Жизненный цикл базы данных реферат
Обновлено: 02.07.2024
Проектирование баз данных начинается со сбора концептуальных требований. Концептуальное требование — это одно данное (одно свойство объекта), которое будет храниться в базе данных. Концептуальные требования получают как от руководства фирмы, так и в основном от конечных пользователей, то есть от сотрудников, непосредственно работающих с базой данных. Кроме того, на этом этапе решается вопрос — какие действия по обработке данных должны выполняться в базе данных. База данных должна:
- удовлетворять требованиям заказчика и содержать сведения только о
тех объектах, которые интересуют заказчика;
- обладать приемлемым быстродействием, то есть пользователь
должен получать необходимые ему сведения за короткое время;
- иметь возможность последующего расширения без существенной
переделки, как самой базы данных, так и средств управления ею;
- не зависеть (или мало зависеть) от количества помещаемых в нее
- легко перестраиваться при изменении программной и аппаратной
- содержать только достоверные данные. Достоверность данных
должна обеспечиваться как при вводе новых данных, так и при редактировании уже имеющихся данных;
– доступ к данным должны иметь определенные лица.
Поскольку база данных является основным компонентом автоматизированной информационной системы, её жизненный цикл непрерывно связан с жизненным циклом АИС, с жизненным циклом программного обеспечения АИС. Жизненный цикл АИС, в целом, определяется как период времени, который начинается с момента принятия решений о необходимости создания АИС и заканчивается завершением её полной эксплуатации.
Рассмотрим некоторые этапы жизненного цикла БД.
1 Планирование разработки БД. Это подготовительные действия, позволяющие с максимально возможной эффективностью реализовать этапы жизненного цикла БД. На данном этапе решают следующие задачи:
— анализ функционирования автоматизируемого предприятия в соответствии с требованиями, предъявляемыми ему — определение бизнес—планов и целей предприятия с последующим выделением потребностей предприятия в информационных технологиях;
— анализ существующих на предприятии автоматизированных информационных систем с целью выявления их сильных и слабых сторон (однопользовательские системы, устаревшее программное обеспечение и т.п.);
— формулирование потребностей в новой АИС (определение всех недостатков существующих на рынке программного обеспечения подобных АИС, их высокая стоимость, высокая сложность их сопровождения и т.п.);
— разработка стандартов, определяющих технологию сбора данных, их форматов, определение состава требуемой технической документации, порядка проектирования и реализации.
2 Определение требований к системе. Это этап определения диапазона действия и границ разрабатываемой БД, состава её пользователей, областей применения.
— анализ и выбор направления совершенствования объекта управления в рамках предприятия;
— установление границ исследуемой области;
— связь разрабатываемой системы с существующими на предприятии АИС;
— выбор программно—технических средств;
— определение ограничения ресурсов на разработку;
— определение состава возможных будущих пользователей;
— определение направлений развития.
3 Сбор и анализ требований пользователей. Сбор и анализ информации о той части предприятия, работа которого будет поддерживаться с помощью создаваемой АИС. Необходимая для проектирования БД информация может быть собрана следующими способами:
— посредством опроса специалистов предприятия в наиболее важных областях его деятельности;
— с помощью наблюдения за деятельностью предприятия;
— посредством изучения документов, особенно тех, которые используются для сбора или представления информации – входных, выходных документов;
— за счет использования опыта проектирования других подобных систем;
— с помощью анкет. Например, проведение анкетного опроса руководителей подразделений, будущих пользователей БД. В связи с разным функциональным назначением подразделений, у руководителей может быть разное видение предметной области.
На этапе сбора и анализа требований пользователей полезно ответить на следующие вопросы:
в) Где происходят данные процессы? Территориально определяется положение компонентов, решается вопрос оптимального распределения данных (локальная, сетевая БД, БД уровня предприятия, распределенные БД).
г) Кто выполняет эти процессы? Рассматривается организационная структура предприятия – подчинение и зависимость подразделений.
д) Когда выполняется то или иное действие? Проясняется периодичность времени осуществляемых процессов, последовательность выполнения.
е) Почему эти действия выполняются? Определяется мотивация деятельности предприятия. Например: достижение наилучших соотношений "затраты – удобства" для клиентов; обеспечение успешной деятельности персонала; получение приемлемой прибыли; повышение доходов при автоматической обработке данных; получение более эффективного управления.
— организационная структура предприятия;
— описание существующих на предприятии информационных потоков, выделение автоматизируемых;
— описание структуры входных и выходных документов;
— функции, которые должны быть автоматизированы в рамках данной задачи;
— формализованное описание предметной области – классы объектов (сущности) и связи между ними;
— правила (бизнес – правила, семантические утверждения), ограничивающие предметную область;
— требования к программному обеспечению АИС;
— требования к техническому обеспечению АИС;
— сроки ввода в эксплуатацию АИС.
4 Этап проектирования (моделирования) БД. Это процесс создания проекта БД, предназначенной для поддержки функционирования АИС. Основные действия, производимые на этапе проектирования, это отображение словесного и естественного описания предметной области в схему внутренней модели БД.
Основными целями проектирования БД являются:
— представление данных и связей между ними, необходимых для всех областей применения БД и любых существующих групп пользователей;
— создание модели данных, способной поддерживать выполнение требуемой обработки данных;
— разработка предварительного варианта проекта, структура которого позволяет удовлетворить все основные требования, предъявляемые к производительности системы – например, ко времени реакции системы.
Любое проектирование – это поиск способа удовлетворения функциональных требований средствами имеющейся технологии с учетом заданных ограничений. Для каждого проекта существует ряд абсолютных требований, как правило, это:
— максимальное время, отпущенное на проект;
— максимальное количество денег, которое может быть потрачено;
— масса других неудобных требований и ограничений (недостаточная подготовка специалистов, отсутствие технического задания на проектирование, недопонимание сотрудников автоматизируемых подразделений сути автоматизации и т.п.).
5 Выбор целевой СУБД. Выбор может осуществляться в любой момент разработки базы данных, но строго до этапа проектирования логической структуры БД (до построения концептуальной даталогической модели БД). Выбор должен осуществляться при условии, что имеется вся необходимая информация о таких требованиях как: производительность системы; стратегия реализации ограничений целостности БД; уровень защищенности данных; архитектура вычислительной среды; необходимость параллельной обработки данных.
6 Разработка приложений. Это этап проектирования интерфейсов пользователей и прикладных программ для работы с БД. В жизненном цикле БД этот этап выполняется параллельно с проектированием БД. Между этими фазами должен постоянно происходить информационный обмен, перекрестные проверки между проектируемыми данными и выявленными функциями разрабатываемого приложения. Необходимо убедиться в том, что модель данных отражает потребности бизнеса, а модель функций использует данные из модели данных.
7 Создание БД. Этап физической реализации БД в среде выбранной СУБД. Включает в себя следующее:
— компиляцию команд ЯОД, описывающих БД и структуры объектов БД — создание пустой схемы БД;
— реализацию прикладных программ с помощью языков программирования (многие СУБД имеют встроенный язык);
— реализацию элементов прикладных программ на языке манипулирования данными (ЯМД) СУБД;
— разработку экранных форм для ввода—вывода информации, отчетов;
— реализацию мероприятий по защите данных, как правило, средствами ЯОД и ЯМД СУБД.
8 Конвертирование и загрузка данных из старой системы. Конвертирование и загрузка данных – перенос любых существующих данных в новую БД и модификация существующих приложений с целью организации совместной работы с новой БД. Этот этап выполняется только в том случае, если новая БД заменяет или включает данные старой, наследуемой БД. Для реализации подобных видов работ разрабатываются программы—конверторы. На этом этапе также осуществляется заполнение справочников БД, необходимых для обеспечения начала работы АИС.
9 Тестирование БД. Тестирование – процесс выполнения функций, объявленных в АИС, с целью выявления ошибок. Продумывается стратегия теста с использованием реальных данных. Если тестирование проведено успешно, оно обязательно вскроет ошибки в прикладных программах и, возможно, в структурах данных. Как правило, тестирование реализуется на отдельном оборудовании и тестовой БД. Если же тестирование осуществляется на реальных данных, то обязательно делается резервная копия БД.
По завершении этого этапа БД готова к эксплуатации.
10 Эксплуатация и сопровождение. На данном этапе проводится наблюдение за системой и поддержка её нормального функционирования. При этом выполняют следующие виды работ:
— контроль производительности системы. Если она падает, возможна дополнительная настройка или реорганизация БД (денормализация), оптимизация SQL запросов, создание дополнительных объектов БД (индексов);
— сопровождение и модернизация, в случае необходимости, элементов прикладных программ на языке манипулирования данными (ЯМД) СУБД;
— администрирование БД: проверка эффективности системы блокировок в параллельных процессах; осуществление мониторинга работы системы; создание резервных копий БД и т.п.
Начальные этапы эксплуатации БД должны осуществляться параллельно с бумажной обработкой информации на предприятии, либо параллельно с работой старой системы. Впоследствии возможна некоторое время работа двух (старой и новой) систем параллельно, затем окончательный переход на работу новой системы, модифицированной по результатам эксплуатации.
- Для учеников 1-11 классов и дошкольников
- Бесплатные сертификаты учителям и участникам
Жизненный цикл базы данных
Процесс, в ходе которого решается, какой вид будет у вновь создаваемой базы данных (БД), называется проектированием базы данных. На этапе проектирования необходимо предусмотреть все возможные действия, которые могут возникнуть на различных этапах жизненного цикла БД (рис. 1).
Проектирование информационных систем, включающих в себя базы данных, осуществляется на физическом и логическом уровнях. Решение проблем проектирования на физическом уровне во многом зависит от используемой СУБД, зачастую автоматизировано и скрыто от пользователей. В ряде случаев пользователю предоставляется возможность настройки отдельных параметров системы, которая не составляет большой проблемы.
В общем случае выделяют следующие этапы проектирования баз данных
Системный анализ и словесное описание информационных объектов предметной области.
Проектирование инфологической модели предметной области – частично формализованное описание объектов предметной области в терминах некоторой семантической модели.
Выбор и обоснование СУБД.
Датологическое или логическое проектирование БД, т.е. описание БД в терминах принятой датологической модели данных.
Физическое проектирование БД, т.е. выбор эффективного размещения БД на внешних носителях для обеспечения наиболее эффективной работы приложения.
Рис. 8. Этапы проектирования БД
Анализ предметной области
В общем случае существуют два подхода к выбору состава и структуры предметной области:
Предметный подход – когда информационные потребности будущих пользователей БД жестко не фиксируются. Они могут быть многоаспектными и весьма динамичными. В описании предметной области в этом случае включаются такие объекты и взаимосвязи, которые наиболее характерны и наиболее существенны для нее. БД, контролируемая при этом, называется предметной, то есть она может быть использована при решении множества разнообразных, заранее не определенных задач. Конструирование предметной БД в некотором смысле кажется гораздо более заманчивым, однако трудность всеобщего охвата предметной области с невозможностью конкретизации потребностей пользователей может привести к избыточно сложной схеме БД, которая для конкретных задач будет неэффективной.
На этапе анализа предметной области необходимо проанализировать запросы пользователей, выбрать информационные объекты и их характеристики и на основе анализа структурировать предметную область.
Анализ предметной области целесообразно разбить на три фазы:
анализ концептуальных требований и информационных потребностей;
выявление информационных объектов и связей между ними;
построение концептуальной модели предметной области и проектирование концептуальной схемы БД.
На этапе анализа концептуальных требований и информационных потребностей необходимо решить следующие задачи.
Анализ требований пользователей к БД (концептуальных требований), которые представляют собой список запросов с указанием их интенсивности и объемов данных. Эти сведения разработчики получают в диалоге с будущими пользователями БД. Здесь же выясняются требования к вводу, обновлению и корректировке информации. Требования пользователей уточняются и дополняются при анализе имеющихся и перспективных приложений.
Выявление имеющихся задач по обработке информации, которая должна быть представлена в БД (анализ приложений).
Выявление перспективных задач (перспективных приложений).
Документирование результатов анализа.
По результатам системного анализа предметной области строится модель " AS - IS " её деятельности (деятельности объекта автоматизации). Модель " AS - IS " может быть представлена в виде:
произвольного графа информационных потоков;
диаграммы потоков данных ( DFD );
последовательности р азличных видов UML - диаграмм
Разработчик базы данных должен выполнить анализ модели " AS - IS " и выявить недостатки в процессах обработки информации, существующие на объекте автоматизации, для устранения которых будет создаваться база данных.
Инфологическое моделирование
Вторая фаза анализа предметной области состоит в выборе информационных объектов, задании необходимых свойств для каждого объекта, выявлении связей между объектами, определении ограничений, накладываемых на информационные объекты, типы связей между ним, характеристики информационных объектов.
После того как определены информационные объекты предметной области, необходимо обозначит связи между ними. В ходе этого процесса необходимо ответить на следующие вопросы:
Какие типы связей между информационными объектами?
Какое имя можно присвоить каждому типу связей?
Каковы возможные типы связей, которые могут быть использованы впоследствии?
Попытка задать ограничения на объекты, их характеристики и связи приводит к необходимости ответа на следующие вопросы:
Какова область значений для числовых характеристик?
Каковы функциональные зависимости между характеристиками одного информационного объекта?
Какой тип отображения соответствует каждому типу связей?
Построение инфологической модели предметной области
Следующим этапом проектирования базы данных является концептуальная схема предметной области. В простых случаях для построения концептуальной схемы используют традиционные методы агрегации и обобщения.
При агрегации объединяются информационные объекты (элементы данных) в один в соответствии с семантическими связями между объектами.
При обобщении информационные объекты (элементы данных) объединяются в родовой объект. Выбор модели диктуется, прежде всего, характером предметной области и требованиями к БД. Другим немаловажным обстоятельством является независимость концептуальной модели от СУБД, которая должна быть выбрана после построения концептуальной схемы.
Выбор и обоснование конкретной СУБД
Одним из основных критериев выбора СУБД является оценка того, насколько эффективно внутренняя модель данных, поддерживаемая системой, способна описать концептуальную схему. Подавляющее большинство современных СУБД для ПЭВМ – реляционные.
Датологическое проектирование БД
После того, как выбор СУБД завершён, необходимо приступить к проектированию датологической модели базы данных. При формировании датологической схемы, каждая из определённых в концептуальной схеме сущностей отображается в таблицу, которая является одним отношением. При этом следует учитывать ограничения на размер таблиц, которые накладывает конкретная СУБД.
После определения информационных объектов предметной области и их свойств необходимо ответить на ряд вопросов:
На какие таблицы можно разбить данные, подлежащие хранению в БД?
Какое имя можно присвоить каждой таблице?
Какие наиболее интересные характеристики (с точки зрения пользователя) можно выделить?
Для каждой таблицы (если используется реляционная СУБД и модель данных) определяется:
все возможные ключи (первичные и вторичные),
для файлов – таблиц некоторых СУБД, например Clarion 5.5, определяются префиксы.
После того как спроектированы таблицы базы данных, выполняется их нормализация. Если все перечисленные действия для проектируемой базы данных выполнены, то можно построить её датологическую модель. Это можно выполнить вручную с помощью чертёжных инструментов, средствами редактора MS Word или какой – либо специальной утилиты, или CASE – технологии ( case - средства ERwin Computer Associates ).
Физическое проектирование БД
На данном этапе необходимо на реальном физическом носителе создать таблицы или файлы базы данных, входящие в состав её датологической модели, определить связи между ними. В терминах выбранной СУБД должен быть создан словарь базы данных. После чего можно приступить к проектированию приложения баз данных. Описать назначение и функции каждого модуля программы, представить описание алгоритмов, если такие имеются в программе.
Как и любой программный продукт, база данных обладает собственным жизненным циклом (ЖЦ БД). Главной составляющей в жизненном цикле БД является создание единой базы данных и программ, необходимых для ее работы. Жизненный цикл системы базы данных определяет и жизненный цикл всей информационной системы организации, поскольку база данных является фундаментальным компонентом информационной системы.
ЖЦ БД включает в себя следующие основные этапы:
· планирование разработки базы данных;
· определение требований к системе;
· сбор и анализ требований пользователей;
· проектирование базы данных:
· концептуальное проектирование базы данных;
· логическое проектирование базы данных;
· физическое проектирование базы данных;
· эксплуатация и сопровождение.
Планирование разработки базы данных
Содержание данного этапа – разработка стратегического плана, в процессе которой осуществляется предварительное планирование конкретной системы управления базами данных. Планирование разработки базы данных состоит в определении трех основных компонентов: объема работ, ресурсов и стоимости проекта. Планирование разработки БД должно быть связано с общей стратегией построения информационной системы организации. Важной частью разработки стратегического плана является проверка осуществимости проекта, состоящая из проверки технологической осуществимости, проверки операционной осуществимости, проверки экономической целесообразности осуществления проекта.
Определение требований к системе
На данном этапе необходимо определить диапазон действия приложения БД, состав его пользователей и области применения. Определение требований включает выбор целей БД, выяснение информационных потребностей различных отделов и руководителей фирмы и требований к оборудованию и программному обеспечению. При этом также требуется рассмотреть вопрос, следует ли создавать распределенную базу данных или же централизованную, и какие в рассматриваемой ситуации понадобятся коммуникационные средства.
Сбор и анализ требований пользователей
Этот этап является предварительным этапом концептуального проектирования базы данных. Проектирование базы данных основано на информации о той части организации, которая будет обслуживаться базой данных. Информационные потребности выясняются с помощью анкет, опросов менеджеров и работников фирмы, с помощью наблюдений за деятельностью предприятия, а также отчетов и форм, которыми фирма пользуется в текущий момент.
Проектирование базы данных
Полный цикл разработки БД включает концептуальное, логическое и физическое ее проектирование. Основными целями проектирования базы данных являются:
· представление данных и связей между ними, необходимых для всех основных областей применения данного приложения и любых существующих групп его пользователей;
· создание модели данных, способной поддерживать выполнение любых требуемых транзакций обработки данных;
· разработка предварительного варианта проекта, структура которого позволяет удовлетворить требования, предъявляемые к производительности системы.
В создании БД как модели предметной области выделяют:
· объектную (предметную) систему, предъявляющую фрагмент реального мира;
· информационную систему, описывающую некоторую объектную систему;
· даталогическую систему, представляющую информационную систему с помощью данных.
Оптимальная модель данных должна удовлетворять таким критериям, как структурная достоверность, простота, выразительность, отсутствие избыточности, расширяемость, целостность, способность к совместному использованию.
Разработка приложений
Параллельно с проектированием системы БД выполняется разработка приложений. Главные составляющие данного процесса – это проектирование транзакций и пользовательского интерфейса.
Реализация
На данном этапе осуществляется физическая реализация базы данных и разработанных приложений, позволяющих пользователю формулировать требуемые запросы к БД и манипулировать данными в БД. На этом этапе реализуются также используемые приложением средства защиты базы данных и поддержки ее целостности. Реализация этого, а также и более ранних этапов проектирования БД может осуществляться с помощью инструментов автоматизированного проектирования и создания программ, которые принято называть CASE-инструментами. Использование CASE-инструментов способствует повышению производительности труда разработчиков и обеспечению эффективности самой разрабатываемой системы.
Загрузка данных
На этом этапе созданные в соответствии со схемой базы данных пустые файлы, предназначенные для хранения информации, должны быть заполнены данными. Наполнение базы данных может протекать по-разному, в зависимости от того, создается ли база данных вновь или новая база данных предназначена для замены старой.
В первом случае для ввода информации используются созданные в процессе проектирования БД удобные специальные формы, которые позволят администратору базы данных занести в базу заранее подготовленные данные.
Если же новая база данных предназначена для замены старой, то возникает проблема переноса данных в новую систему, причем очень часто с преобразованием формата их представления. Данная задача получила название – конвертирование данных. В настоящее время любая система управления базами данных имеет утилиту загрузки уже существующих файлов в новую базу данных.
Тестирование
Тщательное тестирование должен проходить любой программный продукт тем более такой, как прикладные программы информационной системы. Стратегия тестирования должна предполагать использование реальных данных и должна быть построена таким образом, чтобы весь процесс выполнялся строго последовательно и методически правильно. Помимо обнаружения имеющихся в прикладных программах и, возможно, в структурах базы данных ошибок, сбор статистических данных на стадии тестирования позволяет установить показатели надежности и качества созданного программного обеспечения.
Данный методический материал содержит презентацию " Жизненный цикл БД" по дисциплине "Системы управления базами данных". Полезен при изучении дисциплины МДК.03.02 " Системы управления базами данных" специальности 09.02.01 СПО углубленной подготовки.
Жизненный цикл БД
БД это программный продукт, который обладает жизненным циклом.
Некоторые этапы являются сложными: например проектирование БД . Здесь выделяют: концептуальное проектирование БД, логическое проектирование, физическое проектирование.
На этапе разработки приложения выделяют проектирование пользовательского интерфейса и проектирование транзакций.
На этапе эксплуатации выделяют:
- анализ функционирования и поддержка исходного варианта БД;
- адаптация, модернизация и поддержка переработанных вариантов. Планирование разработки БД состоит из: объема работ; ресурсов; и стоимости проекта.
Определение требований включает выбор цели БД, выяснение информационных потребностей, требований к оборудованию и программному обеспечению. Сбор и анализ требований пользователя является предварительным этапом концептуального проектирования.
На данном этапе необходимо создать модель движения данных материальных объектов и уяснить процесс документооборота, по каждому документу необходимо установить периодичность использования. Определять данные необходимо для выполнения выделенных функций.
Разработка структуры БД ведется на основании требований пользователя. Результатом проектирования БД является структура БД состоящая из логических и физических документов и руководством для прикладных программистов.
Развитие БД во времени называют жизненным циклом.
Основными целями проектирования БД, является:
- создание модели данных, которые способны поддерживать выполнение любых операций по обработки данных.
- представление данных и связи между ними необходимых для всех областей применения.
- разработка предварительного варианта проекта,
структура которого позволяет удовлетворить требования предъявляемые к производительности систем
В создание БД как модели предметной области выделяют:
- объектную (предметную)систему, представляющую фрагмент реального мира;
- информационную, описывающую некоторую объектную систему;
- датологическую систему, представляющую информационную систему с помощью данных.
Оптимальная модель данных должна удовлетворять таким критериям как структурная достоверность, простота, выразительность, отсутствие избыточности, расширяемость, целостность, способность к совместному использованию.
Различают 3 уровня абстракции в описании данных:
- концептуальный уровень;
- физический уровень;
- логический уровень .
На концептуальном уровне описываются: объекты, атрибуты, значения данных. Концептуальная модель создается на первом этапе проектирование и использование для исследования понятий проблемной области с точки зрения заказчика. Построение концептуальной модели происходит в определённом порядке. Сначала создаются подробные модели пользования, модели данных, затем они интегрируются в концептуальную модель данных. Существует два основных подхода к проектированию Б.Д. : нисходящий, восходящий.
При восходящем подходе работа начинается с нижних уровней, то есть с определения атрибутов, которые в результате анализа группируются в отношения.
В построении общей концептуальной схемы БД выделяют ряд этапов:
- Выделение локального представления каждого этапа. Каждое такое представление проектируется как под задача.
- Формулирование объектов, описывающих локальную предметную область БД, и описание атрибутов, составляющих структуру каждого объекта.
- Выделение ключевых атрибутов.
- Спецификация связей между объектами. Удаление избыточных связей.
- Анализ и добавление не ключевых атрибутов.
- Объединение локальных представлений.
Созданная концептуальная модель данных является источником информации для логического проектирования .
Логическое проектирование БД
При логическом проектировании создаются логические модели данных.
Логическая модель, отражающая особенности представления о функциях предприятия многих пользователей называют глобальной логической моделью данных .
Для её создание существует два подхода: централизованный подход и подход на основе интеграции представления . Централизованный подход применяется для небольших БД и завершающим моментом является образование единого списка требований, используя объединенный список всех типов пользователей.
При втором подходе осуществляется слияние отдельных локальных логических моделей данных отражающих представление разных групп пользователей в единую глобальную логическую модель данных всего предприятия.
В процессе разработки логической модели данные должны постоянно подвергать проверке пользователя и на отсутствие избыточных данных.
Концептуальное и логическое проектирование - это итерационные процессы которые включают в себя ряд уточнений, продолжающихся до тех пор пока не будет получены наиболее приемлемые результаты.
Физическое проектирование БД
Целью проектирования на данном этапе является создание описания, СУБД - ориентированной модели БД. Физические модели проектируют внутреннею схему БД.
Действия, выполняемые на этом этапе специфичны для различных моделей данных, поэтому их сложно обобщить.
Так для реляционной модели с помощью физических моделей изображают таблицы данных, атрибуты таблиц и отношения между ними.
Читайте также: