|
p align="left">При проектировании больших БД все разработчики распадаются на две группы: разработчики логической базы данных; разработчики физической базы данных. Разработчики логической БД занимаются выявлением интересующих объектов и их свойств, связей между объектами и тех ограничений, которые необходимо наложить на хранимые данные. Осуществление своей деятельности указанные разработчики выполняют в два этапа, которые в последующих главах будут рассмотрены подробно: разработка концептуальной модели БД; разработка логической модели БД. Разработчики физической БД должны разбираться в функциональных возможностях выбранной СУБД, знать все варианты возможного физического воплощения полученной логической модели данных и понимать их достоинства и недостатки с тем, чтобы выбрать наиболее оптимальный вариант для данного случая и правильно выстроить всю стратегию хранения и использования данных. Сразу после создания БД следует приступить к разработке приложений, предоставляющих пользователям необходимые им функциональные возможности. Именно эту работу выполняют прикладные программисты. Пользователи. База данных проектируется, создается и поддерживается для того, чтобы обслуживать информационные потребности конечных пользователей. Для них разрабатываются такие приложения, которые позволяют в максимальной степени упростить выполняемые ими операции. Чтобы различать представления данных конечными пользователями, программистами и АБД создаются разные уровни моделей данных. Их общая структура представлена на рисунке 2.1. 2 Рис.2.1. Уровни моделей данных Основным назначением трехуровневой архитектуры является обеспечение независимости от данных. Суть этой независимости заключается в том, что изменения на нижних уровнях никак не влияют на верхние уровни.[3] Основное различие между указанными выше тремя типами моделей данных (концептуальной, логической и физической) состоит в способах представления взаимосвязей между объектами. При проектировании БД требуется различать взаимосвязи между объектами, между свойствами одного объекта и между свойствами различных объектов. 2.4. Жизненный цикл базы данныхКак и любой программный продукт, база данных обладает собственным жизненным циклом (ЖЦ БД). Главной составляющей в жизненном цикле БД является создание единой базы данных и программ, необходимых для ее работы. Жизненный цикл системы базы данных определяет и жизненный цикл всей информационной системы организации, поскольку база данных является фундаментальным компонентом информационной системы.ЖЦ БД включает в себя следующие основные этапы:· планирование разработки базы данных;· определение требований к системе;· сбор и анализ требований пользователей;· проектирование базы данных:· концептуальное проектирование базы данных;· логическое проектирование базы данных;· физическое проектирование базы данных;· разработка приложений;· реализация;· загрузка данных;· тестирование;· эксплуатация и сопровождение.2.4.1. Планирование разработки базы данныхСодержание данного этапа - разработка стратегического плана, в процессе которой осуществляется предварительное планирование конкретной системы управления базами данных. Планирование разработки базы данных состоит в определении трех основных компонентов: объема работ, ресурсов и стоимости проекта. Планирование разработки БД должно быть связано с общей стратегией построения информационной системы организации. Важной частью разработки стратегического плана является проверка осуществимости проекта, состоящая из проверки технологической осуществимости, проверки операционной осуществимости, проверки экономической целесообразности осуществления проекта.2.4.2. Определение требований к системеНа данном этапе необходимо определить диапазон действия приложения БД, состав его пользователей и области применения. Определение требований включает выбор целей БД, выяснение информационных потребностей различных отделов и руководителей фирмы и требований к оборудованию и программному обеспечению. При этом также требуется рассмотреть вопрос, следует ли создавать распределенную базу данных или же централизованную, и какие в рассматриваемой ситуации понадобятся коммуникационные средства.2.4.3. Сбор и анализ требований пользователейЭтот этап является предварительным этапом концептуального проектирования базы данных. Проектирование базы данных основано на информации о той части организации, которая будет обслуживаться базой данных. Информационные потребности выясняются с помощью анкет, опросов менеджеров и работников фирмы, с помощью наблюдений за деятельностью предприятия, а также отчетов и форм, которыми фирма пользуется в текущий момент.2.4.4. Проектирование базы данныхПолный цикл разработки БД включает концептуальное, логическое и физическое ее проектирование. Основными целями проектирования базы данных являются:· представление данных и связей между ними, необходимых для всех основных областей применения данного приложения и любых существующих групп его пользователей;· создание модели данных, способной поддерживать выполнение любых требуемых транзакций обработки данных;· разработка предварительного варианта проекта, структура которого позволяет удовлетворить требования, предъявляемые к производительности системы.В создании БД как модели предметной области выделяют:· объектную (предметную) систему, предъявляющую фрагмент реального мира;· информационную систему, описывающую некоторую объектную систему;· даталогическую систему, представляющую информационную систему с помощью данных.Оптимальная модель данных должна удовлетворять таким критериям, как структурная достоверность, простота, выразительность, отсутствие избыточности, расширяемость, целостность, способность к совместному использованию.2.4.5. Разработка приложенийПараллельно с проектированием системы БД выполняется разработка приложений. Главные составляющие данного процесса - это проектирование транзакций и пользовательского интерфейса.2.4.6. РеализацияНа данном этапе осуществляется физическая реализация базы данных и разработанных приложений, позволяющих пользователю формулировать требуемые запросы к БД и манипулировать данными в БД. На этом этапе реализуются также используемые приложением средства защиты базы данных и поддержки ее целостности. Реализация этого, а также и более ранних этапов проектирования БД может осуществляться с помощью инструментов автоматизированного проектирования и создания программ, которые принято называть CASE-инструментами. Использование CASE-инструментов способствует повышению производительности труда разработчиков и обеспечению эффективности самой разрабатываемой системы.2.4.7. Загрузка данныхНа этом этапе созданные в соответствии со схемой базы данных пустые файлы, предназначенные для хранения информации, должны быть заполнены данными. Наполнение базы данных может протекать по-разному, в зависимости от того, создается ли база данных вновь или новая база данных предназначена для замены старой.В первом случае для ввода информации используются созданные в процессе проектирования БД удобные специальные формы, которые позволят администратору базы данных занести в базу заранее подготовленные данные.Если же новая база данных предназначена для замены старой, то возникает проблема переноса данных в новую систему, причем очень часто с преобразованием формата их представления. Данная задача получила название - конвертирование данных. В настоящее время любая система управления базами данных имеет утилиту загрузки уже существующих файлов в новую базу данных.2.4.8. ТестированиеТщательное тестирование должен проходить любой программный продукт тем более такой, как прикладные программы информационной системы. Стратегия тестирования должна предполагать использование реальных данных и должна быть построена таким образом, чтобы весь процесс выполнялся строго последовательно и методически правильно. Помимо обнаружения имеющихся в прикладных программах и, возможно, в структурах базы данных ошибок, сбор статистических данных на стадии тестирования позволяет установить показатели надежности и качества созданного программного обеспечения.2.4.9. Эксплуатация и сопровождениеДанный этап является последним, но, безусловно, и самым продолжительным в жизненном цикле правильно спроектированной базы данных. Основные действия, связанные с этим заключительным этапом, сводятся к наблюдению за созданной системой, поддержке ее нормального функционирования, а также к созданию дополнительных программных компонент или модернизации самой базы данных.2.5. Модели представления данныхС ростом популярности СУБД в 70-80-х годах появилось множество различных моделей данных. У каждой из них имелись свои достоинства и недостатки, которые сыграли ключевую роль в развитии реляционной модели данных, появившейся во многом благодаря стремлению упростить и упорядочить первые модели данных.Модель данных (МД) - это некоторая абстракция, в которой отражаются самые важные аспекты функционирования выделенной предметной области, а второстепенные - игнорируются. Модель данных включает в себя набор понятий для описания данных, связей между ними и ограничений, накладываемых на данные.Существуют три основные МД и их комбинации, на которых основываются современные БД: реляционная модель данных (РМД), сетевая модель данных (СМД), иерархическая модель данных (ИМД).[3]Основное различие между этими моделями данных состоит в способах описания взаимодействий между объектами и атрибутами. Взаимосвязь выражает отношение между множествами данных.Используют взаимосвязи "один к одному", "один ко многим" и "многие ко многим". "Один к одному" - это взаимно однозначное соответствие, которое устанавливается между одним объектом и одним атрибутом. "Один ко многим" - это соответствие между одним объектом и многими атрибутами. "Многие ко многим" - это соответствие между многими объектами и многими атрибутами.Рассмотрим эти модели данных более подробно.2.5.1. Иерархическая модель данныхОсновными информационными единицами в иерархической модели данных являются сегмент и поле. Поле данных определяется как наименьшая неделимая единица данных, доступная пользователю. Для сегмента определяются тип сегмента и экземпляр сегмента. Экземпляр сегмента образуется из конкретных значений полей данных. Тип сегмента - это поименованная совокупность входящих в него типов полей данных.Иерархическая модель данных базируется на графовой форме построения данных. В ИМД вершине графа соответствует сегмент, а дугам - типы связей предок-потомок. В иерархических структурах сегмент-потомок должен иметь в точности одного предка.2.5.2. Сетевая модель данныхСетевая модель опирается на математическую структуру, которая называется направленным графом. Направленный граф состоит из узлов, соединенных ребрами. В контексте моделей данных узлы представляют собой объекты в виде типов записей данных, а ребра - связи между объектами со степенью кардинальности "один к одному" или "один ко многим".Основное отличие графовых форм представления данных в сетевой структуре данных от иерархической структуры данных состоит в том, что потомок в графе может иметь любое число предков. 2.4.3. Реляционная модель данныхНедостатки иерархической и сетевой моделей привели к появлению новой, реляционной модели данных, созданной Коддом в 1970 году и вызвавшей всеобщий интерес. Реляционная модель была попыткой упростить структуру базы данных. В ней отсутствовали явные указатели на предков и потомков, а все данные были представлены в виде простых таблиц, разбитых на строки и столбцы.Именно реляционная модель является результатом более развитых представлений о формировании и ведении баз данных, на которые наложен строгий математический аппарат. Реляционные модели наиболее логично и наглядно отражают структуру хранимой информации и внутренних связей, что позволяет более полно анализировать структуру базы данных при разработке. Это привело к тому, что именно реляционные модели баз данных наиболее распространены в настоящее время и являются стандартом, на который переводятся все существовавшие ранее базы данных с иерархической и сетевой моделью. Ещё одним веским доводом в пользу выбора реляционной модели является тот факт, что подавляющее большинство предоставляемых средств для разработки баз данных ориентированы исключительно на реляционную модель. Кроме того, реляционные базы данных в последствии легче расширять и интегрировать, что является неотъемлемой частью дальнейшего развития баз данных, с увеличением возлагаемых на них задач.Реляционной называется база данных, в которой все данные, доступные пользователю, организованны в виде таблиц, а все операции над данными сводятся к операциям над этими таблицами.[7]Приведенное определение не оставляет места встроенным указателям, имеющимся в иерархических и сетевых СУБД. Несмотря на это, реляционная СУБД также способна реализовать отношения предок/потомок, однако эти отношения представлены исключительно значениями данных, содержащихся в таблицах.Достоинства реляционной модели можно разделить на две группы.Достоинства для пользователя:реляционная БД представляет собой набор таблиц, с которыми пользователь привык работать; не нужно помнить пути доступа к данным и строить алгоритмы и процедуры обработки своего запроса; реляционные языки легки для изучения и освоения, в то время как языки общения с иерархической и сетевой моделями предназначены для программистов и мало пригодны для пользователей;
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7
|
