3. Классификация case-средств

Современные case-средства проектирования информационных систем могут быть разделены на две большие категории.

Первую составляют case-системы, обеспечивающие проектирование БД и приложений в комплексе с интегрированными средствами разработки приложений. Их основное достоинство заключается в том, что они позволяют разрабатывать всю БД целиком (функциональные спецификации, логику процессов, интерфейс с пользователем и БД), оставаясь в одной технологической среде. Инструменты этой категории, как правило, обладают существенной сложностью, широкой сферой применения и высокой гибкостью.

Вторую категорию составляют собственно средства проектирования БД, рассматриваемые в комплексе со средствами разработки приложений (например, Oracle Designer).

Классификация case-средств по типам отражает их функциональную ориентацию. Ниже дано рассмотрение case-средств на различных этапах проектирования БД.

Анализ и проектирование. Средства данной группы используются для создания спецификаций системы и ее проектирования. Их целью является определение системных требований и свойств, которыми система должна обладать, а также создание проекта системы, удовлетворяющей этим требованиям и обладающей соответствующими свойствами. На выходе продуцируются спецификации компонент системы и интерфейсов, связывающих эти компоненты, а также архитектуры системы и детали проекта, включающие определения структур данных, алгоритмы и методы создания БД.

Проектирование БД и файлов. Средства данной группы обеспечивают логическое моделирование структур данных, автоматическое преобразование моделей данных в третью нормальную форму, автоматическую генерацию схем БД и описаний структур данных на уровне программного кода.

Программирование. Средства этой группы поддерживают этапы программирования и тестирования, а также автоматическую кодогенерацию из спецификаций, получая полностью документированную выполняемую программу. Помимо диаграмм различного назначения и средств поддержки работы с репозитарием, в эту группу средств включены и традиционные генераторы кодов, анализаторы кодов (как в статике, так и в динамике), генераторы наборов тестов, анализаторы покрытия тестами, отладчики.

Сопровождение и реинжиниринг. К таким средствам относятся документаторы, анализаторы программ, средства реструктурирования и реинжениринга. Их целью является корректировка, изменение, анализ, преобразование и реинжениринг существующей системы. Средства позволяют осуществлять поддержку всей системной документации, включая коды, спецификации, наборы тестов; контролировать покрытие тестами для оценки полноты тестируемости; управлять функционированием системы и т.п. Особый интерес представляют средства обеспечения миграции и реинжиниринга программных средств. К средствам миграции относятся трансляторы, конверторы, макрогенераторы и др., позволяющие обеспечить перенос существующей системы в новое операционное или аппаратное окружение. Средства реинжиниринга включают:

• статические анализаторы для продуцирования схем, оценки влияния модификаций (например, внесение изменений с целью исправления ошибок);

• динамические анализаторы (обычно, компиляторы и интерпретаторы с встроенными отладочными возможностями);

• документаторы, позволяющие автоматически получать обновленную документацию при изменении кода;

• редакторы кодов, автоматически изменяющие при редактировании и все предшествующие коду структуры;

• средства доступа к спецификациям, их модификации и генерации нового (модифицированного) кода;

• средства реверсного инжиниринга, транслирующие коды в спецификации.

Управление проектом. Средства этого направления поддерживают планирование, контроль, руководство, взаимодействие, т.е. функции, необходимые в процессе разработки и сопровождения проектов. Предприятиям приходится работать со сложными структурами данных, а также реагировать на требования пользователей по изменению структур данных. Поэтому инструменты моделирования данных должны включать следующее:

• средства взаимодействия между разработчиками БД и приложений, иметь возможность распространять и обновлять как логические, так и физические модели данных в реальном времени;

• управление ЖЦ данных и приложений (разработчики БД должны проводить сквозное моделирование данных, чтобы обеспечить соответствие между новыми и уже существующими моделями данных во всех БД предприятия, независимо от того находятся ли они в стадии разработки или уже используются);

• средства поддержки модели, которая выходит за пределы структурированных данных.

Анализ систем

Современный рынок программных средств насчитывает более 300 различных case-систем, наиболее мощные из которых используются практически всеми ведущими фирмами. Наиболее популярные средства проектирования БД представлены в табл.3. Многие из этих продуктов предназначены не только для проектирования БД, но и для решения других задач, например моделирования потоков данных или бизнес-процессов, функционального моделирования, прототипирования приложений, их документирования, управления проектами и т.д. В этом случае средства проектирования данных являются составными частями таких продуктов.

Таблица 3 - Наиболее популярные средства проектирования данных

CASE – средство	Производитель	URL
Designer 2000	Oracle	http://www.oracle.com/
ERwin	Computer Associates	http://www.cai.com/
PowerDesigner	Sybase	http://www.sybase.com/
ER/Studio	Embarcadero	http://www.embarcadero.com/
System Architect	Popkin Software	http://www.popkin.com/
Visible Analyst	Visible Systems	http://www.visible.com
Visio Enterprise	Microsoft	http://www.microsoft.com/

Rational Rose - это инструментальное средство визуального моделирования для создания сложных информационных систем, ориентированное на разработчиков архитектуры информационных систем и программистов. Rational Rose занимает лидирующие позиции на рынке продуктов для объектно-ориентированного анализа, моделирования, проектирования. К достоинствам продукта можно отнести следующие:

• поддержка множества языков программирования;

• широкие возможности моделирования;

• возможность одновременного ведения нескольких проектов;

• возможность совместной разработки;

• поддержка стандарта визуальной нотации - языка UML (Unified Modeling Language), который с 1997 г. определен как стандарт языка для этой области инструментальных средств [2].

Rational Rose поддерживает:

• генерацию кода и реинжениринг для нескольких языков, включая Visual Basic, C++, Java, Delphi, PowerBuilder, Data Definition Language для большинства СУБД;

• визуальное моделирование, полностью совместимое с UML;

• драйверы, создаваемые многочисленными независимыми разработчиками инструментальных средств.

Базу инструментальной среды Designer+Developer Oracle составляют:

• методология структурного нисходящего проектирования;

• поддержка всех этапов жизненного цикла прикладной системы, начиная с самых общих описаний предметной области до получения и сопровождения готового программного продукта;

• ориентация на реализацию серверных приложений с использованием всех особенностей современных серверов БД, включая декларативные ограничения целостности, хранимые процедуры, триггеры БД, с поддержкой в клиентской части всех современных стандартов и требований к графическому интерфейсу конечного пользователя;

• наличие репозитария, для хранения спецификаций проекта по созданию БД на всех этапах ее разработки;

• возможность одновременной работы с репозитарием многих пользователей на основе средств СУБД Oracle (централизованное хранение проекта системы и управление одновременным доступом к нему всех участников разработки поддерживают согласованность действий разработчиков и не допускают ситуацию, когда каждый проектировщик или программист работает со своей версией проекта и модифицирует ее независимо от других);

• автоматизация последовательного перехода от одного этапа разработки к следующему;

• автоматизация стандартных действий по проектированию и реализации приложения: (генерация отчетов по содержимому репозитария, обеспечивающих документирование системы на всех этапах ее разработки; возможность проверки спецификаций на полноту и непротиворечивость и т.д.).

Генератор серверной части автоматически строит по спецификациям БД тексты программ на языке SQL, используя все средства определения БД, включая триггеры, хранимые процедуры и т.д. Генераторы клиентской части обеспечивают автоматическое формирование текстов программных модулей по их спецификациям, записанным в репозитарии. Все модули приложения классифицируются по типам, основными из которых являются экранные формы, отчеты, процедуры. Для каждого типа имеется свой генератор, результатом работы которого является программа, написанная на языке, соответствующем этому типу: генератор форм создает приложения для Oracle Forms, генератор отчетов позволяет получать процедуры на PL/SQL либо приложения для Oracle Report.

Исходной информацией для работы любого генератора служат спецификации таблиц БД (форматы вывода, способы упорядочения, основные типы операций над данными, возможность автоматической генерации значений при вводе новых записей, др.) и спецификации модулей. В спецификации модуля указываются такие его параметры, как наименование, тип, некоторые характеристики внешнего представления (заголовки, параметры). Кроме того, перечисляются, используемые таблицы БД, и для каждой из них специфицируется, какие операции к ней могут применяться (выборка, ввод записей, корректировка, удаление), какие ее столбцы и каким образом участвуют в работе модуля.

Генератор использует спецификации таблиц БД и взаимосвязей между ними. Это позволяет при описании в репозитарии не заботится об указании, каким образом связаны используемые таблицы, из каких таблиц берутся данные для заполнения того или иного столбца, какие дополнительные действия необходимо выполнить при изменении содержимого данной таблицы, чтобы не нарушить целостность всей БД (так, при удалении записи из таблицы может потребоваться проверка, не ссылаются ли на нее записи из других таблиц) и т.п.

Генератор, анализируя структуру БД, автоматически создает правильный список возможных значений и включит в текст программы все необходимые проверки на правильность вводимых данных. При необходимости изменения схемы БД (добавилась новая таблица, логически связанная с уже существующими, или изменился тип некоторой взаимосвязи между базовыми таблицами и т.п.) можно не вносить никаких изменений в старые спецификации модулей, а лишь перегенерировать их и все необходимые изменения в тексты программ будут внесены автоматически. Существует возможность дополнительной настройки с помощью многообразных параметров, управляющих работой генераторов.

Case PowerDesigner (Sybase) служит для разработки структуры БД и генерации ее в целевой системе. Здесь предоставляются возможности работы в терминах объектно-ориентированной, концептуальной или физической моделей. Пользовательская рабочая среда отображается в виде иерархии объектов, таких как модель, отчет, пакет, внешние документы и т.д. PowerDesigner реализует следующие возможности:

• проверка модели (выбранных объектов или всей модели), с отображением и сохранением полного результата тестирования;

• проверка модели на соответствие целевой системе;

• синхронизация модели и целевой системы (с автоматическим или ручным принятием решений);

• настройка целевого формата;

• генерация целевой системы.

Case ERwin представляет собой средство концептуального моделирования БД, реализует функции проектирования схемы БД, генерацию ее описания на языке целевой СУБД (ORACLE, Ingres, Sybase, DB/2, Microsoft SQL Server и др.) и реинжиниринг существующей БД. Версия ERwin/OPEN полностью совместима со средствами разработки приложений PowerBuilder и SQLWindows и позволяет экспортировать описание спроектированной БД непосредственно в репозитории данных средств. Для ряда средств разработки приложений (PowerBuilder, SQLWindows, Delphi, Visual Basic) выполняется генерация форм и прототипов приложений.

Семейство продуктов ERWin предназначено для моделирования и создания БД произвольной сложности. В настоящее время ERWin является наиболее популярным пакетом моделирования данных благодаря поддержке широкого спектра СУБД самых различных классов: SQL-серверов (Oracle, Sybase, MS SQL Server, DB2, Ingress и др.) и “настольных” СУБД dBASE, FoxPro, MS Access и др.). ERwin Data Modeling Suite предоставляет расширенную поддержку СУБД Teradata, SQL Server 2008 и DB2 z/OS v.9, возможности обмена метаданными с инструментами управления данными Oracle Business Intelligence.

Информационная модель представляется в виде диаграмм “сущность-связь”, отражающих основные объекты предметной области и связи между ними. Дополнительно определяются атрибуты сущностей, характеристики связей, индексы и бизнес-правила, описывающие ограничения и закономерности предметной области. После создания ER-диаграммы пакет автоматически генерирует SQL-код для создания таблиц, индексов и других объектов БД. По заданным бизнес-правилам формируются стандартные триггеры БД для поддержки целостности данных, для сложных бизнес-правил можно создавать собственные триггеры, используя библиотеку шаблонов.

Пакет может осуществлять реинжиниринг существующих БД: по SQL-текстам автоматически генерируются ER-диаграммы. Пакет поддерживает выполнение последовательности следующих функций:

• импорт с сервера существующей БД;

• автоматическая генерация модели БД;

• модификация модели;

• автоматическая генерация новой схемы и построение физической БД на том же самом или любом другом сервере.

Для разработки клиентской части приложения имеются специальные версии пакета, обеспечивающие интеграцию с такими инструментами как SQLWindows, PowerBuilder, Visual Basic, Delphi.

Для коллективной разработки модели БД предназначен специальный продукт ModelMart, позволяющий контролировать версии модели, гибко распределять права доступа между членами группы, строить библиотеки моделей, осуществлять объединение моделей и т.п. Erwin версии 7.3 позволяет архитекторам данных осуществлять межсистемный анализ, обеспечивая интеграцию с моделями данных, платформами бизнес-аналитики, хранилищами данных, унаследованным и разрабатываемым программным обеспечением. Версия пакета для моделирования и анализа данных ERwin Data Modeling Suite снабжена технологией профилирования данных, что делает продукт центром в управлении в организациях.

В новом решении CA ERwin® Data Modeling Suite компания CA сделала возможным объединение моделирования данных с другими инструментами. Пакет CA ERwin® Data Modeler включает следующие возможности:

• создание отчетов о графической информации в самых популярных форматах (электронная таблица, PDF, HTML и т. д.);

• доступность и совместное использование всей имеющейся в компании информации, используя широкий набор инструментов и интерфейсов для составления отчетов;

• обмен критически важной деловой и технической информацией с популярными системами управления данными, такими как Oracle®, Cognos®, SAP NetWeaver® и другими;

• поддержку СУБД Teradata®, SQL Server® 2008 и DB2®, что позволяет оптимизировать процессы анализа и проектирования БД;

• упорядоченную разработку и развертывание промышленных приложений на базе СУБД SQL Server для операционных систем Windows XP, Windows 2003 Server и Windows Vista;

• для аналитиков выборочно открывать, документировать и заново использовать ERP-метаданные, чтобы упростить многочисленные бизнес-данные, а также управление данными, приложениями и руководство инициативами;

• генерацию кода моделей данных на языке DDL, упрощающие установку автоматической генерации кода с помощью простых шаблонов и делающие основной фокус на продуктах CA Erwin, что позволяет гибко настраивать структуру получаемых описаний под индивидуальные потребности компании-клиента.

SoDA (Software Documentation Automation) - разработка компании Rational Software Corporation (http://www.rational.com) значительно упрощающая процесс создания проектной документации и поддержания ее в течение всего цикла разработки БД. SoDA, по существу, представляет собой макрос, написанный для MS Word и особенно полезный при реализации крупных информационных проектов, в которых на составление документации и ее постоянную переработку обычно тратится очень много времени и сил разработчиков. SoDA поддерживает всю линейку продуктов Rational Software, позволяя создавать сложные комбинированные отчеты на основе выходных данных программ состава Rational Suite. SoDA имеет доступ к данным из Microsoft Project. Основные возможности системы включают [3]:

• автоматическое извлечение информации из файлов, созданных различными инструментальными средствами. SoDA "понимает" структуру информации, хранимой теми системами, с которыми она интегрирована, а сама информация доступна ей через API этих систем;

• сохранение при "перекомпиляции" текста и графики, введенных пользователем вручную в текстовом редакторе Microsoft Word;

• настройка шаблонов, по которым генерируется документация, соответствующие всевозможным внешним или внутренним стандартам компании;

• синхронизация с источниками и проверка актуальности документации. SoDA может отслеживать изменения, происходящие с источниками, на основе которых была в последний раз "скомпилирована" документация, а во-вторых, пользователь может из любой секции документа быстро получить доступ к источникам, информация из которых используется в этой секции;

• частичная "перекомпиляция" больших документов;

• сбор информации из многочисленных и разнородных источников;

• документирование всех этапов работы над проектом;

• проверка соблюдения требований, предъявляемых к разрабатываемой системе. SoDA позволяет сформировать таблицы, из которых можно понять, насколько полученные результаты соответствуют требованиям, определенным на начальных этапах проектирования;

• поддержка русифицированных шаблонов и отчетов.

ER/Studio (Embarcadero Technologies, http://www.embarcadero.com/products/Design/erdatasheet.htm). По своему назначению этот продукт сходен с ERwin — он представляет собой специализированное средство проектирования БД и не содержит в своем составе инструментов для объектно-ориентированного моделирования или моделирования бизнес-процессов. Список поддерживаемых СУБД у этого продукта достаточно широк и включает все наиболее популярные серверные и настольные СУБД.

ER/Studio поддерживает написание макросов. Этот язык позволяет создавать макросы для выполнения однотипных операций, например добавления стандартных полей к вновь создаваемым сущностям. С помощью этого же языка можно генерировать стандартные триггеры и хранимые процедуры для вставки, удаления, изменения записей. Код на этом языке можно отлаживать и обращаться к свойствам сущностей для конструирования серверного кода. Однако, в отличие от ERwin, ER/Studio не позволяет добавить к каждой таблице свои шаблоны триггеров или просмотреть код конкретного триггера в процессе разработки модели — чтобы получить код одного триггера, нужно сгенерировать скрипт для всей модели.

Модели ER/Studio можно сохранить не только в виде DDL-скрипта, но и в формате XML. Можно также создать репозитарий для их хранения в любой серверной СУБД. ER/Studio может импортировать модели ERwin, но при импорте теряются связи шаблонов серверного кода с конкретными таблицами, и не все макросы ERwin корректно преобразуются в макросы. ER/Studio позволяет сгенерировать Java-классы для клиентских приложений.

System Architect (Popkin Software, http://www.popkin.com/products/sa2001/data/data.htm) представляет собой универсальное CASE-средство, позволяющее осуществить не только проектирование данных, но и структурное моделирование. Средство проектирования БД и создания ER-диаграмм является одной из составных частей этого продукта. Продукт поддерживает СУБД практически всех ведущих производителей, включая Oracle, Sybase, DB2, SQL Server, Informix, Sybase, Access, dBASE, Paradox и др.

В процессе логического моделирования можно проверить модель на соответствие правилам проектирования данных (например, на соответствие ее первой, второй или третьей нормальным формам). При генерации DDL-скрипта можно сгенерировать триггеры (в том числе и нестандартные). Все компоненты System Architect позволяют документировать процесс работы над проектом, включая техническое задание, план тестирования и др.

Модели System Architect, как и в случае других CASE-средств, можно сохранять в репозитарии. Однако в отличие от традиционных репозитариев, обладающих более или менее стандартной структурой хранимых данных, репозитарий System Architect является настраиваемым — к сохраняемым объектам можно добавлять дополнительные свойства, определенные пользователем. System Architect обладает встроенным Visual Basic for Application, что позволяет создавать разнообразные решения на базе этого продукта, включая автоматическую генерацию моделей и проектной документации. System Architect позволяет генерировать код клиентских приложений для Visual Basic, Delphi и PowerBuilder, классы C++, а также код и текстовые экранные формы COBOL.

Visible Analyst (Visible Systems Corporation, http://www.visible.com/dataapp/daprods.html) выпускается в трех редакциях: Visible Analyst DB Engineer, который включает средства проектирования данных; Visible Analyst Standard, который кроме проектирования данных позволяет осуществлять структурное моделирование; Visible Analyst Corporate, который помимо указанных выше возможностей позволяет осуществлять также объектно-ориентированное моделирование. Visible Analyst поддерживает широкий спектр СУБД с точки зрения генерации серверного кода, включая Oracle 7, Sybase SQL Server; Informix, DB2, Ingres. Для Informix и DB2 позволяет генерировать DDL-скрипты, учитывающие специфические особенности организации физической памяти наиболее популярных серверных СУБД, такие как управление табличным пространством, размером экстентов, режимами блокировки данных, степенью заполнения данными, а также создавать кластеризованные индексы и генерировать триггеры для выполнения стандартных операций. Из этих же СУБД можно производить непосредственно обратное проектирование. Помимо этих двух СУБД обратное проектирование можно производить также из DDL-скриптов, сгенерированных для других СУБД, а также на основе кода языка COBOL. Visible Analyst позволяет на основе созданных моделей генерировать код для языков Visual Basic, С++ и COBOL.

Visio Enterprise (Microsoft, http://www.microsoft.com/office/visio/) содержит в своем составе полноценное case-средство, позволяет производить прямое и обратное проектирование БД, преобразовывать логическую модель в физическую. Этим средством поддерживаются драйверы ODBC и OLE DB-источники данных. С его помощью можно создавать триггеры для стандартной обработки нарушений ссылочной целостности в случае, если DDL-скрипт создается для Microsoft SQL Server, и серверные ограничения, если скрипт создается для другой СУБД. Visio при генерации скриптов позволяет указывать параметры организации физической памяти Oracle, Informix, Microsoft SQL Server, DB2 и некоторых других СУБД. Visio, в отличие от специализированных средств проектирования данных, не обладает скриптовым языком, позволяющим создавать серверный код, не связанный с конкретной СУБД. При использовании этого продукта такой код нужно создавать на этапе физического проектирования в уже созданном скрипте. Этот продукт является сервером автоматизации, обладает весьма обширной объектной моделью и встроенным средством разработки — Visual Basic for Applications, что позволяет, в частности, создавать на его базе разнообразные решения, в том числе и автоматизировать разработку моделей данных.

fabFORCE.net DBDesigner (www.fabforce.net/dbdesigner4) - Open Soucre программа, представляющая собой удобную визуальную среду проектирования БД и сочетающий профессиональные возможности с простым и ясным интерфейсом. Программа распространяется по лицензии GRL и способна работать под Linux Gnome/KDE и Microsoft Windows 2K/XP. Программа оптимизирована под другой Open Source продукт MySQL и называется MySQL Workbench (http://www.varvashenia.ru/ru/software/DBDesigner4/).

DBDESIGNER - это свободно распространяемая CASE-система, предназначенная для проектирования, моделирования, создания и поддержки информационных систем. Программа может использоваться для Windows 2000/XP, Linux KDE/Gnome и MySQL. DBDesigner позволяет: