データと構造の独立性とは？DBMSにおける物理的・論理的データ独立性を解説

構造独立性（Structural Independence）

構造独立性とは、データベースの構造に変更が加えられても、DBMS（データベース管理システム）がデータへアクセスする能力に影響が出ない状態を指します。

逆に構造依存性（Structural Dependence）が存在する場合、データベース構造の変更がそのままDBMSのデータアクセス能力に影響を与えてしまいます。そのため、柔軟で保守しやすいシステムを実現するには、構造独立性を確保することが重要です。

データ独立性（Data Independence）

データ独立性とは、データベースの下位レベルで行われた変更が、上位のレイヤーに影響を与えないという概念です。これにより、システムの一部を修正しても他の部分への波及を防ぐことができます。

データ独立性には、以下の2種類があります。

• 物理的データ独立性（Physical Data Independence）
• 論理的データ独立性（Logical Data Independence）

それでは、それぞれの特徴を詳しく見ていきましょう。

物理的データ独立性

物理的データ独立性とは、論理スキーマや論理データに影響を与えることなく、物理スキーマを変更できることを意味します。この独立性は比較的達成しやすいとされています。

これは、データベースの内部レベル（内部スキーマ）と、論理レベルから内部レベルへのマッピングによって実現されます。概念スキーマがユーザーを物理ストレージ上の変更から保護する役割を果たすため、ストレージ構造を変更しても利用者側は意識する必要がありません。

具体例としては、インデックスの追加・削除、記憶装置の変更、ファイル編成方式の変更などが挙げられます。

論理的データ独立性

論理的データ独立性とは、既存のアプリケーションプログラムに影響を与えることなく、論理スキーマを変更できることを指します。物理的データ独立性と比べると、こちらは達成が難しいとされています。

この独立性により、概念スキーマは既存の外部スキーマに影響を与えることなく変更できます。たとえば、新しい属性やテーブルの追加、既存データの再編成などが該当します。ただし、既存のプログラムが依存しているデータ構造を削除・変更する場合は影響が生じるため、慎重な設計が求められます。

まとめ

構造独立性とデータ独立性は、DBMSの柔軟性と保守性を支える重要な概念です。物理的データ独立性は比較的容易に実現できますが、論理的データ独立性の確保は難易度が高くなります。三層スキーマ構造（外部スキーマ・概念スキーマ・内部スキーマ）とマッピングの仕組みを理解することで、これらの独立性がどのように実現されているのかをより深く把握できます。