3.2. Этапы проектирования реляционной базы данных

 

Проектирование реляционной БД в общем случае включает три самостоятельных этапа: концептуальное, логическое и физическое проектирование.

На этапе концептуального проектирования изучается и описывается предметная область. Выявляется совокупность сведений и документов об объектах и процессах, характеризующих предметную область и подлежащих загрузке в БД. То есть, определяется информация, обеспечивающая реализацию возможных запросов к БД и решение задач пользователя.

На этом этапе разрабатывается словарь данных. Цель создания словаря данных – документирование данных. Он содержит информацию: об источниках данных, их форматах, взаимосвязях, характере использования. Два важнейших назначения у словаря данных:

1) централизованное ведение и управление данными как ресурсом на всех этапах проектирования, эксплуатации и развития БД;

2) обеспечение эффективного взаимодействия между всеми участниками проекта БД.

Конечный результат этапа концептуального проектирования - информационно-логическая модель данных предметной области (концептуальная модель). Она определяет состав и структуры данных предметной области, функциональную связь между ними.

На этапе логического проектирования осуществляется выбор конкретной системы управления базами данных (СУБД) и отображение концептуальной модели в логическую модель, основанную уже на структурах, характерных для выбранной СУБД. Для реляционной БД  - это разработка структуры таблиц, определение их ключей, связей между ними, оптимизация создаваемой модели БД (минимизация избыточности данных, устранение их дублирования).

На этапе физического проектирования логическая модель расширяется характеристиками, необходимыми для определения способов физического хранения и использования БД, типа устройств для хранения, объема памяти, правил сопровождения БД и т.п.

Обычно современные СУБД содержат средства, позволяющие создавать таблицы, ключи, связи. Существуют и утилиты (поставляемые отдельно от СУБД) с такими возможностями. Все более популярным становится использование специальных средств, называемых CASE-средствами. Существует несколько их типов, но для проектирования БД чаще всего используются инструменты создания диаграмм «сущность-связь» (ER-diagrams). С их помощью создается логическая модель данных, в которой прототипы таблиц называются сущностями, а поля – их атрибутами. После определения атрибутов, проведения нормализации, установления связей между сущностями создается физическая модель данных для конкретной СУБД, в которой определяются все таблицы, поля и другие объекты БД. После этого можно сгенерировать саму БД.

 

4. Системы управления базами данных

4.1. Понятие и функциональные возможности субд

 

Система управления базами  данными  (СУБД) – это совокупность  языковых и программных  средств, предназначенных для создания, ведения и совместного использования БД многими пользователями. Функции СУБД – это: описание данных, манипулирование данными, использование данных. Данные функции реализуются  благодаря наличию у СУБД языка описания данных (ЯОД),  языка манипулирования данными (ЯМД) и языка запросов.

ЯОД включает язык логического описания данных и язык описания физических данных. Язык логического описания данных предусматривает идентификацию файлов БД, объектов БД, полей БД и их типов; определяет длину записей, полей, порядок полей в записи,  диапазоны допустимых значений полей и др. Используя этот язык, пользователь формирует свой взгляд на БД – создается логическая БД.  Язык описания физических данных определяет способы размещения данных на машинных носителях, способы их адресации и поиска. Посредством этого языка формируется  взгляд системы на БД – создается физическая БД.

ЯМД дает возможность реорганизации данных в базе (добавления новых, удаления ненужных, обновления существующих).

Язык запросов обеспечивает доступ к данным и извлечение их по запросам пользователей.

Языковые средства могут быть реализованы различными способами: синтаксическими конструкциями (командами), меню, диалоговыми сценариями, таблицами.

У многих СУБД  возможности описания, манипулирования и чтения данных  объединены в единых синтаксических рамках - рамках  языка SQL, широко используемого как языка баз данных.

Некоторые СУБД располагают такими языками, которые реализуют не только указанные функции, но и обладают структурами и средствами, свойственными традиционным языкам программирования.  Благодаря этому они могут использоваться и для обращения к данным базы, и для создания прикладных программ. Примером может служить язык dBase.

Часто пользователю требуется более сложная аналитическая обработка данных базы, не достигаемая через систему меню СУБД. В этом случае приходится разрабатывать прикладные программы. Для их создания СУБД имеют встроенный язык программирования.

Благодаря языковым средствам, обеспечивается доступ пользователей к БД в абстрактных терминах, не связанных со способами  хранения данных в компьютере.

Программные средства СУБД обеспечивают работу с физической БД и выполнение всех ее функций.

Функциональные возможности СУБД обширны. СУБД имеют эффективные средства для:

• создания БД, в которой интегрированы данные многих пользователей с целью удовлетворения их информационных потребностей;

• обновления хранящихся в ней данных;

• быстрого извлечения из БД необходимых данных по запросам пользователей;

• выполнения вычислений над данными;

• создания экранных шаблонов - форм, обеспечивающих удобство работы с данными;                                                    

• вывода данных из базы в отчетах в виде, удобном для восприятия пользователями;

• разработки приложений;

• экспорта данных в другие БД и импорта данных их других БД;

• публикации данных в Internet.

Эти средства ориентированы на непрофессиональных пользователей.

СУБД обеспечивают также управление БД, а именно:

• поддержку целостности БД с помощью механизма транзакций. Транзакция – это совокупность операций с БД, которые должны быть выполнены обязательно до конца, чтобы БД оказалась в непротиворечивом состоянии;

• защиту    данных от  несанкционированного доступа, от сбоев в работе компьютерной системы;

• восстановление БД в случае ее повреждения.

Благодаря своим развитым функциональным возможностям СУБД используются в качестве мощного инструментального средства для создания и ведения информационной БД автоматизированных информационных систем, позволяющего сокращать сроки их разработки, экономить трудовые, материальные и финансовые ресурсы.