Проектування бази даних. Інфологічна і даталогічна моделі даних План
Інфологічна модель даних
Основні конструктивні елементи інфологічної моделі
Процес проектування баз даних — це розробка схеми даних для деякої проблемної області. Метою даного процесу є одержання баз даних, що дозволяють ефективно вирішувати відповідні задачі. На основі інформаційного аналізу проблемної області виявляються інформаційні об'єкти і зв'язки між ними, вибирається адекватна їм модель даних, у термінах якої представляється логічна чи концептуальна структура даних, потім вибирається придатна система управління базами даних і фізична структура збереження баз даних.
Основними критеріями, яким повинна задовольняти спроектована структура баз даних, є забезпечення функціональних вимог додатків і висока продуктивність системи. Погано спроектована база даних може призвести до структурного конфлікту, що істотно утруднить програмування прикладних задач. Проектування бази даних повинне забезпечити цілісність (виключення випадкових втрат чи перекручування даних) і погодженість відновлення даних, захист даних від несанкціонованого доступу. База даних повинна мати здатність адаптації до умов, що змінюються, її використання.
В даний момент розроблені методи автоматизації підтримки процесу проектування баз даних. Для цього використовується спеціальне програмне забезпечення, наприклад, програма ERWIN, S-DESIGNER чи SILVERRUN які дозволяють графічно на екрані комп'ютера представити об'єкти бази даних і зв'язки між ними, задати обмеження цілісності, а потім автоматично побудувати базу даних на сервері СУБД. Однак, у рамках нашого короткого курсу з даним видом програмного забезпечення ми знайомиться не будемо.
1. Інфологічна модель даних
Процес проектування бази даних містить у собі 3 етапи:
інфологічне проектування;
даталогічне проектування;
фізичне проектування.
На кожнім етапі проектування створюється відповідне опис і модель даних. Спочатку на основі аналізу предметної області створюється інфологічна модель даних. Тому що доступ до даних здійснюється за допомогою конкретної СУБД, та створюється опис бази даних мовою опису даних цієї СУБД. Такий опис, створюваний проектувальником по інфологічній моделі даних, називають даталогічною моделлю даних. Потрібні дані відшукуються СУБД на зовнішніх запам'ятовуючих пристроях по фізичній моделі даних.
Приступаючи до викладу матеріалу цієї частини теоретичного курсу баз даних необхідно відзначити наступні особливості. Насамперед варто помітити, що основна увага протягом п'яти наступних занять ми приділимо інфологічному етапу проектування бази даних. Ми докладно розглянемо моделювання бази даних за допомогою, так званих, ER-діаграм і нормалізацію відносин. Потім розглянемо практичний приклад проектування бази даних і спробуємо самостійно виконати складання інфологічній моделі даних. Протягом усіх занять, що залишилися, ми будемо займатися питаннями етапу даталогічного проектування для СУБД ACCESS. Ми навчимося створювати і заповнювати таблиці бази даних, розробляти форми для введення і виводу інформації, будувати запити і звіти. Питання фізичного проектування бази даних нами розглядатися не будуть, оскільки особливості фізичної моделі даних цілком залежать від конкретного типу СУБД. Це зовсім не виходить, що фізичне проектування не має великого значення, навпаки його значення дуже велике, проте незважаючи на це, потрібно зробити наступні застереження:
фізичне проектування може розглядатися як окрема супутня частина. Інакше кажучи, для "правильного" складання макета бази даних необхідно насамперед створити логічний макет, а потім у вигляді окремого кроку відобразити цей логічний макет на деякі фізичні структури, які підтримуються СУБД (у нашому випадку СУБД робить це автоматично).
фізичне проектування по визначенню є специфічним для кожної конкретної СУБД. Інфологічне проектування, навпаки, зовсім незалежне від СУБД, і для його реалізації можуть бути використані деякі строгі теоретичні принципи.
Трьохрівнева архітектура (інфологічний, даталогічний і фізичний рівні) дозволяє забезпечити незалежність збережених даних від програм, що їх використовують. Отже, незалежність даних забезпечує можливість розвитку системи баз даних без руйнування існуючих додатків.
Природно, що проект бази даних треба починати з аналізу предметної області і виявлення вимог до неї окремих користувачів (співробітників організації, для яких створюється база даних. Поєднуючи частини уявлення про вміст бази даних, отримані в результаті опитування користувачів, і свої уявлення про дані, що можуть знадобитися в майбутніх додатках, проектувальник спочатку створює узагальнений неформальний опис створюваної бази даних. Це опис, виконаний з використанням природної мови, математичних формул, таблиць, графіків і інших засобів, зрозумілих усім людям, що працюють над проектуванням бази даних, називають інфологічною моделлю даних (рис. 4.1).
Інфологічна модель даних — це формалізований опис інформаційного змісту проблемної області незалежно від структур даних, використовуваних системою управління базами даних. Звичайно такий опис виробляється в термінах інформаційних об'єктів, їхніх властивостей (атрибутів) і взаємних зв'язків.
Така орієнтована на людину модель цілком незалежить від фізичних параметрів середовища збереження даних. Зрештою цим середовищем може бути пам'ять людини, а не ЕОМ. Тому інфологічна модель не повинна змінюватися доти, поки якісь зміни в реальному світі не зажадають зміни в ній деякого визначення, щоб ця модель продовжувала відображати предметну область.
Рис. 4.1. Рівні моделей даних.