daten wieder abgerufen werden können.

Diese Ebene beschreibt in welcher Art und Weise die Daten gespeichert werden. Diese Festlegungen werden bei der Realisierung eines Datenbankmodells durch das physische Datenbankdesign getroffen.

Um die Daten für höhere Ebenen verfügbar zu machen, gibt es Transformationsregeln zwischen den Schichten. Dabei gibt es aber nur eine Verbindung zwischen zwei direkt übereinanderliegenden Ebenen.

Konzeptionelle Schicht in 3-Schichten-Architektur

Die konzeptionelle Schicht bzw. Ebene stellt die logische Struktur der Realwelt-Zusammenhänge, also die für die Anwender relevanten Daten, dar. In relationalen Datenbanken wird hierfür das relationale Datenbankmodell verwendet.

Der Entwurf dieses Schemas erfolgt im Vorfeld in der Regel durch ein ER-Diagramm während der Erstellung des logischen Datenbankdesigns.

Bei der konzeptionellen Schicht handelt es sich um die umfassende Beschreibung aller physisch zu persistierender Daten und deren Beziehungen untereinander.

Auf Basis dieses Modells werden den externen Schemata bzw. Anwendersichten Übersichten und Datenausschnitte zur Verfügung gestellt.

Externe Schicht in der 3-Schichten-Architektur

In der externen Schicht befinden sich mehrere Sichten für Benutzer. Jede Sicht beschreibt die Eigenschaften einer Gruppe von Anwendern, die dadurch einen Teil der hinterlegten Daten sehen.

Der Rest der Daten und das komplette Datenmodell der logischen Ebene bleiben den einzelnen Anwendern in der Regel verborgen. Dadurch wird gewährleistet, dass die Benutzer nur die Informationen bzw. Daten sehen können, die sie auch sehen dürfen.

Der Zugriff auf die konzeptionelle Schicht ist durch den Anwender nicht möglich. Anpassungen werden meist von Datenbankentwicklern durchgeführt und verwaltet.

Die Trennung der externen Sicht von der konzeptionellen Ebene sorgt für eine Unabhängigkeit zwischen den Schichten. Die Sichten werden anschließend Anwendungen zur Verfügung gestellt oder in diese integriert.