Принципы построения и Этапы проектирования баз данных

5.1 Основные понятия и определения

Банк данных (БнД) - информационная система, включающая в свой состав комплекс специальных методов и средств для поддержания динамической информационной модели с целью обеспечения информационных потребностей пользователей. Очевидно, что БнД может рассматриваться как специальная обеспечивающая подсистема в составе старшей по иерархии ИС.

Поддержание динамической модели предметной области (ПрОбл) предусматривает не только хранение информации о ней и своевременное внесение изменений в соответствии с реальным состоянием объектов, но и обеспечение возможности учета изменений состава этих объектов (в том числе появление новых) и связей между ними (т.е. изменений самой структуры хранимой информации).

Обеспечение информационных потребностей (запросов) пользователей имеет два аспекта:

Ø определение границ конкретной ПрОбл и разработка описания соответствующей информационной модели;

Ø разработка БнД, ориентированного на эффективное обслуживание запросов различных категорий пользователей.

С точки зрения целевой направленности профессиональной деятельности принято выделять пять основных категорий пользователей: аналитики; системные программисты; прикладные программисты; администраторы; конечные пользователи.

Кроме того, различают пользователей постоянных и разовых; пользователей-людей и пользователей-задач; пользователей с различным уровнем компетентности (приоритетом) и др., причем каждый класс пользователей предъявляет собственные специфические требования к своему обслуживанию (прежде всего – с точки зрения организации диалога "запрос—ответ"). Так, например, постоянные пользователи, как правило, обращаются в БнД с фиксированными по форме (типовыми) запросами; пользователи-задачи должны иметь возможность получать информацию из БнД в согласованной форме в указанные области памяти; пользователи с низким приоритетом могут получать ограниченную часть информации и т.д. Наличие столь разнообразного состава потребителей информации потребовало включения в БнД специального элемента - словаря данных.

Уровень сложности и важности задач информационного обеспечения ИС в рамках рассматриваемой технологии определяет ряд основных требований к БнД:

Ø адекватность информации состоянию предметной области;

Ø быстродействие и производительность;

Ø простота и удобство использования;

Ø массовость использования;

Ø защита информации;

Ø возможность расширения круга решаемых задач.

По сравнению с традиционным обеспечением монопольными файлами каждого приложения централизованное управление данными в БнД имеет ряд важных преимуществ:

Ø сокращение избыточности хранимых данных;

Ø устранение противоречивости хранимых данных;

Ø многоаспектное использование данных (при однократном вводе);

Ø комплексная оптимизация (с точки зрения удовлетворения разнообразных, в том числе и противоречивых, требований "в целом");

Ø обеспечение возможности стандартизации;

Ø обеспечение возможности санкционированного доступа к данным и др.

Все названные преимущества по существу связаны с такими основополагающими принципами концепции БнД, как интеграция данных, централизация управления ими и обеспечение независимости прикладных программ обработки данных и самих данных.

Структура типового БнД, удовлетворяющего предъявляемым требованиям, приведена на рисунок 10, где представлены: ВС - вычислительная система, включающая технические средства (ТС) и общее программное обеспечение (ОПО); БД – базы данных; СУБД – система управления БД; АБД – администратор баз данных, а также обслуживающий персонал и словарь данных.

Рассмотрим составляющие БнД, представляющие наибольший интерес.

БД – совокупность специальным образом организованных (структурированных) данных и связей между ними. Иными словами, БД - это так называемое датологическое (от англ, data - данные) представление информации о предметной области. Если в состав БнД входит одна БД, банк принято называть локальным;если БД несколько - интегрированным.

Рисунок 10 - Основные компоненты БнД

 

СУБД - специальный комплекс программ и языков, посредством которого организуется централизованное управление базами данных и обеспечивается доступ к ним. В состав любой СУБД входят языки двух типов:1) язык описания данных (с его помощью описываются типы данных, их структура и связи); 2) язык манипулирования данными (его часто называют язык запросов к БД), предназначенный для организации работы с данными в интересах всех типов пользователей.

Словарь данных предназначен для хранения единообразной и централизованной информации обо всех ресурсах данных конкретного банка:

Ø об объектах, их свойствах и отношениях для данной ПрОбл;

Ø о данных, хранимых в БД (наименование; смысловое описание; структура; связи и т.п.);

Ø о возможных значениях и форматах представления данных;

Ø об источниках возникновения данных;

Ø о кодах защиты и разграничении доступа пользователей к данным и т. п.

Администратор баз данных - это лицо (группа лиц), реализующее управление БД. В этой связи сам БнД можно рассматривать как автоматизированную систему управления базами данных. Функции АБД являются долгосрочными; он координирует все виды работ на этапах создания и применения БнД. На стадии проектирования АБД выступает как идеолог и главный конструктор системы; на стадии эксплуатации он отвечает за нормальное функционирование БнД, управляет режимом его работы и обеспечивает безопасность данных.

Основные функции АБД:

Ø решать вопросы организации данных об объектах ПрОбл и установления связей между этими данными с целью объединения информации о различных объектах; согласовывать представления пользователей;

Ø координировать все действия по проектированию, реализации и ведению БД; учитывать текущие и перспективные требования пользователей; следить, чтобы БД удовлетворяли актуальным потребностям;

Ø решать вопросы, связанные с расширением БД в связи с изменением границ ПрОбл;

Ø разрабатывать и реализовывать меры по обеспечению защиты данных от некомпетентного их использования, от сбоев технических средств, по обеспечению секретности определенной части данных и разграничению доступа к ним;

Ø выполнять работы по ведению словаря данных; контролировать избыточность и противоречивость данных, их достоверность;

Ø следить за тем, чтобы БнД отвечал заданным требованиям по производительности, т. е. чтобы обработка запросов выполнялась за приемлемое время;

Ø выполнять при необходимости изменения методов хранения данных, путей доступа к ним, связей между данными, их форматов; определять степень влияния изменений в данных на всю БД;

Ø координировать вопросы технического обеспечения системы аппаратными средствами, исходя из требований, предъявляемых БД к оборудованию;

Ø координировать работы системных программистов, разрабатывающих дополнительное программное обеспечение для улучшения эксплуатационных характеристик системы;

Ø координировать работы прикладных программистов, разрабатывающих новые прикладные программы, и выполнять их проверку и включение в состав ПрОбл системы.

На рисунке 11 представлен типовой состав группы АБД, отражающий основные направления деятельности специалистов.

Рисунок 11 - Типовой состав группы АБД