Projektowanie bazy danych

Planowanie i projektowanie bazy danych : System informacyjny – to zestaw środków i zasobów, które pozwalają na gromadzenie informacji, zarządzanie i sterowanie nimi oraz ich rozpowszechnianie w obrębie instytucji. Baza danych jest podstawowym składnikiem systemu informacyjnego, dlatego jej powstawanie i późniejsze wykorzystanie powinny być widziane z perspektywy szerszych potrzeb danej instytucji. Fazy cyklu życia (cyklu produkcyjnego) aplikacji baz danych wynikają z faz cyklu życia systemu informacyjnego.

1

Planowanie bazy danych

Definicja systemu

Fazy cyklu życia aplikacji baz danych :

Gromadzenie i analiza wymagań Projektowanie bazy danych Konceptualne projektowanie bazy danych Selekcja SZBD

Projektowanie aplikacji

Logiczne projektowanie bazy danych

Fizyczne projektowanie bazy danych

Tworzenie prototypów

Implementacja

Konwersja i przenoszenie danych

Testowanie

Bieżąca konserwacja

2

Główne czynności związane z każdą fazą: Planowanie bazy danych

Planowanie najbardziej skutecznych i wydajnych metod realizacji faz cyklu życia;

Definicja systemu

Określenie zakresu i granic stosowania danej aplikacji bazy danych, wskazanie jej użytkowników oraz obszarów zastosowań;

Gromadzenie i analiza wymagań Zbieranie i analiza wymagań pochodzących od użytkowników i wynikających z obszarów zastosowań;

Projektowanie bazy danych

Projektowanie konceptualne, logiczne i fizyczne bazy danych;

Selekcja SZBD (opcjonalnie)

Wybór SZBD odpowiedniego dla aplikacji bazy danych;

Projektowanie aplikacji

Projektowanie interfejsów użytkowników i programów użytkowych, które będą przetwarzać bazę danych;

3

Tworzenie prototypów (opcjonalnie) Budowanie działającego modelu aplikacji bazy danych, który pozwala projektantom i użytkownikom zobrazować i ocenić sposób działania i wygląd końcowego systemu;

Implementacja

Tworzenie zewnętrznych, konceptualnych i wewnętrznych definicji bazy danych i programów użytkowych;

Konwersja i przenoszenie danych

Przenoszenie danych ze starego systemu do nowego;

Testowanie

Testowanie i usuwanie błędów z aplikacji bazy danych oraz sprawdzenie zgodności z wymaganiami użytkowników;

Bieżąca konserwacja

Aplikacja bazy danych jest w pełni zaimplementowana; System jest na bieżąco monitorowany i konserwowany; W razie potrzeby do aplikacji bazy danych są wprowadzane nowe wymagania poprzez ponowne przejście przez powyższe fazy. 4

Planowanie bazy danych: Planowanie bazy danych – to czynności związane z zarządzaniem, które pozwolą skutecznie i najefektywniej zrealizować wszystkie fazy cyklu życia aplikacji bazy danych. Musi być zintegrowane z ogólną strategią instytucji dotyczącą systemów informacyjnych, z którą związane są trzy główne zagadnienia:

•

Identyfikacja celów i planów przedsiębiorstwa powiązana z późniejszym określeniem wymagań wobec systemu informacyjnego;

•

Ocena aktualnie używanego systemy informacyjnego służąca określeniu jego mocnych i słabych stron;

•

Oszacowanie możliwości technologii informacyjnych, które pomogą uzyskać przewagę nad konkurencją.

5

Pierwsza czynność przy planowaniu bazy danych – jasne sformułowanie określenia misji danego projektu bazy danych, które definiuje główne cele powstającej aplikacji bazy danych. Następnie rozpoznanie celów misji, z których każdy powinien wskazywać konkretne zadanie, jakie baza danych ma realizować. Planowanie bazy danych powinno także obejmować opracowanie standardów, które będą regulować:

• w jaki sposób będą zbierane dane; • jak będzie określany ich format; • jaka dokumentacja będzie wymagana oraz • w jaki sposób powinny przebiegać projektowanie i implementacja.

6

Definicja systemu Definicja systemu – określa zakres i granice stosowania danej aplikacji bazy danych oraz głównych perspektyw użytkowników.

Perspektywa użytkownika – definiuje, jakie są oczekiwania wobec aplikacji z punktu widzenia konkretnego stanowiska pracy lub pewnego obszaru zastosowań w przedsiębiorstwie.

Identyfikacja perspektyw jest ważnym elementem procesu tworzenia bazy danych gdyż zapewnia iż żaden użytkownik bazy danych nie został pominięty w czasie opracowywania nowej aplikacji, pozwalają na dzielenie tej pracy na mniejsze części, którymi można łatwiej zarządzać.

Perspektywa użytkownika 1

Perspektywa użytkownika 6

Perspektywa użytkownika 2 Perspektywa użytkownika 5 Perspektywa użytkownika 3 Perspektywa użytkownika 4

Baza danych

Aplikacja bazy danych

7

Gromadzenie i analiza wymagań : Jest to proces zbierania i analizy informacji o tej części instytucji, która będzie obsługiwana przez nową bazę danych oraz wykorzystania ich do zidentyfikowania wymagań użytkowników wobec tworzonego systemu. Gromadzonymi informacjami są:

• opisy wykorzystywanych lub tworzonych danych; • szczegóły sposobów wykorzystania lub tworzenia danych; • inne dodatkowe wymagania wobec nowej bazy danych. Zgromadzone informacje są analizowane w celu ustalenia wymagań, które powinna spełniać nowa aplikacja bazy danych. Są one opisywane w dokumentach specyfikacji wymagań. Ilość informacji zgromadzonych w tej fazie nie powinna prowadzić zarówno do paraliżu analitycznego jak też do zbyt pobieżnie sformułowanego problemu. Podobnie zestaw funkcji realizowanych przez projektowaną bazę danych nie powinien być również niepełny jak i nadmiarowy, gdyż może prowadzić do słabego wykorzystania systemu lub trudności w jego implementacji i eksploatacji. 8

Scentralizowane zarządzanie perspektywami: Charakteryzuje się ono jednym zbiorem wymagań obejmującym poszczególne perspektywy użytkowników tworzonej bazy danych. Podejście to jest stosowane wówczas gdy wymagania poszczególnych perspektyw użytkowników pokrywają się w znacznym stopniu, a aplikacja bazy danych nie jest skomplikowana. Perspektywa użytkownika 1

Wymagania w 1 perspektywie użytkownika

Model związków encji

Perspektywa użytkownika 2

+ Wymagania w 2 perspektywie użytkownika

Wymagania we wszystkich perspektywach użytkowników

Zależności, słownik danych oraz inne wspomagające dokumentacje

Perspektywa użytkownika 3

Wymagania w 3 perspektywie użytkownika

Ogólny model danych

9

Integrujące zarządzanie perspektywami W podejściu tym każdej perspektywie użytkownika przyporządkowuje się niezależny model danych. Utworzone modele łączy się ze sobą w końcowej fazie projektowania bazy danych. +

Perspektywa użytkownika 1

Wymagania w 1 perspektywie użytkownika

Perspektywa użytkownika 3 Model związków encji

+

Perspektywa użytkownika 2 Wymagania w 2 perspektywie użytkownika

Perspektywa użytkownika 3

Perspektywa użytkownika 3

+ Wymagania w 3 perspektywie użytkownika

+

Zależności, słownik danych oraz inne wspomagające dokumentacje

Ogólny model danych Perspektywa użytkownika 3 Lokalne modele danych

10

Projektowanie bazy danych: Metody projektowania bazy danych: wstępująca – rozpoczyna się od podstawowego poziomu zawierającego atrybuty, a następnie poprzez analizę powiązań łączy się je w encje i związki między nimi; metodę tę stosuje się do projektowania prostych baz danych zawierających małą liczbę atrybutów; zstępująca – rozpoczyna się od stworzenia modeli danych zawierających niewielką liczbę ogólnych encji, atrybutów i związków między nimi; stosując metodę kolejnych uściśleń wprowadza się encje, związki i atrybuty niższych poziomów; metoda ta jest właściwą strategią projektowania złożonych baz danych;

strategii mieszanej – łączy w sobie powyższe dwie metody.

11

Modelowanie danych:

Celem tego etapu projektowania bazy danych jest ułatwienie zrozumienia znaczenia danych i pomoc w porozumiewaniu się w sprawie wymagań informacyjnych. Zbudowanie modelu wymaga udzielenie odpowiedzi na pytania dotyczące encji ich związków i atrybutów. Poprawnie opracowany model danych umożliwia zrozumienie:

• sposobu widzenia (perspektywy) danych każdego użytkownika; • natury samych danych, niezależnie od ich fizycznej reprezentacji; • zastosowania danych w różnych perspektywach.

12

Przykładowy diagram związków encji:

Biuro BiuroNr

Ma

Personel PersonelNr Nadzoruje

Oferuje Nieruchomość

Ogląda

NieruchomośćNr

Posiada

Klient KlientNr

Wynajmuje

Wynajęty Przez

Właściciel prywatny

Wynajęcie

WłaścicielNr

WynajęcieNr

13

Kryteria optymalności modelu: Poprawność

Zgodność ze sposobem definiowania i organizacji danych w przedsiębiorstwie;

Prostota

Zrozumiałość zarówno dla informatyków, jak i nieprofesjonalnych użytkowników;

Wyrażalność

Zdolność odróżniania różnych typów danych, związków pomiędzy danymi oraz więzów;

Brak redundancji

Eliminacja niepotrzebnych informacji; w szczególności dbałość o reprezentowanie każdej informacji tylko raz;

Uniwersalność

Brak powiązań modelu z jakąś konkretną aplikacją czy technologią, a zatem dostępność dla wielu różnych;

Rozszerzalność

Zdolność do rozbudowy o elementy realizujące nowe wymagania przy minimalnych skutkach dla istniejących użytkowników;

Integralność

Zgodność ze sposobami wykorzystywania informacji i zarządzania nią w przedsiębiorstwie;

Łatwość graficznej prezentacji

Zdolność reprezentacji modelu za pomocą prostych i zrozumiałych schematów. 14

Etapy projektowania bazy danych:

•

konceptualne projektowanie bazy danych – jest to proces konstrukcji modelu dla informacji używanej w przedsiębiorstwie, który jest całkowicie niezależny od takich szczegółów implementacji jak oprogramowanie docelowe, programy użytkowe, języki programowania czy platforma sprzętowa; w procesie testowania kontrolowana jest jego zgodność z wymaganiami użytkowników;

•

logiczne projektowanie bazy danych – jest doprecyzowaniem i przekształceniem modelu konceptualnego logiczny model danych oparty na docelowym (np. relacyjnym, sieciowym hierarchicznym lub obiektowym) modelu danych projektowanej bazy;

•

fizyczne projektowanie bazy danych – jest procesem opisu implementacji bazy danych w pamięci zewnętrznej, który zawiera bazowe relacje oraz organizacje plików i indeksów zapewniający efektywny dostęp do danych, realizację więzów integralności i środków bezpieczeństwa danych; w tym etapie projektant rozstrzyga w jaki sposób baza danych zostanie zaimplementowana

15

Projektowanie aplikacji: Jest to faza projektowania interfejsu użytkownika oraz modułów stosujących i przetwarzających bazę danych. Projektowanie transakcji

Transakcje – to jedna lub kilka spójnych operacji odwołujących się do zawartości bazy danych lub ją modyfikujących przeprowadzane przez pojedynczego użytkownika lub aplikacje. Projekt transakcji powinien zawierać:

• dane które są używane w transakcji; • opis czynności realizowanych przez transakcje; • wyniki transakcji; • znaczenie transakcji dla użytkowników; • oczekiwana częstość wykonywania transakcji. Wyróżnia się transakcje wyszukujące, aktualizujące i mieszane. 16

Zasady projektowania interfejsu użytkownika :

• • • • • • • • • • • • • •

znaczący nagłówek; zrozumiałe instrukcje; logiczne grupowanie i ustawianie kolejności pól; atrakcyjny wizualnie formularz; znane użytkownikom opisy pół; spójna terminologia i skróty;

spójne używanie kolorów; widoczne przestrzeń i granice pól służących do wprowadzania danych; wygodna obsługa ruchów kursora; korekcja błędnie wprowadzanych znaków i pól;

wyraźne oznaczenia pół opcjonalnych; komunikaty objaśniające pola; komunikaty błędów informujące o nieakceptowanych polach; sygnał zakończenia wprowadzania.

17

Implementacja To fizyczna realizacja projektów bazy danych i aplikacji. Wykonywana jest za pomocą języka definicji danych wybranego SZBD lub za pomocą graficznego interfejsu użytkownika w celu stworzenia struktury bazy danych i jej pustych plików. Natomiast np. transakcje są realizowane za pomocą języka manipulowania danymi docelowego SZBD. Implementujemy także plansze menu, formularze wprowadzania danych oraz raporty.

Konwersja i przeniesienie danych Oznacza przenoszenie istniejących danych do nowego systemu i konwersje istniejących aplikacji tak aby współdziałały z nową bazą.

Najczęściej SZBD dostarczają narzędzi do przenoszenia danych z istniejących plików do nowej bazy danych.

18

Testowanie To proces uruchamiania aplikacji, którego celem jest wyszukiwanie błędów. Przeprowadzany według zaplanowanej strategii i najlepiej przy użyciu realnych danych.

Bieżąca konserwacja To następujący po instalacji proces monitorowania i konserwacji systemu, który wymaga wykonywania następujących czynności:

•

monitorowania wydajności systemu – gdy spadnie poniżej akceptowanego poziomu, konieczne mogą być operacje reorganizacji bazy danych;

•

konserwacji i aktualizacji aplikacji bazy danych (gdy jest to potrzebne) – nowe wymagania są wprowadzane do aplikacji bazy danych poprzez przejście przez wcześniejsze fazy cyklu życia aplikacji.

19

Administracja danymi Oznacza zarządzanie zasobami danych, w tym planowanie bazy danych, tworzenie i utrzymywanie standardów, założeń i procedur oraz konceptualne i logiczne projektowanie bazy danych.

Administracja bazą danych Oznacza zarządzanie fizyczną realizacją aplikacji, w tym fizyczne projektowanie i implementację bazy danych, definiowanie zasad bezpieczeństwa i więzów integralności, monitorowanie wydajności bazy danych przeprowadzanie jej reorganizacji w razie potrzeby.

20