Технология проектирования и администрирования баз данных и систем данных-Конспект

•Взаимосвязи между различными прикладными программами предметной области.

•Информацию о плане обеспечения гарантий качества содержимого элементов данных.

•Документацию.

•Требования по ведению архива данных.

•Ограничения доступа к данным (секретность и безопасность).

•Возможные будущие прикладные программы.

•Требования по частоте использования данных и времени отклика.

АБД обязан информировать пользователей о том, каким образом их потребности будут удовлетворяться базой данных, а также о введенных ограничениях. Сведения, передаваемые АБД пользователям:

АБД --> пользователям

• Руководства по изменению любой информации, относящейся к объектам, элементам данных и взаимосвязям между ними в словаре данных.

•Процедуры для выполнения таких изменений.

•Сведения о реализации и/или рекомендации по реализации: средств управления безопасностью; средств управления секретностью; средств управления ревизией.

•Информация о любых изменениях, модификациях или соглашениях, касающихся специфических требований пользователей, и их мотивация.

•Данные о состоянии работ по проектированию, внедрению и эксплуатации базы данных.

•Предложения по организации обучения и проверке профессиональной подготовки.

•Описание всех доступных средств, которые могут повысить производительность работы пользователей.

•Процедуры обработки синонимов элементов данных.

•Таблица соответствия прикладных программ и элементов данных.

•План задействования новых систем с базами данных.

•Планируемые и обеспечиваемые характеристики.

•Процедуры для удаления и ведения архива устаревших данных.

2.1.4. АБД и разработчики прикладных программ

АБД связан со всеми отделами разработки прикладных программ, использующими базу данных. Располагая сведениями о разработке прикладных программ в целом, АБД может установить действенную связь с любым из этих отделов, предоставляя им следующую информацию:

АБД-->разработчикам прикладных программ

•Планы-графики для разработки прикладных программ с указанием участков, на которые влияет база данных.

•Необходимую для разработки прикладных программ информацию о

базе данных (например, определения внешней модели, такие, как элементы данных, символические имена, содержимое, форматы).

•Средства управления безопасностью, определенные пользователями.

•Средства управления секретностью, определенные пользователями.

•Средства управления ревизией, определенные администрацией.

•Предложения по обучению и проверке профессиональной подготовки.

•Таблицу соответствия прикладных программ и элементов данных.

•Требования к хранению информации в архиве.

•Правила и процедуры, гарантирующие точность и непротиворечивость данных.

•Спецификации программы ведения базы данных.

•Правила организации интерфейсов прикладных программ (внешние модели).

•Доступные дополнительные средства и способы их применения.

•Пути эффективного использования интерфейса СУБД (с учетом того, что по определению мощное программное обеспечение можно неверно применить).

Разработчики прикладных программ в свою очередь должны передавать АБД и его группе следующую информацию:

Разработчики прикладных программ -->АБД

•Согласованный план-график разработки прикладных программ либо альтернативные предложения по составлению нового плана-графика, подлежащего согласованию с АБД.

•Требования разработчиков прикладных программ.

•Процедуры, реализующие средства управления безопасностью, секретностью и доступом.

•Процедуры обновления.

•Организацию хранения устаревших данных и обновлений.

•Процедуры восстановления.

•Методы реализации средств управления ревизией.

•Способы хранения данных непосредственно на устройствах ЭВМ и на несмонтированных носителях.

•Требования по организации обучения и проверке профессиональной подготовки.

•План отладки, включающий любые поднаборы/тестовые базы данных.

•Данные о состоянии разработки прикладных программ базы данных.

2.1.5. АБД и системная группа

Физическая установка, сохранность базы данных и доступ к ней осуществляются набором машинных операций и системными программами. Группа АБД должна предоставить системной группе информацию по следующим вопросам (это особенно важно при проектировании физической структуры базы данных):

А БД -->системной группе

•Дополнительное программное обеспечение и описание аппаратных средств, необходимых для поддержания базы данных.

•Ограничения на эксплуатационные характеристики (например, время ответа), оказывающие влияние на систему.

•Планы установки средств управления безопасностью, секретностью и доступом.

•Информацию о любой работе по реализации базы данных, выполнение которой предполагается возложить на системную группу.

•Изменения в планах-графиках и процедурах.

•Способы хранения архивных данных.

•Характеристики надежности, готовности и обслуживаемости.

•Процедуры копирования, восстановления и рестарта.

Сотрудники системной группы в свою очередь передают АБД следующую информацию:

Системная группа --> АБД

•Сведения о несовместимости с каким-либо компонентом программного обеспечения или аппаратным средством из числа имеющихся в наличии или планируемых.

•Альтернативные подходы к решению каких-либо проблем.

•Планы-графики установки требуемого оборудования и программного обеспечения.

•Требования на дополнительное помещение.

2.1.6. АБД и эксплуатационная группа

Информация, передаваемая сотрудникам эксплуатационной группы, готовится АБД совместно с руководством разработки прикладных программ и руководством пользовательского коллектива. Она может включать следующие пункты:

АБД -->-эксплуатационной группе

•Требования по доступности базы данных (например, доступ к базе данных должен быть возможен с 7 часов утра до 10 часов вечера).

•Приоритеты прикладных программ, устанавливаемые пользователями для режима пакетной обработки.

•Процедуры обеспечения безопасности базы данных.

•Требования к средствам восстановления базы данных после возникновения отказов.

•Требования, предъявляемые к ведению архива.

•Стандартные процедуры запуска системы управления базами данных.

•Планы-графики и процедуры переноса новых прикладных программ, согласованные с пользователем.

•Сведения о включении/исключении определенных прикладных

программ в соответствии с пожеланиями пользователей.

• Информацию о контроле за выполнением прикладных программ: обеспечение правильного выполнения программ и выделение ответственных за разбор аварийно завершенных программ.

Для успешной эксплуатации базы данных сотрудники эксплуатационной группы должны предоставить АБД следующую информацию:

Эксплуатационная группа --> АБД

•Процедуры обновления базы данных и расписание проведения регламентных работ, подготовленное АБД и согласованное с эксплуатационной группой.

•Информацию о внедрении процедур восстановления и рестарта базы данных, установленных АБД.

•Сведения об обеспечении безопасности, секретности и разграничения доступа в соответствии с предложениями АБД, согласованные им с пользователями.

•Сведения об организации управления планированием в соответствии с предложениями АБД.

•Отчеты о проблемах и ошибках, возникающих в системе с базой данных.

•Отчеты о нарушении эксплуатационных параметров прикладными программами базы данных.

•Процедуры ведения журнала по всем операциям с базой данных, описание которых составлено АБД и его (ее) группой.

•Рекомендуемые изменения в системе обработки данных (сокращение стоимости, улучшение эксплуатационных характеристик, повышение гибкости

инадежности и т.д.).

•Процедуры доступа и ведения архивной информации.

2.1.7. АБД и поставщики программного обеспечения

Кроме СУБД, поставщики программного обеспечения могут предоставить предприятию пакеты программ для других областей обработки данных. Однако АБД может быть связан с ними только по программному обеспечению баз данных и сопутствующих пакетов:

АБД --> поставщикам программного обеспечения

•Потребности в обучении и профессиональной подготовке группы АБД, пользователей и сотрудников эксплуатационной группы.

•Необходимое расширение средств обеспечения безопасности и контроля права доступа.

•«Узкие места» в системе с базой данных, оказывающие основное влияние на эксплуатационные характеристики.

Поставщики программного обеспечения обязаны передать АБД следующую информацию:

Поставщики программного обеспечения --> АБД

•Методы оптимального использования пакетов программ.

•Перспективные пути развития.

•Требования к аппаратным средствам.

•Документацию по СУБД.

•Информацию о сопровождении и обслуживании программ.

•Вероятные области применения.

•Сведения о возможности реализации дальнейших планов предприятия с использованием имеющихся или перспективных средств оборудования/программного обеспечения (например, проблемы, которые могут возникнуть, «узкие места»).

•Сведения о повышении профессиональной подготовки сотрудников.

•Ссылки на других пользователей (желательно того же профиля).

•Вспомогательные пакеты (например, словарь данных, дополнительные и прикладные программы, интерфейс средств передачи данных, мониторы).

•Предоставляемые конфигурации оборудования.

2.1.8. АБД и поставщики аппаратных средств

На большинстве предприятий связь с поставщиками аппаратных средств поддерживают представители системной группы (называемой также группой технического обслуживания). Применение базы данных предполагает прежде всего использование аппаратных ресурсов. Поэтому АБД должен вести переговоры с поставщиками аппаратных средств исходя из требований, предъявляемых базой данных к оборудованию. Чем больше доля прикладных задач в общем объеме работ, выполняемых системой, тем в большей степени справедлив такой подход.

Поставщики аппаратных средств --> АБД

•Возможности аппаратных средств.

•Процедуры, обеспечивающие эффективное использование аппаратных средств.

•Возможности расширения.

•Сведения о несовместимости с имеющимся оборудованием.

•Надежностные характеристики.

•Требования по обслуживанию.

•Требования к программному обеспечению, если таковые имеются.

•Конфигурация аппаратных средств, необходимая для выполнения стоящих перед предприятием задач.

•Сведения об обучении обслуживающего персонала.

•План обслуживания (например, профилактического).

Чтобы иметь возможность обходить всякого рода «узкие места», связанные с недостаточностью аппаратных средств, АБД и его группа должны передавать поставщикам оборудования следующую информацию:

АБД --> поставщикам аппаратных средств

•Сведения о перспективных изменениях подхода к обработке информации, основанных на экспериментальных данных, в том числе требования к мощности и эксплуатационным характеристикам аппаратных средств.

•Сведения об отказах оборудования и различных «узких местах», влияющих на эксплуатационные характеристики.

2.2. Жизненный цикл системы с базой данных

Основные этапы жизненного цикла системы с базой данных (рис. 2.2):

1.Проектирование базы данных.

2.Материализация базы данных.

3.Конвертирование существующих наборов данных и прикладных программ во вновь созданную базу данных.

4.Интеграция конвертированных прикладных программ для работы в среде вновь созданной базы данных.

5.Эксплуатация.

6.Развитие, совершенствование и сопровождение.

Рис. 2.2

Путь I выбирается при необходимости конвертирования существующих наборов данных во вновь созданную базу данных (рис. 2.3).

Рис. 2.3

Рис. 2.4

•Этап 1 Проектирование.

•Этап 2 Материализация.

•Этап 3 Конвертирование.

•Этап 4 Интеграция.

•Этап 5 Эксплуатация.

•Этап 6 Совершенствование, развитие и сопровождение.

Путь II выбирается при отсутствии необходимости конвертирования существующих наборов данных во вновь созданную базу данных (рис. 2.4).

Ниже рассматривается роль АБД на каждом из шести этапов жизненного цикла системы с базой данных.

До начала разработки базы данных предприятие должно решить, какие из оперирующих с данными областей подлежат, а какие не подлежат включению в единую систему с базой данных. Для получения картины единого ресурса данных предметной области и информационных потоков между различными системами, а также для составления плана разработки системы АБД должен проанализировать доступные ресурсы системы, данные, их источники, зависимости и взаимосвязи с другими системами.

Анализ всех систем дает возможность заранее установить наличие конфликтов из-за права владения данными, избыточных источников, неоднозначности или противоречивости группирования данных, в результате чего отпадает необходимость в поиске компромиссных решений на более поздних стадиях разработки системы. На основе подробной информации о системах и процедурах эксплуатации можно составить план последовательного перехода к применению базы данных.

План проектирования системы служит основой гарантии правильной разработки системы с базой данных Этот план определяет направление развития предметной области, а потому он должен быть полным и охватывать все системы. Как и всякий перспективный план, его необходимо детализировать на первый год, дать поквартальное разбиение на два-три

следующих года и погодовое разбиение на последующий период. Он должен периодически анализироваться и при необходимости пересматриваться. Администрация и пользователи с его помощью могут контролировать переход к использованию системы с базой данных.

Составление плана — это лишь первый шаг на пути создания системы с базой данных. Однако он служит фундаментом для развертывания всех дальнейших работ и требует серьезного внимания. Этот план позволяет логично подойти к определению порядка конвертирования и методики его выполнения. Определение порядка конвертирования необходимо не для получения «зримого» эффекта, а, что чрезвычайно важно, для вовлечения пользователей в процесс разработки базы данных. Это позволит пользователю не просто наблюдать со стороны за ходом работ, а принимать в них активное участие совместно с АБД.

2.2.1. Проектирование базы данных (этап 1)

Структура базы данных является моделью предметной области. Она должна ее точно представлять и удовлетворять ее требованиям. Необходимо, чтобы процесс проектирования поддерживался всеми функциональными подразделениями предприятия, которые обязаны описать и определить элементы данных с точки зрения управляющего и пользователя. В функции АБД входит также устранение всех противоречий и двусмысленностей в определении данных. Качество проекта базы данных зависит от качества определения элементов данных и их взаимосвязей. Фактически процесс проектирования – это описание предприятия в терминах его наиболее важных объектов и внутренних связей.

В системе образования наиболее важными объектами являются студенты и преподаватели. В числе других важных объектов можно назвать читаемые курсы, списки абитуриентов, расписание занятий, размер платы за обучение, денежные расходы и особые проекты. Эти объекты и их взаимосвязи должны быть определены на начальном этапе проектирования с участием АБД.

Эффективному решению указанных задач способствует словарь данных (СД), подробно рассматриваемый далее.

На практике введение базы данных одновременно для всех используемых на предприятии прикладных программ может оказаться нежелательным или просто нереальным. Для прикладных программ, непосредственная установка которых невозможна, создается долгосрочный план. Преимущества постепенного развития очевидны. Ключевым моментом внедрения любого проекта является успешная реализация его первой части при демонстрации потенциальных возможностей концепции базы данных и способность АБД конвертировать все функции предметной области для работы в среде базы данных. Первые конвертируемые прикладные программы должны быть достаточно представительными, но не самыми важными. Однако они не должны принадлежать и к числу наименее важных. Поскольку реализация всех функций осуществляется постепенно, шаг за шагом, этапу проектирования

придается первостепенное значение.

Проект должен быть легко расширяемым. Немногие предприятия могут позволить себе начать все сначала, если проект оказывается недостаточно гибким. В связи с необходимостью постоянного изменения и развития базы данных ее реструктуризация по мере добавления новых типов данных и новых прикладных программ должна быть простой. В некоторых системах управления базами данных предусмотрены средства реструктуризации. Если же их нет, то написание соответствующей процедуры (обычно называемой процедурой загрузки/разгрузки) возлагается на пользователя. АБД должен учитывать, что переход от традиционной «эры наборов данных» к внедрению технологии баз данных связан с уменьшением стоимости сопровождения и обеспечением дополнительных возможностей.

На рис. 2.5 представлены основные шаги проектирования. При логическом проектировании АБД должен сконцентрировать свое внимание на причинах существования определенных взаимосвязей между объектами, а не на способах их реализации в базе данных.

Рис. 2.5

2.2.2. Материализация базы данных (этап 2)

После определения физической структуры, удовлетворяющей эксплуатационным требованиям, описание этой скелетной структуры (структур) физической базы (баз) данных необходимо передать СУБД. Иногда такие описания заносятся в библиотеку описаний базы данных, куда могут заноситься и логические представления пользователей (называемые также «внешними моделями»).

До загрузки и использования базы данных в полном объеме желательно реализовать ее экспериментальный прототип или построить ее модель. На основе прототипа можно получить приемлемую оценку эксплуатационных характеристик полной базы данных и прогнозировать увеличение объема или числа функций. Применение полной базы данных без предварительного тестирования недопустимо. Возможно частичное перекрытие этапа анализа с этапом конвертирования и интеграции. В том случае, когда прототип не отвечает эксплуатационным требованиям, приходится возвращаться к этапу проектирования.

Если в результате тестирования выявлено, что прототип отвечает

эксплуатационным требованиям, можно проводить загрузку базы данных. Производится проверка соответствия эксплуатационных характеристик требованиям, предъявляемым к проекту полной базы данных. При неудовлетворительных результатах необходимо модифицировать проект базы данных. Если же результаты оказываются удовлетворительными, переходят к проверке средств обеспечения безопасности, секретности и разграничения доступа на полной физической базе данных. В случае успешного тестирования этих средств (рис. 2.6) выполняются работы этапа конвертирования (этапа 3) в полном объеме.

Рис. 2.6

2.2.3. Конвертирование существующих наборов данных и прикладных программ во вновь созданную базу данных (этап 3)

База данных довольно часто развивается из уже существующей системы обработки данных.