Тема 2. Пользователи баз данных и банков данных. (1 час)
Пользователи баз и банков данных.
Основные функции администратора БД.
Как любой программно-организационно-технический комплекс, банк данных существует во времени и в пространстве. Он имеет определенные стадии своего развития:
Проектирование.
Реализация.
Эксплуатация;
Модернизация и развитие.
Полная реорганизация.
На каждом этапе своего существования с банком данных связаны разные категории пользователей.
Определим основные категории пользователей и их роль в функционировании банка данных:
Конечные пользователи. Это основная категория пользователей, в интересах которых и создается банк данных. В зависимости от особенностей создаваемого банка данных круг его конечных пользователей может существенно различаться. Это могут быть случайные пользователи, обращающиеся к БД время от времени за получением некоторой информации, а могут быть регулярные пользователи. В качестве случайных пользователей могут рассматриваться, например, возможные клиенты вашей фирмы, просматривающие каталог вашей продукции или услуг с обобщенным или подробным описанием того и другого. Регулярными пользователями могут быть ваши сотрудники, работающие со специально разработанными для них программами, которые обеспечивают автоматизацию их деятельности при выполнении своих должностных обязанностей. Например, менеджер, планирующий работу сервисного отдела компьютерной фирмы, имеет в своем распоряжении программу, которая помогает ему планировать.и распределять текущие заказы, контролировать ход их выполнения, заказывать на складе необходимые комплектующие для новых заказов. Главный принцип состоит в том, что от конечных пользователей не должно требоваться каких-либо специальных знаний в области вычислительной техники и языковых средств.
Администраторы банка данных. Это группа пользователей, которая на начальной стадии разработки банка данных отвечает за его оптимальную организацию с точки зрения одновременной работы множества конечных пользователей, на стадии эксплуатации отвечает за корректность работы данного банка информации в многопользовательском режиме. На стадии развития и реорганизации эта группа пользователей отвечает за возможность корректной реорганизации банка без изменения или прекращения его текущей эксплуатации.
Разработчики и администраторы приложений. Это группа пользователей, которая функционирует во время проектирования, создания и реорганизации банка данных. Администраторы приложений координируют работу разработчиков при разработке конкретного приложения или группы приложений, объединенных в функциональную подсистему. Разработчики конкретных приложений работают с той частью информации из базы данных, которая требуется для конкретного приложения.
Не в каждом банке данных могут быть выделены все типы пользователей. Мы уже знаем, что при разработке информационных систем с использованием настольных СУБД администратор банка данных, администратор приложений и разработчик часто существовали в одном лице. Однако при построении современных сложных корпоративных баз данных, которые используются для автоматизации всех или большей части бизнес-процессов в крупной фирме или корпорации, могут существовать и группы администраторов приложений, и отделы разработчиков. Наиболее сложные обязанности возложены на группу администратора БД.
Рассмотрим их более подробно.
В составе группы администратора БД должны быть:
системные аналитики;
проектировщики структур данных и внешнего по отношению к банку данных информационного обеспечения;
проектировщики технологических процессов обработки данных;
системные и прикладные программисты;
операторы и специалисты по техническому обслуживанию.
Если речь идет о коммерческом банке данных, то важную роль здесь играют специалисты по маркетингу.
Основные функции группы администратора БД
Анализ предметной области: описание предметной области, выявление ограничений целостности, определение статуса (доступности, секретности) информации, определение потребностей пользователей, определение соответствия «данные—пользователь», определение объемно-временных характеристик обработки данных.
Проектирование структуры БД: определение состава и структуры файлов БД и связей между ними, выбор методов упорядочения данных и методов доступа к информации, описание БД на языке описания данных (ЯОД).
Задание ограничений целостности при описании структуры БД и процедур обработки БД:
задание декларативных ограничений целостности, присущих предметной области;
определение динамических ограничений целостности, присущих предметной области в процессе изменения информации, хранящейся в БД;
определение ограничений целостности, вызванных структурой БД;
разработка процедур обеспечения целостности БД при вводе и корректировке данных;
определение ограничений целостности при параллельной работе пользователей в многопользовательском режиме.
Первоначальная загрузка и ведение БД:
разработка технологии первоначальной загрузки БД, которая будет отличаться от процедуры модификации и дополнения данными при штатном использовании базы данных;
разработка технологии проверки соответствия введенных данных реальному состоянию предметной области. База данных моделирует реальные объекты некоторой предметной области и взаимосвязи между ними, и на момент начала штатной эксплуатации эта модель должна полностью соответствовать состоянию объектов предметной области на данный момент времени;
в соответствии с разработанной технологией первоначальной загрузки может понадобиться проектирование системы первоначального ввода данных.
Защита данных:
определение системы паролей, принципов регистрации пользователей, создание групп пользователей, обладающих одинаковыми правами доступа к данным;
разработка принципов защиты конкретных данных и объектов проектирования; разработка специализированных методов кодирования информации при ее циркуляции в локальной и глобальной информационных сетях;
разработка средств фиксации доступа к данным и попыток нарушения системы защиты;
тестирование системы защиты;
исследование случаев нарушения системы защиты и развитие динамических методов защиты информации в БД.
Обеспечение восстановления БД:
разработка организационных средств архивирования и принципов восстановления БД;
разработка дополнительных программных средств и технологических процессов восстановления БД после сбоев.
Анализ обращений пользователей БД: сбор статистики по характеру запросов, по времени их выполнения, по требуемым выходным документам
Анализ эффективности функционирования БД:
анализ показателей функционирования БД;
планирование реструктуризации (изменение структуры) БД и реорганизации БнД.
Работа с конечными пользователями:
сбор информации об изменении предметной области;
сбор информации об оценке работы БД;
обучение пользователей, консультирование пользователей;
разработка необходимой методической и учебной документации по работе конечных пользователей.
Подготовка и поддержание системных средств:
анализ существующих на рынке программных средств и анализ возможности и необходимости их использования в рамках БД;
разработка требуемых организационных и программно-технических мероприятий по развитию БД;
проверка работоспособности закупаемых программных средств перед подключением их к БД;
курирование подключения новых программных средств к БД.
11. Организационно-методическая работа по проектированию БД:
выбор или создание методики проектирования БД;
определение целей и направления развития системы в целом;
планирование этапов развития БД;
разработка общих словарей-справочников проекта БД и концептуальной модели;
стыковка внешних моделей разрабатываемых приложений;
курирование подключения нового приложения к действующей БД;
обеспечение возможности комплексной отладки множества приложений, взаимодействующих с одной БД.
Тема 3. Жизненный цикл баз данных. (2 часа)
Этапы жизненного цикла БД.
Модели жизненного цикла.
Одним из базовых понятий проектирования БД является понятие их жизненного цикла. Жизненный цикл БД включает жизненный цикл информации, жизненный цикл информационных продуктов (программного обеспечения) и услуг, а также жизненный цикл ИС.
Жизненный цикл информации состоит из её появления, существования и исчезновения.
Жизненный цикл информационных систем (как и использования компьютерных программ) – это различные их состояния, начиная с момента возникновения необходимости в данной ИС и заканчивая моментом её полного выхода из употребления у всех пользователей.
Жизненный цикл существования программного продукта (БД) является непрерывным процессом. Разработка БД охватывает все работы по их созданию. Концепция жизненного цикла продукта, услуги или системы подразумевает, что они ограниченны, по крайней мере, во времени. Особенностью разработки программного продукта является принятие решений на начальных этапах с их реализацией на последующих этапах. При этом важно оценить необходимые для разработки программного продукта материальные, трудовые и финансовые ресурсы, ориен-тировочные длительности основных этапов его жизненного цикла.
Традиционно выделяются следующие основные этапы жизненного цикла программного обеспечения:
анализ требований,
проектирование,
кодирование (программирование),
тестирование и отладка,
эксплуатация и сопровождение.
Разработка БД охватывает все работы по их созданию.
К основным этапам жизненного цикла БД относятся: отладка, тестирование, анализ требований, эксплуатация, кодирование, проектирование, сопровождение. При этом программный продукт может создаваться даже если на него нет заказа.
Под моделью ЖЦ понимается структура, определяющая последовательность выполнения и взаимосвязи процессов, действий и задач на протяжении всего ЖЦ.
К основным (базовым) моделям жизненного цикла относят модели: каскад («водопад»), поэтапная и спираль («водоворот»). Важным аспектом проектирования БД является возможность осуществлять тестирование системы непосредственно в процессе ее разработки. Не все модели жизненного цикла БД позволяют это делать.
В каскадной модели переход на следующий этап означает полное завершение работ на предыдущем этапе.
В спиральной модели переход на следующий этап означает создание прототипа разрабатываемого продукта, создание версии разрабатываемого продукта, уточнение характеристик предыдущего этапа.
Наиболее короткий период разработки программного продукта имеет спиральная модель, а наиболее длительный период разработки БД имеет каскадная модель жизненного цикла.
Каскадная модель применяется при разработке небольших проектов и при решении отдельных задач.
Эксплуатация БД включает работы по ее внедрению в том числе конфигурирование БД и рабочих мест пользователей, обеспечение эксплуатационной документацией, проведение обучения персонала и т.д., и непосредственно эксплуатацию, в том числе локализацию проблем и устранение причин их возникновения, модификацию в рамках установленного регламента, подготовку предложений по совершенствованию, развитию и модернизации БД.
Разработчики стремятся сделать максимально возможным период жизненного цикла информационных продуктов и услуг. Для большинства современных компьютерных программ длительность жизненного цикла равна двум–трём годам, хотя встречаются программы, существующие десять и более лет. Увеличить длительность жизненного цикла БД можно, если регулярно осуществлять маркетинговые мероприятия по её поддержке, изменения в БД и программных услугах; если уменьшить цену на БД, провести модификацию БД и др.
Увеличить длительность жизненного цикла БД можно, если регулярно осуществлять маркетинговые мероприятия по её поддержке, изменения в БД и программных услугах; если уменьшить цену на БД, провести модификацию БД и др.
Раздел 2 Проектирование баз данных (4 часа)
Тема 1 Классификация моделей данных (1 час)
Модели БД.
Документальные БД. Фактографические БД.
Классификация моделей данных.
Одними из основополагающих в концепции баз данных являются обобщенные категории «данные» и «модель данных».
Понятие «данные» в концепции баз данных - это набор конкретных значений, параметров, характеризующих объект, условие, ситуацию или любые другие факторы. Данные не обладают определенной структурой, данные становятся информацией тогда, когда пользователь задает им определенную структуру, то есть осознает их смысловое содержание. Поэтому центральным понятием в области баз данных является понятие модели. Не существует однозначного определения этого термина, у разных авторов эта абстракция определяется с некоторыми различиями, но тем не менее можно выделить нечто общее в этих определениях.
Модель данных - это некоторая абстракция, которая, будучи приложима к конкретным данным, позволяет пользователям и разработчикам трактовать их уже как информацию, то есть сведения, содержащие не только данные, но и взаимосвязь между ними.
На рис. 3 представлена классификация моделей данных.
В соответствии с рассмотренной ранее трехуровневой архитектурой мы сталкиваемся с понятием модели данных по отношению к каждому уровню. И действительно, физическая модель данных оперирует категориями, касающимися организации внешней памяти и структур хранения, используемых в данной операционной среде. В настоящий момент в качестве физических моделей используются различные методы размещения данных, основанные на файловых структурах: это организация файлов прямого и последовательного доступа, индексных файлов и инвертированных файлов, файлов, использующих различные методы хэширования, взаимосвязанных файлов. Кроме того, современные СУБД широко используют страничную организацию данных. Физические модели данных, основанные на страничной организации, являются наиболее перспективными.
Рисунок 3 - Классификация моделей данных
Наибольший интерес вызывают модели данных, используемые на концептуальном уровне. По отношению к ним внешние модели называются подсхемами и используют те же абстрактные категории, что и концептуальные модели данных.
Кроме трех рассмотренных уровней абстракции при проектировании БД существует еще один уровень, предшествующий им. Модель этого уровня должна выражать информацию о предметной области в виде, независимом от используемой СУБД. Эти модели называются инфологическими, или семантическими, и отражают в естественной и удобной для разработчиков и других пользователей форме информационно-логический уровень абстрагирования, связанный с фиксацией и описанием объектов предметной области, их свойств и их взаимосвязей.
Инфологические модели данных используются на ранних стадиях проектирования для описания структур данных в процессе разработки приложения, а дата логические модели уже поддерживаются конкретной СУБД.
Документальные модели данных соответствуют представлению о слабоструктурированной информации, ориентированной в основном на свободные форматы документов, текстов на естественном языке.
Модели, основанные на языках разметки документов, связаны прежде всего со стандартным общим языком разметки - SGML (Standart Generalised Markup Language), который был утвержден ISO в качестве стандарта еще в 80-х годах. Этот язык предназначен для создания других языков разметки, он определяет допустимый набор тегов (ссылок), их атрибуты и внутреннюю структуру документа. Контроль за правильностью использования тегов осуществляется при помощи специального набора правил, называемых DTD-описаниями, которые используются программой клиента при разборе документа. Для каждого класса документов определяется свой набор правил, описывающих грамматику соответствующего языка разметки. С помощью SGML можно описывать структурированные данные, организовывать информацию, содержащуюся в документах, представлять эту информацию в некотором стандартизованном формате. Но ввиду некоторой своей сложности SGML использовался в основном для описания синтаксиса других языков (наиболее известным из которых является HTML), и немногие приложения работали с SGML-документами напрямую.
Гораздо более простой и удобный, чем SGML, язык HTML позволяет определять оформление элементов документа и имеет некий ограниченный набор инструкций - тегов, при помощи которых осуществляется процесс разметки. Инструкции HTML в первую очередь предназначены для управления процессом вывода содержимого документа на экране программы-клиента и определяют этим самым способ представления документа, но не его структуру. В качестве элемента гипертекстовой базы данных, описываемой HTML, используется текстовый файл, который может легко передаваться по сети с использованием протокола HTTP. Эта особенность, а также то, что HTML является открытым стандартом и огромное количество пользователей имеет возможность применять возможности этого языка для оформления своих документов, безусловно, повлияли на рост популярности HTML и сделали его сегодня главным механизмом представления информации в Интернете.
Однако HTML сегодня уже не удовлетворяет в полной мере требованиям, предъявляемым современными разработчиками к языкам подобного рода. И ему на смену был предложен новый язык гипертекстовой разметки, мощный, гибкий и, одновременно с этим, удобный язык XML. В чем же заключаются его достоинства?
XML (Extensible Markup Language) - это язык разметки, описывающий целый класс объектов данных, называемых XML-документами. Он используется в качестве средства для описания грамматики других языков и контроля за правильностью составления документов. То есть сам по себе XML не содержит никаких тегов, предназначенных для разметки, он просто определяет порядок их создания.
Тезаурусные модели основаны на принципе организации словарей, содержат определенные языковые конструкции и принципы их взаимодействия в заданной грамматике. Эти модели эффективно используются в системах-переводчиках, особенно многоязыковых переводчиках. Принцип хранения информации в этих системах и подчиняется тезаурусным моделям.
Дескрипторные модели - самые простые из документальных моделей, они широко использовались на ранних стадиях использования документальных баз данных. В этих моделях каждому документу соответствовал дескриптор - описатель. Этот дескриптор имел жесткую структуру и описывал документ в соответствии с теми характеристиками, которые требуются для работы с документами в разрабатываемой документальной БД. Например, для БД, содержащей описание патентов, дескриптор содержал название области, к которой относился патент, номер патента, дату выдачи патента и еще ряд ключевых параметров, которые заполнялись для каждого патента. Обработка информации в таких базах данных велась исключительно по дескрипторам, то есть по тем параметрам, которые характеризовали патент, а не по самому тексту патента.
|
