3.3.11. Проектирование бд: физический уровень

Физический уровень мы рассматривали с вами подробно в предыдущем разделе курса.

Сейчас мы только кратко рассмотрим существующие методы хранения данных на физическом уровне:

BDAM – basic direct access method, метод доступа с прямым чтением и записью;

BSAM – basic sequential access method, базовый последовательный метод доступа;

QSAM – queued sequential access method, очерёдно-последовательный метод доступа;

BPAM – basic partitioned access method, базовый раздельный метод доступа;

ISAM – indexed sequential access method, индексно-последовательный метод доступа;

VSAM – virtual sequential (storage) access method, виртуально-последовательный метод доступа (метод доступа к виртуальным хранилищам);

OAM – object access method, метод доступа к объектам (используется для обработки больших объёмов бинарных данных).

Подавляющее большинство рассмотренных методов было представлено когда-то компанией IBM.

Выбор конкретного метода хранения данных зависит от конкретных задач, решаемых разработчиками БД.

3.3.12. Итог

Итак, мы рассмотрели основные идеи проектирования баз данных на различных уровнях.

В следующей теме мы подробнее рассмотрим процесс прямого проектирования баз данных, а также обратного проектирования (анализа) уже готовых БД с целью их модификации.

3.4. Прямое и обратное проектирование БД

3.4.1. Введение

О начальных этапах проектирования БД мы поговорили в предыдущей теме.

Сейчас представим, что некоторые начальные данные у нас уже есть, и нам необходимо разработать инфологическую модель БД.

Здесь нам предстоит столкнуться с таким понятием как «нормализация».

Итак…

3.4.2. Понятие нормализации

Нормализация отношений информационной модели предметной области является механизмом создания логической модели реляционной БД.

С математической точки зрения задача построения как информационной модели предметной области, так и логической модели реляционной БД является результатом решения следующих комбинаторных задач:

• группировки атрибутов в отношении предметной области;

• распределения атрибутов по отношениям базы данных.

Такие задачи имеют решения, допускающие большое число вариантов, и приводят к проблеме выбора рационального варианта из множества альтернативных вариантов схем отношений.

Выбор наиболее рационального варианта обусловлен соблюдением различного рода соглашений и требований.

3.4.3. Требования нормализации

Перечень наиболее важных требований:

1. Первичные ключи отношений должны быть минимальными (требование минимальности первичных ключей).

2. Число отношений базы данных должно по возможности давать наименьшую избыточность данных (требование надёжности данных).

3. Число отношений базы данных не должно приводить к потере производительности системы (требование производительности системы).

4. Данные не должны быть противоречивыми, т.е. при выполнении операций включения, удаления и обновления данных их потенциальная противоречивость должна быть сведена к минимуму (требования непротиворечивости данных).

5. Схема отношений базы данных должна быть устойчивой, способной адаптироваться к изменениям при её расширении дополнительными атрибутами (требование гибкости структуры базы данных).

6. Разброс времени реакции на различные запросы к базе данных не должен быть большим (требование производительности базы данных).

7. Данные должны правильно отражать состояние предметной области базы данных в каждый конкретный момент времени (требование актуальности данных).

Создание БД, одновременно удовлетворяющей всем вышеназванным требованиям, представляет собой сложную оптимизационную задачу, которая подчас не имеет однозначного решения.

Многие из требований находятся в противоречии друг к другу. Так, например, требование производительности находится в противоречии к требованию гибкости.

Требование минимизировать число отношений в базе данных находится в противоречии к требованию надёжности данных.

В процессе эксплуатации реляционной БД происходит модификация данных: в отношениях добавляются или удаляются кортежи, в результате опредёленных событий изменяются значения некоторых атрибутов кортежей и т.п.

После манипулирования данными значения некоторых атрибутов могут дублироваться, порождая избыточность данных, значения некоторых атрибутов могут удаляться, исчезая из базы данных, хотя потребность в этих значениях остаётся, некоторые значения атрибутов не могут быть добавлены, поскольку их значения неизвестны, т.е. данные в базе данных с течением времени становятся несогласованными и противоречивыми.

Потенциальная противоречивость (или аномалии) при выполнении операций манипулирования данными в базе данных зависит как от типа функциональной зависимости между атрибутами, так и от группировки этих атрибутов по отношениям.