Этапы проектирования БД

СУБД - это высокоразвитая информационная система ( сочетание программного, аппаратного обеспече¬ния и данных) со своим жизненным циклом.. Типичные фазы жизненного цикла информационной системы тесно связаны с этапами её проектирования и использования. Рассмотрим этапы проектирования БД и их связь с этапами жизненного цикла ИС.
1.Первая фаза жизненного цикла информационной системы начинается в тот момент, когда некий человек ощущает потребность управлять информацией. На этой стадии выполняются исследование информации и выработка требований к системе. В результате соответствующих действий появляется набор документов и других материалов, описывающих необхо¬димую информацию и контекст, в котором она существует.
2.На протяжении следующей фазы, фазы моделирования данных, создается фор¬мальное представление информационного содержимого системы. Подготавливаются модели данных для описания информационного со¬держимого. Их должны рассмотреть и одобрить пользователи и разработчики систе¬мы. Модели данных обеспечивают соглашение с пользователями, которое разработчи¬ки используют в качестве технического задания на разработку системы.
3.После завершения создания моделей данных и выбора СУБД, система вступает в фазу логического моделирования, результатом которой является спецификация базы данных.
4.В фазе разработки приложения, или программирования, методы используются для создания программ обработки базы данных и приклад¬ных программ. Разрабатываемые приложения могут выполнять прямую обработку баз данных или предоставлять доступ к базе данных традиционных язы¬ков программирования, а также поддерживать размещение и сбор информации на Web-узлах.
Предшествующие фазы создают информационную систему, удовлетворяющую инфор-мационным и эксплуатационным требованиям пользователей. Затем система вступает в фазу тестирования и доработки. Хотя систему в этот момент уже можно передавать поль-зователям, она все еще нуждается в повышении производительности и надежности.
Достижение оптимальной производительности баз данных и приложений требует тонкой настройки физических характеристик базы данных, применения методов оптимизации запросов к базе данных и методов, применяемых для придания системе способно¬сти обслуживать многих пользователей одновременно.
Особую роль в обеспечении надежности системы игра¬ют методы обеспечения безопасности, резервного копирования и восстановления.
Проектирование БД - одна из наиболее сложных и ответственных задач, связанных с созданием информационной системы. В результате решения этой задачи должны быть определены содержание БД, эффективный для всех её будущих пользователей способ организации данных и инструментальные средства управления данными.
В крупных системах проектирование БД требует особой тщательности, поскольку цена допущенных на этой стадии просчётов и ошибок особенно велика. Некоторые ошибки проектирования можно скорректировать позже в процессе эксплуатации с помощью средств реструктуризации и реорганизации БД, но такие операции являются весьма трудоемкими и дорогостоящими.
Основная цель процесса проектирования БД состоит в получении такого проекта, который удовлетворяет следующим требованиям:
1. Корректность схемы БД, т.е. каждому объекту предметной области соответствуют данные в памяти ЭВМ, а каждому процессу - адекватные процедуры обработки данных.
2. Обеспечение ограничений (на объёмы внешней и оперативной памяти и другие ресурсы вычислительной системы).
3. Эффективность функционирования (соблюдение ограничений на время реакции системы на запрос и обновление данных).
4. Защита данных (от сбоев и несанкционированного доступа).
5. Простота и удобство эксплуатации.
6. Гибкость, т.е. возможность развития и адаптации к изменениям предметной области и/или требований пользователей.
Удовлетворение первых 4-х требований обязательно для принятия проекта.
Коротко этапы проектирования БД можно сформулировать следующим образом:
1. Системный анализ и словесное описание информационных объектов предметной области.
2. Информационно-логическое (инфологическое) проектирование - создание инфологической модели предметной области - частично формализованного описания объектов предметной области в терминах некоторой семантической модели. Более традиционная из них называется моделью сущности - связи (E/R- модель, entity-relationship), имеет графическую природу (прямоугольники, стрелки, ромбы).
3. Выбор СУБД и других инструментальных программных средств.
4. Даталогическое (или логическое) проектирование, т.е. описание БД в терминах принятой даталогической модели данных (наиболее распространена реляционная, т.е. E/R-модель преобразуем в реляционную).
5. Физическое проектирование БД, т.е. выбор эффективного размещения БД на внешних носителях для обеспечения наиболее эффективной работы приложения.
Рассмотрим этапы более подробно.
Системный анализ предметной области.
В общем случае существует 2 подхода к выбору состава и структуры предметной области (напоминаем, что на этом этапе нам надо провести подробное словесное описание предметной области и реальных связей, которые присутствуют между описываемыми объектами):
1. Функциональный подход - он реализует принцип движения “ от задач ” и применяется тогда, когда заранее известны функции некоторой группы лиц и комплексов задач, для обслуживания информационных потребностей которых создается рассматриваемая БД. В этом случае мы можем четко выделить необходимый минимальный набор объектов предметной области, которые должны быть описаны.
2. Предметный подход - когда информационные потребности будущих пользователей БД жестко не фиксируются. Они могут быть многоаспектными и динамичными. БД, конструируемая при этом, называется предметной.
Чаще всего на практике рекомендуется использовать некоторый компромиссный вариант, который, с одной стороны, ориентирован на конкретные задачи, или функциональные потребности пользователей, а с другой стороны, учитывает возможность наращивания новых приложений