Введение
Глава 7. Проектирование баз данных
Процесс разработки структуры базы данных в соответствии с требованиями пользователей называется проектированием базы данных.
В общем случае создаваемая система проходит сложный жизненный цикл, который можно сравнить со строительством нового административного здания. В общих чертах он включает разработку архитектурного проекта того, что требуется построить; после чего наступает планирование и такие этапы, как осмысление, определение требований, проектирование, конструирование, реализация, функционирование и внесение изменений. Ключом к успеху является адекватность восприятия реального мира, а также достижение глубокого и детального понимания потребностей прикладной сферы до того, как приступить к выбору проектных решений и средств реализации
Жизненный цикл
Жизненны цикл системы баз данных представляет собой концепцию, в рамках которой полезно и удобно рассматривать развитие системы баз данных во времени. Жизненный цикл системы баз данных, как и любой программной системы, включает две основных фазы: проектирование и реализация. Фаза проектирования состоит из следующих этапов:
· разработка стратегии,
· системный анализ,
· концептуальное моделирование,
· логическое и физическое проектирование.
Фаза реализации включает следующие этапы:
· реализация,
· документирование,
· опытное внедрение,
· промышленная эксплуатация.
Методология проектирования баз данных
Метод – это упорядоченная логическая процедура для выполнения определенной задачи.
Методология – система методов, применяемых в научных исследованиях для обоснования результатов.
Методология проектирования баз данных – совокупность принципов, методов, инструментов и средств, применяемых для последовательной разработки проекта структуры базы данных. Поскольку система баз данных состоит из программ и данных, методология проектирования баз данных рассматривается как неотъемлемая часть общей методологии проектирования программных систем.
К методологии проектирования баз данных предъявляются следующие требования:
· Она должна приводить к созданию приемлемой структуры баз данных в разумные сроки и при разумных затратах. Приемлемой считается такая база данных, которая соответствует требования пользователей (эффективность, адаптивность, независимость, защищенность, целостность и т.д), удовлетворяет системным ограничениям (требования к аппаратному обеспечению).
· Она должна быть достаточно общей и гибкой, доступной разработчикам с различным опытом проектирования, использующим различные модели данных и программное обеспечение СУБД.
Методология проектирования баз данных включает следующие основные компоненты:
· Процесс проектирования, состоящий из последовательности фаз и этапов, на каждом из которых необходимо принимать альтернативные решения.
· Методики выполнения требуемых в процессе проектирования расчетов и критерии оценки альтернативных решений на каждом этапе.
· Информационные требования в качестве исходных данных для процесса проектирования, как в целом, так и на каждом этапе.
· Средства описания исходных данных и представления результатов каждого этапа проектирования.
1) Процесс проектирования. Для баз данных можно применить нисходящее проектирование с последовательными итерациями. Процесс проектирования хорошо структурирован, так как каждый его этап завершается четко определенным результатом, а также потому, что допускается итеративное повторение предыдущих этапов, если полученный результат не соответствует требованиям заказчика или системным требованиям. Это позволяет пересматривать проектные решения с любого предыдущего этапа.
Тесно связана с процессом проектирования многошаговая методология экспертной оценки проекта. Цель экспертизы – обнаружить ошибки системного проектирования и исправить их на более ранних этапах проектирования. Обычно экспертиза проекта производится по завершению каждого из этапов проектирования.
2) Критерии расчетов и оценок. Они необходимы для принятия решения при наличии альтернатив. Трудности в определении критериев и выборе альтернатив связаны с тем, что может быть спроектировано большое количество структур баз данных и, во-вторых, альтернативы чрезвычайно трудно поддаются оценке.
Оценочные критерии подразделяются на количественные (время отклика на запросы, стоимость операций манипулирования, стоимость памяти, стоимость ведения и т.д.) и качественные (гибкость, адаптивность, восприимчивость, совместимость и т.д.)
3) Информационные требования. Они проходят через весь процесс поэтапного совершенствования баз данных. Часто при определении требований к информации бывает полезно подразделять информацию на:
· информацию, отнесенную к принципиальной структуре данных – описание данных и их связей безотносительно конкретных способов их использования и обработки.
· информацию, отнесенную к характеру использования данных – описание требований по обработке данных
4) Средства описания. Это языковые средства описания результатов выполнения всех этапов проектирования. Сюда включаются:
- Естественный язык, в котором строго определены все необходимые для описания результатов проектирования понятия. Используется, как правило, на этапе стратегии и на всех других этапах.
- Разработанные стандартные формы, анкеты, бланки. Редко используются на этапе стратегии и практически не используются на этапе проектирования. Более всего подходят для этапа анализа.
- Специальные формализованные языки концептуального моделирования (семантические сети, исчисление предикатов, ER-языки). Используются в основном на этапе концептуального моделирования.
- Формализованные языки определения данных (ЯОД) и манипулирования данными (ЯМД). Используются на этапе логического проектирования. Повсеместно используемым для этих целей языков является SQL.