2.3. Концепции и этапы проектирования баз данных
При изучении данной темы Вы должны рассмотреть концепцию жизненного цикла БД и методы, используемые при проектировании моделей баз данных различных уровней поддерживаемых СУБД.
Для проверки изучения материала темы Вам предстоит ответить на вопросы для самопроверки.
При затруднениях в ответе на какой-либо вопрос следует обратиться к главе 14 учебника [1] или к материалам учебного пособия [9].
2.3.1. Жизненный цикл бд
Основные функции администратора базы данных, рассмотренные выше, тесно связаны с понятием жизненного цикла системы (процессов проектирования, сопровождения и расширения ИС). Главной составляющей в жизненном цикле БД является создание единой (интегрированной) базы данных и программ, необходимых для ее функционирования.
Основной целью создания и использования моделей данных в различных ИС (предназначенных для удовлетворения информационных потребностей предприятия), является снижение затрат на разработку и эксплуатацию ИС, что достигается частичной автоматизацией процессов связанных с различными стадиями жизненного цикла системы (рис.2.5.).
База данных, как информационная модель предметной области, представляет собой описание состояния предметной области на формальном языке. Соотнесение представления объектов в базе данных их реальным прообразам достигается только посредством описания состояния предметной области на естественном языке. Введение формального языка приводит к необходимости однозначного перевода описания на одном языке (естественном или формальном) в описание на другом языке и к необходимости их эквивалентной интерпретации.
Рис. 2.3. Интерпретация предметной области
При этом принято считать, что:
в каждом конкретном случае возможно неформально указать цели к достижению которых стремиться разработчик и пользователь. В соответствии с этими целями указать в предметной области множество объектов и связей между ними с полнотой (адекватностью), являющейся исчерпывающей для данных целей;
невозможно в каждом случае описать все многообразие реальности, хотя не существуют такие аспекты реальности, которые нельзя было бы описать.
Эквивалентная интерпретация достигается введением абстрактных состояний предметной области, определяемых формально и служащих однозначной интерпретацией описания состояния, как на естественном, так и на формальном языке (соответствующие функции интерпретации на рис. 2.3 обозначены IЕА и IФА). Описания состояний на естественном и формальном языке эквивалентны, если одно из них является результатом перевода другого, и если их интерпретацией является одно и то же абстрактное состояние.
Очевидно, что формальное установление факта эквивалентности описаний состояния предметной области на различных языках, требует их абстрактной интерпретации в терминах некоторой эталонной модели. Это приводит к необходимости введения понятия различных уровней абстракции для моделируемой ПО. На каждом из этих уровней абстракции локализуются свои собственные параметры (критерии) с минимальной зависимостью от параметров смежных уровней.
Как отмечается многими авторами, помимо указанных уровней моделирования данных, при проектировании любых систем, используется дополнительный уровень представления (отображения, абстракции, восприятия) информации, который носит название информационно-логического (инфологического), а его модель называют информационно-логической (Infological Model, ILM).
Рис. 2.4. Уровни отображения информации
Задача проектирования модели ПО сводится к последовательному эквивалентному отображению одного уровня абстракции в другой с учетом критериев к моделям каждого уровня. Практически во всех литературных источниках, связанных с базами данных, приводится подробный и обширный список критериев предъявляемых к различным моделям, но в качестве общепринятых выделяют:
достоверность – соответствие способу определения и организации информации в данной ПО;
отсутствие избыточности – исключение излишней информации;
расширяемость – логическая независимость от данных. Способность развиваться и включать новые требования с минимальным воздействием на работу уже существующих моделей. Такие изменения концептуальной схемы, как добавление или удаление новых сущностей, атрибутов или связей, должны осуществляться без необходимости внесения изменений в уже существующие внешние схемы для других групп пользователей.
Отметим, что не в одной из существующих СУБД принцип логической и физической независимости данных не реализован полностью.
Следует также отметить, что важный критерий производительности СУБД (точнее, тех средств, что использует АИС для доступа к данным) - скорость исполнения транзакции (выполнение запросов по модели), зависит непосредственно от организации структуры физической модели и архитектуры рассмотренной в разделе 1 информационной системы.
Ниже на рис.2.5. показан жизненный цикл базы данных.