Базы данных 1 — страница 3

^ Как и любой программный продукт, база данных обладает собственным жизненным циклом (ЖЦБД). 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 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;
проектирование транзакций;
проектирование пользовательского интерфейса;
реализация;
загрузка данных;
тестирование;
эксплуатация и сопровождение:
анализ функционирования и поддержка исходного варианта БД;
адаптация, модернизация и поддержка переработанных вариантов.
Здесь представлен перечень основных этапов ЖЦБД. Ниже мы рассмотрим только те этапы, которые непосредственно относятся к теме проектирования. Содержание данного этапа — разработка стратегического плана, в процессе которой осуществляется предварительное планирование конкретной систе­мы управления базами данных. Общая информационная модель, созданная на этом шаге, должна быть вновь проанализирована и, если нужно, измене­на на последующем этапе, этапе разработки проекта реализации.Планирование разработки базы данных состоит в определении трех основ­ных компонентов: объема работ, ресурсов и стоимости проекта. Планирова­ние разработки базы данных должно быть связано с общей стратегией по­строения информационной системы организации.Важной частью разработки стратегического плана является проверка осуще­ствимости проекта, состоящая из нескольких частей.Первая часть — проверка технологической осуществимости. Она состоит в выяснении вопроса, существует ли оборудование и программное обеспече­ние, удовлетворяющее информационным потребностям фирмы.Вторая часть — проверка операционной осуществимости — выяснение на­личия экспертов и персонала, необходимых для работы БД.Третья часть — проверка экономической целесообразности осуществления проекта. При исследовании этой проблемы весьма важно дать оценку ряду факторов, в том числе и таким:
целесообразность совместного использования данных разными отделами;
величина риска, связанного с реализацией системы базы данных;
ожидаемая выгода от внедрения подлежащих созданию приложений;
время окупаемости внедренной БД;
влияние системы управления БД на реализацию долговременных планов организации.
Планирование разработки баз данных также должно включать разработку стандартов, которые определяют, как будет осуществляться сбор данных, каким будет их формат, какая потребуется документация, как будет выпол­няться проектирование и реализация приложений.Для поддержки планирования разработки базы данных может быть создана корпоративная модель данных, имеющая вид упрощенной ER-диаграммы.Если результат проверки осуществимости проекта оказался положительным, можно перейти к определению требований к проекту. На данном этапе необходимо определить диапазон действия приложения базы данных, 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. Написать краткий комментарий, описы­вающий цели системы.Прежде чем приступать к проектированию приложения базы данных, важно установить границы исследуемой области и способы взаимодействия при­ложения с другими частями информационной системы организации. Эти границы должны охватывать не только текущих пользователей и области применения разрабатываемой системы, но и будущих пользователей и воз­можные области применения. Этот 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.На данном этапе необходимо создать для себя модель движения важных ма­териальных объектов и уяснить процесс документооборота. По каждому до­кументу необходимо установить периодичность использования, определить данные, необходимые для выполнения выделенных функций (анализируя существующую и планируемую документацию, выясняют, как получается каждый элемент данных, кем получается, где в дальнейшем используется, кем контролируется).Самое пристальное внимание должно быть уделено дублированию инфор­мации, возможности появления ложной информации и причинам, которые ведут к их появлению. Также на этом этапе желательно представить общие параметры создаваемой базы.В итоге собранная информация о каждой важной области применения приложения и пользовательской группе должна включать следующие ком­поненты: исходную и генерируемую документацию, подробные сведения о выполняемых транзакциях, а также список требований с указанием их приоритетов. На основании всей этой информации будут составлены спе­цификации требований пользователей в виде набора документов, описы­вающих деятельность предприятия с разных точек зрения.Формализация собранной на этом этапе информации может быть повышена с помощью методов составления спецификаций требований, к числу кото­рых относятся, например, технология структурного анализа и проектирова­ния, диаграммы потоков данных и графики "вход — процесс — выход".Поскольку системы с неадекватной или неполной функциональностью бу­дут лишь раздражать пользователей, а чрезмерно увеличенный набор функ­циональных возможностей вызовет существенное усложнение системы, важность этого этапа в процессе разработки БД сложно переоценить. Полный цикл разработки базы данных 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 ПрО выделяют:
объектную (предметную) систему, представляющую фрагмент реального мира;
информационную систему, описывающую некоторую объектную систему;
датологическую 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.

Первая фаза процесса проектирования базы данных заключается в создании для анализируемой части предприятия концептуальной модели данных. По­строение ее осуществляется в определенном порядке: в начале создаются подробные модели пользовательских представлений данных; затем они интегрируются в концептуальную модель данных. Концептуальное проектирование приводит к созданию концептуальной схемы базы данных.
Существует два основных подхода к проектированию систем баз данных: "нисходящий" и "восходящий".При восходящем подходе, который применяется для проектирования простых баз данных с относительно небольшим количеством атрибутов, работа начинается с самого нижнего уровня — уровня определения атрибутов, которые на основе анализа существующих между ними связей группируются в отношения. Полученные отношения в дальнейшем подвергаются процессу нормализации, который приводит к созданию нормализованных взаимосвя­занных таблиц, основанных на функциональных зависимостях между атри­бутами.Проектирование сложных баз данных с большим количеством атрибутов, поскольку установить среди атрибутов все существующие функциональные зависимости довольно затруднительно, осуществляется использованием нисходящего подхода. Начинается этот подход с разработки моделей дан­ных, которые содержат несколько высокоуровневых сущностей и связей, затем работа продолжается в виде серии нисходящих уточнений низкоуров­невых сущностей, связей и относящихся к ним атрибутов.Нисходящий подход демонстрируется в концепции модели "сущность — связь" (Entity-Relationship model — ER-модель) — самой популярной техно­логии высокоуровневого моделирования данных, предложенной П. Ченом.
Модель "сущность—связь" относится к семантическим моделям. данных, связанное со смысловым содержанием данных, независимо от их представления в ЭВМ, изначально возникло с целью по­вышения эффективности и точности проектирования баз данных. Методы семантического моделирования оказались применимы ко многим пользова­тельским проблемам и легко преобразуемы в сетевые, иерархические и реляционные модели.
Помимо "нисходящего" и "восходящего" подходов, для проектирования баз данных могут применяться другие подходы, являющиеся некоторыми ком­бинациями указанных.
В построении общей концептуальной модели данных выделяют ряд этапов.
Выделение локальных представлений, соответствующих обычно относи­тельно независимым данным. Каждое такое представление проектируется как подзадача.
Формулирование объектов, описывающих локальную предметную об­ласть проектируемой БД, и описание атрибутов, составляющих структуру каждого объекта.
Выделение ключевых атрибутов.
Спецификация связей между объектами. Удаление избыточных связей.
Анализ и добавление не ключевых атрибутов.
Объединение локальных представлений.
Построение концептуальной модели данных осуществляется на основе ана­лиза описания предметной области на естественном языке, сделанного ко­нечным пользователем. В процессе разработки концептуальная модель дан­ных постоянно подвергается тестированию и проверке на соответствие требованиям пользователей. Созданная концептуальная модель данных предприятия является источником информации для фазы логического про­ектирования базы данных.

Цель второй фазы проектирования базы данных состоит в создании логиче­ской модели данных для исследуемой части предприятия.
Логическая модель, отражающая особенности представления о функциони­ровании предприятия одновременно многих типов пользователей, называет­ся глобальной логической моделью данных. Для создания глобальной логиче­ской модели данных предприятия можно выбрать один из двух основных подходов — централизованный подход или подход на основе интеграции представлений.
Отправным моментом при централизованном подходе, который применим только для не слишком сложных баз данных, является образование единого списка требований путем объединения требований всех типов пользо­вателей.
При использовании метода интеграции представлений осуществляется слия­ние отдельных локальных логических моделей данных, отражающих пред­ставления разных групп пользователей, в единую глобальную логическую модель данных всего предприятия.
В дальнейшем процесс проектирования БД должен опираться на опреде­ленную модель данных (реляционная, сетевая, иерархическая), которая оп­ределяется типом предполагаемой для реализации информационной систе­мы СУБД. После чего сама концептуальная модель данных уточняется и преобразуется в логическую модель данных.В процессе разработки логическая модель данных должна постоянно под­вергаться проверке как на соответствие требованиям пользователей, так и на отсутствие избыточности данных, способной вызвать в будущем аномалии обновления.Построенная логическая модель данных в дальнейшем будет востребована на этапе физического проектирования, а также на этапе эксплуатации и со­провождения уже готовой системы, позволяя наглядно представить любые вносимые в базу данных изменения.На этом шаге желательно создание следующих документов:
набора подсхем;
спецификаций для физического проектирования приложений;
руководства по разработке программ (интерфейсы с пользователем и межпрограммные интерфейсы);
руководства по сопровождению БД.
Концептуальное и логическое проектирование — это итеративные процес­сы, которые включают в себя ряд уточнений, продолжающиеся до тех пор, пока не будет подучен наиболее соответствующий структуре предприятия продукт.

Целью проектирования на данном этапе является создание описания СУБД-ориентированной модели БД. Следует учитывать, что на этой стадии разра­ботки возможны возвраты на более ранние этапы ЖЦБД. Например, реше­ния, принимаемые на этапе физического проектирования с целью повыше­ния производительности системы, могут привести к необходимости внести изменения в структуру логической модели данных.Действия, выполняемые на этом этапе, слишком специфичны для различ­ных моделей данных, поэтому их сложно обобщить. Остановимся на реляционной модели данных. В этом случае под физическим проектированием подразумевается:
создание описания набора реляционных таблиц и ограничений для них на основе информации, представленной в глобальной логической модели данных;
определение конкретных структур хранения данных и методов доступа к ним, обеспечивающих оптимальную производительность системы с ба­зой данных;
разработка средств защиты создаваемой системы.
Параллельно с проектированием системы базы данных выполняется разра­ботка приложений. Главные составляющие данного процесса — это проек­тирование транзакций и пользовательского интерфейса.

Транзакции представляют некоторые события реального мира. Все транзак­ции должны обращаться к базе данных с той целью, чтобы хранимые в ней данные всегда гарантированно соответствовали текущей ситуации в реаль­ном мире.Транзакция может состоять из нескольких операций, однако с точки зрения пользователя эти операции представляют собой единое целое, переводящее базу данных из одного непротиворечивого состояния в другое. Реализация транзакций опирается на тот факт, что СУБД способна обеспечивать со­хранность внесенных во время транзакции изменений в БД и непротиворе­чивость базы данных даже в случае возникновения сбоя. Для незавершен­ной транзакции СУБД гарантирует отмену всех внесенных ею изменений.Проектирование транзакций заключается в определении:
данных, которые используются транзакцией;
функциональных характеристик транзакции;
выходных данных, формируемых транзакцией;
степени важности и интенсивности использования транзакции.
Существует три основных типа транзакций: извлечения, обновления и сме­шанные транзакции.
используются для выборки некоторых данных с целью отображения их на экране или помещения в отчет.
Транзакции обновления используются для вставки новых, удаления старых или коррекции существующих записей базы данных.
включают как операции извлечения, так и операции обновления данных.
Транзакции могут представлять собой сложные операции, которые раскла­дываются на несколько более простых операций, каждая из которых пред­ставляет собой отдельную транзакцию.

Пользовательский интерфейс приложений базы данных является одним из важнейших компонентов системы. Интерфейс должен быть удобным и обеспечивать все функциональные возможности, предусмотренные в специ­фикациях требований пользователей.Специалисты рекомендуют при проектировании пользовательского интерфейса использовать следующие основные элементы и их характеристики:
содержательное название;
ясные и понятные инструкции;
логически обоснованные группировки и последовательности полей;
визуально привлекательный вид окна формы или поля отчета;
легко узнаваемые названия полей;
согласованную терминологию и сокращения;
согласованное использование цветов;
визуальное выделение пространства и границ полей ввода данных;
удобные средства перемещения курсора;
средства исправления отдельных ошибочных символов и целых полей;
средства вывода сообщений об ошибках при вводе недопустимых значе­ний;
особое выделение необязательных для ввода полей;
средства вывода пояснительных сообщений с описанием полей;
средства вывода сообщения об окончании заполнения формы.

Оцените статью
Добавить комментарий