Проектирование базы данных

Проектирование базы данных - процесс создания проекта базы данных, предназначенной для поддержки функционирования предприятия и способствующей достижению его целей.

В этом разделе кратко рассматриваются основные цели этапа проектирования базы данных в составе общего жизненного цикла приложений баз данных, а также используе­мые для этого методы. В разделе 4.3 мы более подробно обсудим назначение и использо­вание технологии моделирования данных в процессе проектирования базы данных.

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 все основные требования, предъявляемые к производи­тельности системы — например, ко времени реакции системы.

Рис.14. Жизненный цикл приложения баз данных

К сожалению, эти цели легко достижимы далеко не всегда, и в некоторых случа­ях приходится идти на компромисс — например, для достижения приемлемого уровня производительности системы. Существует два основных подхода к проектиро­ванию систем баз данных: "нисходящий" и "восходящий ". При восходящем подходе работа начинается с самого нижнего уровня — уровня определения атрибутов (т.е. свойств сущностей), которые на основе анализа существующих между ними связей группируются в отношения, представляющие типы сущностей и связи между ними. Пример - процесс нормализации представляет собой вариант восходящего подхода при проектировании баз дан­ных. Нормализация предусматривает идентификацию требуемых атрибутов с после­дующим созданием из них нормализованных таблиц, основанных на функциональ­ных зависимостях между этими атрибутами.

Восходящий подход лучше всего подходит для проектирования простых баз дан­ных с относительно небольшим количеством атрибутов. Однако использование этого подхода существенно усложняется при проектировании баз данных с большим коли­чеством атрибутов, установить среди которых все существующие функциональные зависимости довольно затруднительно. Поскольку концептуальная и логическая мо­дели данных для сложных баз данных могут содержать от сотен до тысяч атрибутов, очень важно выбрать подход, который помог бы упростить этап проектирования. Кроме того, на начальных стадиях формулирования требований к данным в крупной базе данных может быть трудно установить все атрибуты, которые должны быть включены в модели данных.

Более подходящей стратегией проектирования сложных баз данных является ис­пользование 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". В этом случае работа начинается с идентификации сущно­стей и связей между ними, интересующих данную организацию в наибольшей степени. Например, сначала можно было бы идентифицировать сущности Owner (Владелец) и Property (Объект недвижимости), затем установить между ними связь Owner Owns (Владеет) Property и лишь после этого определить связанные с ними атрибуты — на­пример, Owner (Owner_No, Name, Address) и Property (Property_No, Address).

Помимо этих подходов, для проектирования баз данных могут применяться дру­гие подходы, например подход типа "изнутри наружу" или "смешанная стратегия проектирования". Подход типа "изнутри наружу" похож на восходящий подход, но отличается от него начальной идентификацией набора основных сущностей с последующим расширением круга рассматриваемых сущностей, связей и атрибутов, кото­рые взаимодействуют с первоначально определенными сущностями. В смешанной стратегии сначала восходящий и нисходящий подходы используются для разных частей модели, после чего все подготовленные фрагменты собираются в единое целое.

Резюме

• Начиная с 70-х годов системы с базами данных постепенно вытесняли файло­вые системы (как часть инфраструктуры информационной системы организа­ции). В то же время все больше возрастало понимание того, что данные явля­ются важным корпоративным ресурсом, к которому нужно относиться с таким же вниманием, как и к другим ресурсам организации.

• Информационная система является набором ресурсов, которые позволяют со­бирать, поддерживать актуальность, контролировать и распространять инфор­мацию внутри организации.

• Компьютеризованная информационная система включает такие компоненты как: база данных, программное обеспечение базы данных, прикладное про­граммное обеспечение, компьютерное оборудование с устройствами хранения данных, а также персонал, который использует и разрабатывает систему.

• База данных является фундаментальным компонентом информационной сис­темы, а ее разработку и использование следует рассматривать с точки зрения возможного расширения организации. Следовательно, жизненный цикл ин­формационной системы организации неразрывно связан с жизненным циклом базы данных.

• Основные этапы жизненного цикла приложения базы данных включают: пла­нирование разработки базы данных, определение требований к системе, сбор и анализ требований пользователей, проектирование базы данных, выбор целе­вой СУБД (в случае необходимости), разработку приложений, создание прото­типов (в случае необходимости), реализацию, конвертирование и загрузку дан­ных, тестирование, эксплуатацию и сопровождение.

• Планирование разработки базы данных представляет собой совокупность ор­ганизационных действий, которые позволяют с максимальной эффективностью реализовать этапы создания приложения базы данных.

• Определение требований к системе включает определение предметной области и границ приложения базы данных, в том числе основных областей его приме­нения и пользовательских групп.

• Сбор и анализ требований пользователей представляет собой процесс сбора и анализа информации о той части организации, которая будет обслуживаться создаваемым приложением баз данных, а также использование этой информа­ции для определения требований пользователей к новой системе.

• Проектирование базы данных включает создание проекта базы данных, пред­назначенной для поддержки функционирования организации и достижения ее бизнес-целей. Этот этап охватывает концептуальное, логическое и физическое проектирование базы данных.

• Выбор целевой СУБД предусматривает выбор наиболее приемлемой целевой СУБД, которая будет использоваться для поддержки приложений баз данных.

• Разработка приложений включает проектирование интерфейса пользователя и прикладных программ, использующих и обрабатывающих информацию в базе данных.

• Создание прототипов означает построение рабочих моделей приложений баз данных, позволяющих проектировщикам и будущим пользователям визуально ознакомиться с системой и оценить ее возможности.

• Реализация включает физическое воплощение разработанной базы данных и использующих ее приложений • Конвертирование и загрузка данных предусматривает перенос любых сущест­вующих данных в новую базу данных и придание любым существующим при­ложениям вида, пригодного для работы с новой базой данных.

• Тестирование представляет собой процесс выполнения прикладных программ с целью поиска ошибок. Для оценки полноты и корректности созданных при­ложений баз данных могут использоваться различные стратегии тестирования: нисходящее тестирование, восходящее тестирование, тестирование потоков и интенсивное тестирование.

• Эксплуатация и сопровождение состоит в промышленном использовании соз­данной системы, сопровождаемом постоянной проверкой ее текущих показате­лей функционирования, а также необходимой поддержкой.

• Две основные цели моделирования данных заключаются в упрощении пони­мания смысла (семантики) данных и проведении обсуждения существующих информационных требований. Модель данных облегчает понимание смысла данных, и поэтому мы создаем модели, позволяющие уяснить представление о данных каждого из существующих типов пользователей, суть самой природы данных, не зависящей от их физического представления, а также использова­ние этих данных различными приложениями.

• Концептуальное проектирование базы данных представляет собой процесс создания модели использования информации в организации, не зависящей от всех физических подробностей ее представления.

• Логическое проектирование базы данных — это процесс создания модели ис­пользования информации в организации, построенной с учетом выбранной мо­дели представления данных в базе, но независимо от особенностей конкретной целевой СУБД и других физических подробностей реализации.

• Логическая модель данных, отображающая множество представлений об орга­низации отдельных типов пользователей, называется глобальной логической моделью данных. Для разработки глобальной логической модели данных ис­пользуются два основных подхода: подход на основе интеграции представле­ний и централизованный подход.

• Физическое проектирование базы данных представляет собой процесс созда­ния описания реализации базы данных во вторичной памяти. Оно включает определение выбранных структур хранения и методов доступа, обеспечиваю­щих эффективную обработку данных.

• Проектирование приложений базы данных включает два основных этапа: про­ектирование транзакций и проектирование пользовательского интерфейса.

Транзакция базы данных представляет собой операцию, для выполнения кото­рой требуется осуществить доступ к базе данных. Как правило, она является отражением некоторого события, происходящего в реальном мире. Цель про­ектирования транзакций заключается в определении и документировании вы­сокоуровневых характеристик транзакций, необходимых для создаваемой сис­темы с базой данных.

• Термин CASE-инструмент (т.е. средство автоматизированного проектирования и создания программ) можно применить в отношении любого инструмента, ко­торый способствует проектированию и созданию программ, а также позволяет максимально эффективно выполнить разработку базы данных. CASE-инструменты принято делить на три категории: CASE-инструменты высокого уровня, CASE-инструменты низкого уровня и интегрированные CASE-инструменты.

• Хотя выбор СУБД выполняется не так уж часто — обычно только при расши­рении масштабов предприятия или при замене существующих систем, — все же этот этап работы иногда приходится выполнять для оценки новых СУБД Его цель заключается в выборе системы, которая удовлетворяет текущим и будущим требованиям организации, а также обладает оптимальной стоимо­стью, включая расходы на приобретение СУБД и любого другого дополнитель­ного программного/аппаратного обеспечения, а также расходы на замену сис­темы и переобучение персонала.

• Администрированием данных называется управление ресурсами данных, вклю­чая планирование базы данных, разработку и поддержку стандартов, требований и процедур, а также концептуальное и логическое проектирование базы данных. Администрирование данных в основном связано с задачами, которые выполня­ются на начальных этапах жизненного цикла приложения баз данных.

• Администрированием базы данных называется управление физической реализа­цией приложений баз данных, включая физическое проектирование базы дан­ных и ее реализацию, активизацию средств поддержки целостности и защиты данных, контроль текущей производительности системы и реорганизацию базы данных. Администрирование базы данных обычно связано с задачами, которые выполняются на поздних этапах жизненного цикла приложения баз данных.

Дата добавления: 2015-07-08