Создание базы данных этапов проектирования

3. Нормализация таблиц. Для правильного выполнения нормализации  проектировщик должен глубоко  изучить семантику и особенности  использования данных. На этом  шаге он проверяет корректность  структуры таблиц, созданных на  предыдущем шаге, посредством применения  к ним процедуры нормализации. Эта процедура была описана  в параграфе 1.5. Она заключается  в приведении каждой  из таблиц, по крайней мере, к  3НФ. В результате нормализации получается очень гибкий проект базы данных, позволяющий легко вносить в нее нужные расширения.

4. Проверка логической  модели данных  на предмет возможности  выполнения всех транзакций, предусмотренных  пользователями. Транзакция – это  набор действий, выполняемых отдельным  пользователем или прикладной  программой с целью изменения  содержимого базы данных. Так,  примером транзакции в проекте  БАНК может быть передача права  распоряжаться счетами некоторого  клиента другому клиенту. В  этом случае в базу данных  потребуется внести сразу несколько  изменений. Если во время выполнения  транзакции произойдет сбой в  работе компьютера, то база данных  окажется в противоречивом состоянии,  так как некоторые изменения  уже будут внесены, а остальные  еще нет. Поэтому все частичные  изменения должны быть отменены  для возвращения базы данных  в прежнее непротиворечивое состояние.

Перечень транзакций определяется действиями пользователей  в предметной области. Используя ER-модель, словарь данных и установленные  связи между первичными и внешними ключами, производится попытка выполнить  все необходимые операции доступа  к данным вручную. Если какую-либо операцию выполнить вручную не удается, то составленная логическая модель данных является неадекватной и содержит ошибки, которые надо устранить. Возможно, они  связаны с пропуском в модели сущности, связи или атрибута.

5. Определение требований  поддержки целостности данных  и их документирование. Эти требования  представляют собой ограничения,  которые вводятся с целью предотвратить  помещение в базу данных противоречивых  данных. На этом шаге вопросы  целостности данных освещаются  безотносительно к конкретным  аспектам ее реализации. Должны  быть рассмотрены следующие типы ограничений:

· обязательные данные. Выясняется, есть ли атрибуты, которые не могут иметь Null-значений;

· ограничения для  значений атрибутов. Определяются допустимые значения для атрибутов;

· целостность сущностей. Она достигается, если первичный  ключ сущности не содержит Null-значений;

· ссылочная целостность. Она понимается так, что значение внешнего ключа должно обязательно  присутствовать в первичном ключе  одной из строк таблицы для  родительской сущности;

· ограничения, накладываемые  бизнес-правилами. Например, в случае с проектом БАНК может быть принято  правило, запрещающее клиенту распоряжаться, скажем, более чем тремя счетами.

Сведения обо всех установленных ограничениях целостности  данных помещаются в словарь данных.

6. Создание окончательного  варианта логической модели данных  и обсуждение его с пользователями. На этом шаге подготавливается  окончательный вариант  ER-модели, представляющей логическую модель данных. Сама модель и обновленная документация, включая словарь данных и реляционную схему связи таблиц, представляется для просмотра и анализа пользователям, которые должны убедиться, что она точно отображает предметную область.

Физическое  проектирование - определение особенностей хранения данных, методов доступа и т.д.

Процедуры физического проектирования

Цель  этапа физического  проектирования – описание конкретной реализации базы данных, размещаемой во внешней памяти компьютера. Это описание структуры хранения данных и эффективных методов доступа к данным базы. При логическом проектировании отвечают на вопрос – что надо сделать, а при физическом – выбирается способ, как это сделать. Процедуры физического проектирования следующие.

1. Проектирование таблиц  базы данных средствами  выбранной СУБД. Осуществляется выбор реляционной СУБД, которая будет использоваться для создания базы данных, размещаемой на машинных носителях. Глубоко изучаются ее функциональные возможности по проектированию таблиц. Затем выполняется проектирование таблиц и схемы их связи в среде СУБД. Подготовленный проект базы данных описывается в сопровождаемой документации.

2. Реализация бизнес-правил  в среде выбранной  СУБД. Обновление информации в таблицах может быть ограничено бизнес-правилами. Способ их реализации  зависит от выбранной СУБД. Одни системы для реализации требований предметной области предлагают больше возможностей, другие – меньше. В некоторых системах вообще отсутствует поддержка реализации бизнес-правил. В таком случае разрабатываются приложения для реализации их ограничений.

Все решения, принятые в связи с реализацией бизнес-правил предметной области, подробно описываются  в сопроводительной документации.

3. Проектирование физической  организации базы  данных. На этом шаге выбирается наилучшая файловая организация для таблиц. Выявляются транзакции, которые будут выполняться в проектируемой базе данных, и выделяются наиболее важные из них. Анализируется пропускная способность транзакций – количество транзакций, которые могут быть обработаны за заданный интервал времени, и время ответа – промежуток времени, необходимый для выполнения одной транзакции. Стремятся к повышению пропускной способности транзакций и уменьшению времени ответа. На основании указанных показателей принимаются решения об оптимизации производительности базы данных путем определения индексов в таблицах, ускоряющих выборку данных из базы, или снижения требований к уровню нормализации таблиц. Проводится оценка дискового объема памяти, необходимого для размещения создаваемой базы данных. Стремятся к его минимизации.

Принятые решения  по изложенным вопросам документируются.

4. Разработка  стратегии  защиты базы данных. База данных представляет собой ценный корпоративный ресурс, и организации ее защиты уделяется большое внимание.  Для этого проектировщики должны иметь полное и ясное представление обо всех средствах защиты, предоставляемых выбранной СУБД.

5. Организация мониторинга  функционирования  базы данных и  ее настройка.  После создания физического проекта базы данных организуется непрерывное слежение за ее функционированием.  Полученные сведения об уровне производительности базы данных используются для ее настройки. Для этого привлекаются и средства выбранной СУБД.

Решения о внесении любых изменений в функционирующую  базу данных должны быть обдуманными  и всесторонне взвешенными. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  основные принципы проектирования Базы данных

Процесс проектирования ИС состоит из

сбора данных;

составления частных  ЛПП;

унификации пересекающихся эпизодов;

составления ГПП;

формирования модели предметной области (инфологическое проектирование);

составления схемы  с учетом используемого СУБД (концептуальное проектирование);

физического проектирования.

 Инфологическое  моделирование 

Приступая к следующему этапу проектирования, необходимо помнить, что решаемая задача составляет только часть предметной области. Если мы хотим  построить гибкую легко наращиваемую систему, то в первую очередь следует  выделить наименьший неделимый, в пределах нашей задачи, объект описания (минимальный  объект описания). Невозможно управлять  городским пассажирским потоком, не отслеживая передвижение каждого отдельного человека. Сложно, или скорее невозможно, составить школьный журнал, если вся  информация об ученике будет собрана  в единственный объект.

   Однако, как жизнь невозможна без законов, так и моделирование не существует без правил. На данном этапе проектирования предметная область представляется моделью, выполненной без ориентации на используемые в дальнейшем программные и технические средства - инфологической моделью.

Какими же средствами воспользоваться для составления  инфологического описания предметной области? На этот вопрос нет однозначного ответа.         Существует несколько методик, и соответственно применяются разные инструментальные средства. Составляемая модель должна быть проста, наглядна, содержать все сведения для дальнейших этапов проектирования, легко преобразовываться в модели баз данных для распространенных СУБД. Исходя из этих требований, в описываемой методике проектирования используется модель, названная «сущность-связь» (или «объекты-связи»).

Модель «сущность-связь» позволяет представлять объекты  предметной области и отношения  между ними, т.е. позволяет описывать  структуру предметной области. Она  определяется в терминах: сущность, атрибут, связь.

Сущность - представление (абстракция) реально существующего объекта, процесса или явления. Наименование сущности должно быть уникально во всей модели.

Тип сущности - определяет набор однородных объектов.

Экземпляр сущности - конкретный объект из этого набора.

Атрибут - свойство сущности (объекта). Его имя должно быть уникально в рамках одной сущности.

Экземпляр атрибута - конкретное значение свойства.

Идентифицирующий  атрибут (идентифицирующая совокупность атрибутов, ИСА) - атрибут (несколько атрибутов), значение которого определяет уникальность экземпляра сущности.

Связь позволяет моделировать отношения между объектами предметной области. Наименование связи должно быть уникально во всей модели.

Теперь попытаемся составить полную инфологическую модель задачи «Школьный журнал». Для этого  перечислим те правила, которым должна удовлетворять модель «сущность-связь»:

Модель должна давать полное представление о предметной области.

Должны быть перечислены  все необходимые для реализации задачи сущности и их атрибуты соответственно.

Имена сущностей  должны быть уникальны.

Имена атрибутов  в пределах одной сущности должны быть уникальны.

Мы должны гарантировать  однозначную трактовку модели.

В каждой сущности должна быть выделена идентифицирующая совокупность атрибутов.

Модель должна быть гибкой, т.е. при возникновении новых  задач расширяться без существенных изменений существующей модели.

Представленная на рисунке ниже модель позволяет решить основные задачи школьного журнала. Она является одним из многих возможных  вариантов решения. Ее составление  шло для вымышленной школы. Более  того, представленная модель не в полной мере отвечает требованию гибкости. Мы не можем ученику по одному предмету выставить сразу несколько оценок. Обойти такое ограничение можно  введением абстрактного атрибута «№ оценки». Этот атрибут не несет смысловой  нагрузки, кроме количественной, однако, определив его как идентифицирующий, мы избежим трудностей при выставлении  оценок.

Сущность «Ученик» содержит все личные данные учащегося.

Сущность «Кабинет»  содержит информацию о техническом  уровне, состоянии, количестве мест.

Сущность «Преподаватель»  содержит информацию об уровне подготовки, заслугах, разряде и личных данных учителя.

Сущность «Оценка» содержит информацию об оценке, полученной учеником по определенному предмету, выставленную преподавателем в конкретный день. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Литература:

- Дейт К. Дж. Введение в системы баз данных = Introduction to Database Systems. — 8-е изд. — М.: «Вильямс», 2006. — 1328 с. — ISBN 0-321-19784-4

- Кузнецов С. Д. Основы баз данных. — 2-е изд. — М.: Интернет-Университет Информационных Технологий; БИНОМ. Лаборатория знаний, 2007. — 484 с. — ISBN 978-5-94774-736-2

- http://www.online-academy.ru/demo/access/urok1/teor/teor2.htm