Понятие базы данных(БД) и систем управления базами данных (СУБД).
Система баз данных - программно-аппаратный комплекс в основе которого лежит БД. Она включает:
1)База данных;
2)Программное обеспечение баз данных (СУБД);
3)Прикладное ПО(некоторые СУБД Access предлагает собственный инструментарий для создания приложений);
4)аппаратное обеспечение, в том числе и устройство хранения;
5)Персонал, использующий разрабатывающий эту систему (администратор БД, администратор данных - главный постановщик задачи, программисты, пользователи).
База данных - совместно использующий набор логически связанных данных и описаний этих данных, предназначенный для удовлетворения информационных потребностей организаций.
То есть БД - единое хранилище информации организации, при этом БД должны быть снабжена описанием структуры, называемым словарем данных или системным каталогом. Элементы такого описания называются метаданными, то есть данными о данных.
Данные хранятся отдельно от их описания, это позволяет повысить уровень абстракций данных. Таким образом, можно изменить внутреннее определение объекта не изменяя внешнее. Внешне он остается тем же самым, следовательно, можно не менять его обработку.
Логическая связь данных заключается в том, что информация описывается некоторой логической моделью, например, "сущность-связь".
СУБД - программное обеспечение, при помощи которого можно определять, создавать и поддерживать БД, а также осуществлять к ней контролируемый доступ.
Функции СУБД:
1) СУБД должна предоставлять пользователям возможность сохранять, извлекать, обновлять данные в БД.
2) СУБД должна иметь доступный конечный пользователю каталог, в котором хранятся описания элементов данных:
а) имена типов и размеров типов данных;
б) имена связей;
в) накладываемые на данные ограничения поддержки целостности;
г) имена санкционированных пользователей;
д) статистические данные (счетчики обращения к БД и др.).
3) СУБД должна иметь механизм выполнения транзакции;
4) СУБД должна иметь механизмы, которые гарантируют корректное обновление БД при параллельном выполнении операций обновления несколькими пользователями, то есть должен быть механизм разрешения конфликтов при одновременном обращении к одному элементу данных нескольких пользователей;
5) СУБД должна иметь средства восстановления данных на случай повреждения или разрушения;
6) СУБД должна иметь механизм гарантирующий доступ к БД только санкционированных пользователей, то есть СУБД должна обеспечивать конфиденциальность;
7) СУБД должна обладать способностью к интеграции к коммуникационным ПО, то есть БД должна быть доступна по сети;
8) СУБД должна обладать инструментами контроля за тем, чтобы данные и их изменения соответствовали заданным правилам.
Кроме того СУБД может иметь вспомогательные службы:
1) Утилиты импорта и экспорта данных из других СУБД и плоских файлов;
2) Утилиты мониторинга позволяют оценить текущее состояние данных (какие запросы открыты и т. д.);
3) Программы статистического анализа;
4) Инструменты реорганизаций физического хранения данных;
Естественно что не во всех СУБД все вышеперечисленное реорганизовано. Решение принимается на основе того, что необходимо сделать.
1 Этап планирования разработки:
1)Определение бизнес-планов и целей организации с последовательным выделением потребностей в информационных технологиях;
2)Оценка показателей уже существующих информационных систем с целью выявления их сильных и слабых мест.
Результат этапа: построение корпоративной модели БД, отображение важных данных и связь между ними, а также отношение этих данных к разным подразделениям и функциям организации.
Планирование разработки также может включить разработку стандартов. Эти стандарты определяют, как будет осуществляться сбор данных, каким будет их формат, какая потребуется документация, как будет выполняться проектирование реализация проекта. Разработка стандартов требует затрат, но повышает качество совместной разработки, например, стандартное именование данных упростит чтение моделей и т. д.
2 Этап определения требований:
На этом этапе определяются границы приложения БД (в глубину и ширину), состав пользователей этого приложения и область применения.
3 Этап сбора и анализа требований.
Собирается и анализируется информация той части организации, работа которой будет поддерживаться с использованием проектирования системы, а также определяться использование этой информации для определения пользователей к создаваемой системе.
Требование пользователя - некая функция, которая должна быть включена в создаваемую систему.
Сбор информации производится следующими способами:
- по средствам опроса работников организации, особенно специалистов;
- с помощью наблюдения за деятельностью организации;
- по средствам изучения документов, особенно тех, которые используются для сбора и представления информации;
- с помощью анкетирования;
- за счет использования опыта других подобных систем.
На этом этапе информация обычно плохо структурирована, может содержать неформальные заявления пользователей, а следовательно, необходимо привести ее к более формальному виду. Это достигается с помощью различных методов составления спецификаций требований, к их числу относятся:
- технология структурного анализа и проектирования IDEF;
- диаграммы потоков данных DFD;
- графики "вход процесс выход" HIPO.
Этап проектирования БД
Создается проект БД, основные цели данного этапа:
- представление данных и связей между ними для всех областей применения и для любых существующих групп пользователей;
- создание модели, которая способна поддерживать выполнение всех требуемых транзакций, а также способна удовлетворить требования к производительности системы.
Концептуальное проектирование – процесс создания модели данных, не зависящей от любых физических аспектов ее представления (СУБД, язык программирования).
Логическое проектирование – создание модели с учетом выбранной модели организации данных, но эта модель не зависит от конкретной СУБД, то есть на этом этапе выясняется, какая будет эта модель (реляционная, сетевая, иерархическая и т.д.). Логическую модель получают в процессе уточнения концептуальной модели.
На этом же этапе проводят нормализацию полученной схемы, если выбрана реляционная модель.
Физическое проектирование БД – процесс создания описания реализации БД на запоминающих устройствах с указанием структур хранения и методов доступа к данным.
Для реляционной модели на этом этапе выполняют следующее:
1) создание набора реляционных таблиц и ограничений для них,
2) определение методов доступа к данным, индексам, представлений хранимых процедур,
3) разработка средств защиты создаваемой системы.
Этап выбора целевой СУБД
Осуществляется после концептуального проектирования, но до построения логической модели, так как концептуальная схема не должна никак зависеть от выбранной СУБД, а логическая уже зависит от ее типа.
Выбор СУБД определяется на основе требований к системе (с одной стороны), и финансовых возможностей организаций с другой.
Этап разработки приложений.
Выполняется параллельно проектированию БД и включает в себя проектирование прикладных программ и транзакций. На этом этапе необходимо убедиться, что все функциональные требования, выявленные на предыдущих этапах, обеспечиваются интерфейсом пользователя соответствующих приложений.
Этап создания прототипов.
Прототип – рабочая модель, обладающая обычно лишь частью требуемых возможностей, прототип используется для того, чтобы пользователь, опробовав его в работе, мог определить, какие функции системы отвечают своему направлению, а какие – нет. Прототип – дополнительный инструмент выявления требований пользователя к системе.
Этап реализации.
Реализуется БД, включая все таблицы, средства защиты данных, полный вариант приложений.
Этап конвертирования и загрузки данных.
Перенос любых данных в новую БД.
Этап тестирования.
Тестирование – процесс выполнения прикладных программ с целью поиска ошибок. Обычно это делают пользователи, которые и будут эксплуатировать систему. Стратегии тестирования:
1) Нисходящая – начинается с модулей верхнего уровня, проверяется их работа, затем переход к нижним.
2) Восходящая – все наоборот.
3) Тестирование потоков – используется для систем с большим количеством взаимодействующих потоков (поток – некий набор команд или транзакций). Тестирование заключается в слежении за отдельными потоками, а затем за их взаимодействием.
4) Интенсивное тестирование – стратегия предназначена для проверки работы системы в режимах максимальной и минимальной нагрузки.
Этап эксплуатации и сопровождения.
1. Производится контроль производительности системы (удовлетворяет ли пользователя такая производительность, может потребоваться дополнительная настройка или реорганизация БД – построение или разрушение индексов, изменений объема памяти, доступной серверу, разнесение БД по разным физическим дискам, перестройка хранимых процедур и представлений, также проблемы могут быть в непроизводительных приложениях).
2. Сопровождение и модернизация приложений БД. В процессе эксплуатации системы могут быть выявлены новые требования, что потребует написания новых приложений или доработки старых. Наибольший объем работ может возникнуть в случае, когда реализация новых требований приводит к изменению схемы базы данных (совокупность всех таблиц).
На различных этапах могут использоваться различные средства автоматизации проектирования – case – средства.
1 Этап планирования разработки: