ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ БАЗ ДАННЫХ И СУБД

ПОНЯТИЕ И СУЩНОСТЬ БАЗЫ ДАННЫХ

Базой данных (БД) называется совокупность материалов, которые систематизированы таким образом, чтобы их было легко найти и обработать с помощью ПК или другой ЭВМ (электронно-вычислительной машины). Под материалами может пониматься все, что угодно: статьи, различные документы, отчеты и т.д.

Модели базы данных базируются на современном подходе к обработке информации. Структура информации базы позволяет формировать логические записи их элементов и их взаимосвязи. Взаимосвязи могут быть: один к одному, один ко многим и многие ко многим.

Применение того или иного типа взаимосвязи определены тремя моделями базы данных:

- иерархической

- сетевой

- реляционной

Иерархическая модель данных — это модель данных, где используется представление базы данных в виде древовидной (иерархической) структуры, состоящей из объектов (данных) различных уровней.

Между объектами существуют связи, каждый объект может включать в себя несколько объектов более низкого уровня. Такие объекты находятся в отношении предка, к потомку, при этом возможна ситуация, когда объект-предок не имеет потомков или имеет их несколько, тогда как у объекта-потомка обязательно только один предок. Объекты, имеющие общего предка, называются близнецами.

Достоинства:

- эффективное использование памяти

- неплохие временные характеристики выполнения операций над данными

Недостатки:

- сложные логические связи

- громоздкость в обработке данных

Сетевая модель данных - это логическая модель данных, представляющая их сетевыми структурами типов записей и связанные отношениями мощности один-к-одному или один-ко-многим.

В отличие от реляционной модели, связи в ней моделируются наборами, которые реализуются с помощью указателей. Сетевые модели данных являются расширенной версией иерархической модели, однако основным отличием является то, что в сетевых моделях данных имеются указатели в обоих направлениях, которые соединяют родственную информацию.

Достоинства:

- высокая эффективность затрат памяти

- оперативность обработки данных

Недостатки:

- сложность и жёсткость схемы базы

- сложность понимания

- ослаблен контроль целостности, так как в ней допускается устанавливать произвольные связи между записями

В реляционной базе данных вся информации представляется в виде таблиц, и любые операции над данными – это операции над таблицами. Таблицы строят из строк и столбцов. Строки – это записи, а столбцы представляют собой структуру записи (каждый столбец имеет определенный тип данных и длину данных). Строки в таблице не упорядочены – не существует первой или десятой строки. Однако поскольку на строки необходимо как-то ссылаться, то вводится понятие «первичный ключ».

Достоинства:

- простота моделирования и физическая реализация

- высокая эффективность обработки данных

Недостатки:

- отсутствие стандартных средств идентификации каждой отдельной записи

ЖИЗНЕННЫЙ ЦИКЛ БАЗЫ ДАННЫХ

Как 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.

ЖЦБД состоит из следующих этапов:

1. Предварительное планирование – планирование БД, выполняемое в процессе разработки стратегического плана БД. В процессе планирования собирается следующая информация:

1.1 Какие прикладные программы используются, и какие функции они выполняют.

2.1 Какие файлы связанны с каждым из этих приложений.

3.1 Какие новые приложения и файлы находятся в процессе работы.

Данная информация помогает определить, как используется информация приложений, определить будущие требования к системам БД. Информация этого этапа документируется в виде обобщённой модели данных.

2. Проверка осуществимости. Здесь определяется технологическая, операционная и экономическая осуществимость плана создания БД, т.е.:

1.1 Технологическая осуществимость – есть ли технология для реализации, запланированной БД?

2.1 Операционная осуществимость – есть ли средства и эксперты, необходимые для успешного осуществления плана создания БД?

3.1 Экономическая целесообразность – можно ли определить?

4.1 Окупиться ли запланированная система? Можно ли оценить издержки и выгоду?

3. Определение требований включает выбор целей БД, выяснение информационных требований к системе и требований к оборудованию и программному обеспечению. Таким образом, на данном этапе сбора данных и определения требований создаётся общая информационная модель, выражающаяся в следующих задачах:

1.1 Определяются цели системы путём анализа информационных потребностей. Здесь также обязательно указывается, какую именно БД следует создавать (распределённую, целостную) и какие коммуникационные средства необходимы. Выходной документ – комментарий, описывающий цели системы.

2.1 Определение пользовательских требований: документация в виде обобщённой информации (комментарии, отчёты, опросы, анкеты и т. д.); фиксация функций системы и определение прикладных систем, которые будут выполнять эти требования. Данные представляются в виде соответствующих документов.

3.1 Определение общих требований к оборудованию и программному обеспечению, связанных с поддержанием желаемого уровня быстродействия. (Выяснение количества пользователей системы, числа входных сообщений в день, количество распечаток). Данная информация используется для выбора типов компьютеров и СУБД, объёма дисков, количества принтеров. Данные этого этапа излагаются в отчёте, содержащем примерные конфигурации оборудования и программного обеспечения.

4.1 Разработка плана поэтапного создания системы, включающий выбор исходных приложений.

4. Концептуальное проектирование – создание концептуальной схемы БД. Спецификации разрабатываются в той степени, которая необходима для перехода к реализации.

Основным выходным документом является единая инфологическая модель (или схема БД на концептуальном уровне). При разработке данной модели используются информация и функции, которые должна выполнить система, определённые на этапе сбора и определения требований к системе. На данном этапе желательно также определить:

1.1. Правила для данных.

1.2. Правила для процессов.

1.3.Правила для интерфейса.

5. Реализация – процесс превращения концептуальной модели в функциональную БД. Он включает в себя следующие этапы:

1.1 Выбор и приобретение необходимой СУБД.

1.2 Преобразование концептуальной (инфологической) модели БД в логическую и физическую модель данных.

1.3 На основе инфологической модели данных строится схема данных для конкретной СУБД, при необходимости реализуется денормализация БД с целью ускорения обработки запросов во всех критичных по времени приложениях.

1.4 Разработать сетевую топологию БД и механизм бесшовного доступа к удалённым данным (реплицированная или распределённая БД).

1.5 Построение словаря данных, который определяет хранение определений структуры данных БД. Словарь данных также содержит информацию о полномочиях доступа, правилах защиты данных и контроля данных.

1.6 Заполнение базы данных.

1.7 Создание прикладных программ, контроль управления.

1.8 Обучение пользователей.

6. Оценка и усовершенствование схемы БД. Включает опрос пользователей с целью выяснения функциональных неучтённых потребностей. При необходимости вносятся изменения, добавление новых программ и элементов данных по мере изменения и расширения потребностей.

Таким образом, ЖЦБД включает в себя:

- Изучение предметной области и представление соответствующей документации.

- Построение инфологической модели.

- Реализация.

7. Методология и средства системного проектирования. (CASE-средства) составляют основу любой ИС. Методология реализуется через конкретные технологии и поддерживающие их стандарты, методики и инструментальные средства, которые обеспечивают выполнение ЖЦ.

Технология проектирования определяется как совокупность трёх составляющих:

-Пошаговой процедуры, определяющей последовательность технологических операций проектирования.

-Критериев и правил, используемых для оценки результатов выполнения технологических операций.

-Нотаций, используемых для описания проектируемой системы.

Технология проектирования, разработки и сопровождения должна удовлетворять следующими общими требованиями:

- Технология должна поддерживать ЖЦ ПО.

- Технология должна обеспечивать гарантированное достижение целей разработки ИС с заданным качеством и в установленное время.

- Технология должна обеспечивать возможность выполнения крупных проектов в виде подсистем. Опыт разработки крупных ИС показывает, что для повышения эффективности работ необходимо разбить проект на отдельные слабо связанные по данным и функциям подсистемы. Реализация подсистем должна выполнять отдельными группами специалистов. При этом необходимо обеспечить координацию ведения общего проекта и исключить дублирование результатов работ каждой проектной группы, которое может возникнуть в силу наличия общих данных и функций.

- Технология должна обеспечивать возможность ведения работ по проектированию отдельных подсистем небольшими группами. Это обусловлено принципами управляемости коллектива и повышения производительности за счёт минимизации числа внешних связей.

- Технология должна обеспечивать минимальное время получения работоспособной ИС.

- Технологи должна обеспечивать независимость выполняемых проектных решений от средств реализации ИС операционных систем, языков и систем программирования.

- Технология должна быть поддержана комплексом согласованных.

Реальное применение любой технологии проектирования, разработки и сопровождения ИС в конкретной организации невозможно без выборки ряда стандартов, которые должны соблюдаться участниками проекта:

- Стандарт проектирования.

- Стандарт оформления проектной документации.

- Стандарт пользовательского интерфейса.

⇐ Предыдущая 123 Следующая ⇒