Основные требования к базам данных

Содержание:

Требования, предъявляемые к базе данных

Развитие технологий баз данных определяется рядом факторов: ростом информационных потребностей пользователей, требованиями эффективного доступа к информации, появлением новых видов машиной памяти и увеличением ее емкости, новыми средствами и возможностями в сфере телекоммуникаций и др.

К современным базам данных предъявляются следующие основные требования:

Высокое быстродействие (малое время отклика на запрос). Время отклика — промежуток времени от момента запроса к БД до фактического получения данных. Похожим является термин время доступа — промежуток времени между выдачей команды записи (считывания) и фактическим получением данных. Под доступом понимается операция поиска, чтения данных или записи их. Часто операции записи, удаления и модификации данных называют операциями обновления.
Простота обновления данных. Важнейшими являются эти первые два противоречивых требования: повышение быстродействия требует упрощения структуры БД, что, в свою очередь, затрудняет процедуру обновления данных, увеличивает их избыточность
Независимость данных — возможность изменения логической и физической структуры БД без изменения представлений пользователей. Независимость данных предполагает инвариантность к характеру хранения данных, программному обеспечению и техническим средствам. Она обеспечивает минимальные изменения структуры БД при изменениях стратегии доступа к данным и структуры самих исходных данных. Это достигается, как будет показано далее, «смещением» всех изменений на этапы концептуального и логического проектирования с минимальными изменениями на этапе физического проектирования
Совместное использование данных многими пользователями.
Безопасность данных — защита данных от преднамеренного или непреднамеренного нарушения секретности, искажения или разрушения. Безопасность данных включает их целостность и защиту. Целостность данных — устойчивость хранимых данных к разрушению и уничтожению, связанных с неисправностями технических средств, системными ошибками и ошибочными действиями пользователей. Целостность данных предполагает:

1) отсутствие неточно введенных данных или двух одинаковых записей об одном и том же факте;

2) защиту от ошибок при обновлении БД;

3) невозможность удаления (или каскадное удаление) связанных данных разных таблиц;

4) неискажение данных при работе в многопользовательском режиме и в распределенных базах данных;

5) сохранность данных при сбоях техники (восстановление данных).

Для обеспечения целостности БД накладывают ограничения целостности в виде некоторых условий, которым должны удовлетворять хранимые в базе данные (например, диапазон значений атрибутов и др.):

целостности сущностей — любой кортеж любого отношения отличим от любого другого кортежа этого отношения

целостности по ссылкам — для каждого значения внешнего ключа, появляющегося в ссылающемся отношении, в отношении, на которое ведется ссылка, должен найтись кортеж с таким же значением первичного ключа, либо значение внешнего ключа должно быть неопределенным

Целостность обеспечивается триггерами целостности — специальными приложениями-программами, работающими при определенных условиях. Защита данных от несанкционированного доступа предполагает ограничение доступа к конфиденциальным данным и может достигаться:

1) введением системы паролей;

2) получением разрешений от администратора базы данных (АБД);

3) запретом от администратора базы данных на доступ к данным;

4) формирование видов — таблиц, производных от исходных и предназначенных конкретным пользователям.

Три последние процедуры легко выполняются в рамках языка SQL .

Стандартизация построения и эксплуатации БД (фактически СУБД). Стандартизация обеспечивает преемственность поколений СУБД, упрощает взаимодействие БД одного поколения СУБД с одинаковыми и различными моделями данных. Стандартизация (ANSI/SPARC) осуществлена в значительной степени в части интерфейса пользователя СУБД и языка SQL. Это позволило успешно решить задачу взаимодействия различных реляционных СУБД как с помощью языка SQL, так и с применением приложения Open DataBase Connection (ODBC). При этом может быть осуществлен как локальный, так и удаленный доступ к данным (технология клиент/сервер или сетевой вариант).
Минимальная избыточность любой элемент данных должен храниться в единственном экземпляре.
Многократное использование данных.
Однократный ввод данных.
Адекватность отображения данных соответствующей предметной области.
Дружелюбный интерфейс пользователя.

4. Основные требования к субд

Средства управления базами данных называются системами управления базами данных (СУБД).

Основные требования к СУБД.

1. Непротиворечивость данных. Не должно быть такой ситуации, когда заказывается отсутствующий на складе товар или в результате ошибки ввода информация о покупателе в заказе не соответствует данным картотеки покупателей. Такое требование называется требованием целостности. Целостность базы данных подразумевает поддержание полной, непротиворечивой и адекватно отражающей предметную область информации.

С требованием целостности данных связано понятие транзакции.

Транзакция — это последовательность операций над БД, рассматриваемых как единое целое (то есть или все, или ничего). Например, при оформлении заказа на определенный товар в системе нужно выполнить такие операции: регистрацию заказа и резервирование определенного количества товара, а также уменьшение данного товара на складе. Если на любом этапе изменения данных произойдет сбой, то целостность БД будет нарушена. Для предотвращения подобных нарушений вводится транзакция «Оформление заказа», в которой над БД либо должны произвестись все необходимые операции (товар продан, уменьшен его запас на складе), либо должен произойти возврат к исходному состоянию (товар не продан, его количество на складе не изменилось).

2. Актуальность хранимых данных. В любой момент времени информация, содержащаяся в БД, должна быть современной.

3. Многоаспектное использование данных — поступление информации из различных источников в единую БД и возможность ее использования любым отделом предприятия в соответствии с правами доступа и функциями.

4. Возможность модификации системы — возможность ее расширения и модификации данных, а также дополнение новыми функциями без ущерба для системы в целом.

5. Надежность — целостность БД не должна нарушаться при технических сбоях.

6. Скорость доступа — обеспечение быстрого доступа к требуемой информации.

СУБД осуществляют взаимодействие между БД и пользователями системы, а также между БД и прикладными программами, реализующими определенные функции обработки данных.

СУБД обеспечивают надежное хранение больших объемов данных сложной структуры во внешней памяти компьютера и эффективный доступ к ним. К основным функциям СУБД относятся:

• непосредственное управление данными во внешней и оперативной памяти и обеспечение эффективного доступа к ним в процессе решения задач;

• поддержание целостности данных и управление транзакциями;

• ведение системного журнала изменений в БД для обеспечения восстановления БД после технического или программного сбоя;

• реализация поддержки языка описания данных и языка запросов;

• обеспечение безопасности данных;

• обеспечение параллельного доступа к данным нескольких пользователей.

5. Проектирование бд

Проектирование БД заключается в ее многоступенчатом описании с различной степенью детализации и формализации в ходе, которого производится уточнение и оптимизация структуры БД. Проектирование начинается с описания предметной области и задач ИС, идет к более абстрактному уровню логического описания данных и далее — к схеме физической (внутренней) модели БД. Трем основным уровням моделирования системы — концептуальному, логическому и физическому соответствуют три последовательных этапа детализации описания объектов БД и их взаимосвязей.

На концептуальном уровне проектирования производится смысловое описание информации предметной области, определяются ее границы, производится абстрагирование от несущественных деталей. В результате определяются моделируемые объекты, их свойства и связи. Выполняется структуризация знаний о предметной области, стандартизируется терминология. Затем строится концептуальная модель, в которой на естественном языке с помощью диаграмм и других средств описываются объекты предметной области и их взаимосвязи, т.е. выделяется и описывается информация, которая должна быть представлена в БД. Эта модель не зависит от конкретной используемой СУБД и является основой для построения логической модели БД. Для описания свойств и связей объектов применяют различные диаграммы.

На следующем шаге принимается решение о том, в какой конкретно СУБД будет реализована БД.

Выбор СУБД является сложной задачей и должен основываться на потребностях с точки зрения ИС и пользователей. Определяющими здесь являются вид программного продукта и категория пользователей (или профессиональные программисты, или конечные пользователи, или и то и другое). Другими показателями, влияющими на выбор СУБД, являются:

• удобство и простота использования;

• качество средств разработки, защиты и контроля БД;

• уровень коммуникационных средств (в случае применения ее в сетях);

Каждая конкретная СУБД работает с определенной моделью данных. Под моделью данных понимается способ их взаимосвязи: в виде иерархического дерева, сложной сетевой структуры или связанных таблиц. В настоящее время большинство СУБД использует табличную модель данных, называемую реляционной.

Читайте так же: Заявление на предоставление пособия по беременности и родам

На логическом уровне производится отображение данных концептуальной модели в логическую модель в рамках той структуры данных, которая поддерживается выбранной СУБД. Логическая модель не зависит от конкретной СУБД и может быть реализована на любой СУБД реляционного типа.

Логическая модель отражает информационное содержание и является основой для всех пользователей информационной системы. Логическая модель описывает всю БД как единое целое. Но у каждой группы пользователей БД есть свои задачи, для решения которых нет необходимости знать всю модель БД, поэтому пользователей делят на группы по правам доступа к определенным частям БД. Отдельное логическое представление данных для каждого пользователя называется внешней моделью данных ил и пользовательским представлением.

Так, сотрудник, оформляющий заказы, работает с представлением, в котором основой является заказ и пункты заказа. Сотрудник, занимающийся работой с клиентами, должен иметь полную информацию о клиентах и их заказах. Руководитель отдела маркетинга должен работать со сводками, в которых представлена вся маркетинговая деятельность компании (товары, поставщики, клиенты, заказы, продажи) и имеется возможность проводить анализ этой деятельности.

Преобразование данных из физической БД в представления логической модели осуществляет СУБД.

Этап проектирования является самым важным этапом в разработке информационной системы и ее БД, так как допущенные на этом этапе ошибки в дальнейшем бывает очень сложно или невозможно устранить. Основные виды работ данного этапа:

• разработка проекта БД (определение объектов и их свойств, разработка структуры и технологии работы с БД, выбор технических и программных средств);

• обследование программного обеспечения.

На физическом уровне производится выбор рациональной структуры хранения данных и методов доступа к ним, которые обеспечивает выбранная СУБД. На этом уровне решаются вопросы эффективного выполнения запросов к БД, для чего строятся дополнительные структуры, например индексы. В физической модели содержится информация обо всех объектах БД (таблицах, индексах, процедурах и др.) и используемых типах данных. Физическая модель зависит от конкретной СУБД. Одной и той же логической модели может соответствовать несколько разных физических моделей. Физическая модель содержит полную информацию, необходимую для реализации конкретной БД. Физическое проектирование является начальным этапом реализации БД.

На этапе реализации производится создание БД и разработка программ (приложений) в выбранной СУБД.

Эксплуатация начинается с заполнения БД реальными данными. На этом этапе необходимо сопровождение БД, т.е. проведение контроля непротиворечивости, резервное копирование, архивирование и т.д.

По мере использования БД происходит выявление недоработок, уточнение и, возможно, изменение требований к БД. В результате может быть принято решение о ее модификации.

На всех этапах жизненного цикла информационной системы на предприятии должны существовать две группы сотрудников: группа заказчика (руководитель предприятия, отдела, конечные пользователи) и группа разработчиков (администратор БД, системный программист, консультант по предметной области, технический работник).

Цели и задачи системы определяют заказчики. Они предоставляют разработчику все сведения о бизнес-процессах и характеристики моделируемых объектов.

Успех разработки во многом определяется усилиями заказчика по четкому формулированию целей, описанию реалий бизнеса и определению уровня детализации информации. На этапе эксплуатации группа заказчика выявляет степень соответствия системы поставленным целям и при необходимости определяет направления ее модификации.

Главным лицом в группе разработчика является администратор БД. Он руководит всеми работами по проектированию и программной реализации БД. На стадии эксплуатации он отвечает за функционирование ИС и управляет режимом использования данных. Его основные задачи при эксплуатации системы:

• разработка и реализация мер по обеспечению защиты данных и разграничению доступа к данным;

• контроль за непротиворечивостью и достоверностью данных;

• анализ эффективности использования ресурсов ИС;

• координация работы системных программистов по улучшению эксплуатационных характеристик системы;

• координация работы прикладных программистов, разрабатывающих новые приложения для работы с БД.

Достоинства реляционной модели:

• простота и доступность для понимания конечным пользователем. Единственной информационной конструкцией является таблица;

• при проектировании реляционных БД применяются строгие правила, базирующиеся на математическом аппарате;

• полная независимость данных. При изменении структуры реляционной БД изменения, которые требуется произвести в прикладных программах, минимальны.

• для построения запросов и написания прикладных программ нет необходимости знания конкретной организации БД во внешней памяти.

Недостатки реляционной модели:

• по сравнению с другими моделями реляционная модель имеет более низкую скорость доступа и требует большего объема внешней памяти;

• появление большого количества таблиц в результате логического проектирования затрудняет понимание структуры данных;

• не всегда предметную область можно представить в виде совокупности таблиц.

Для преодоления недостатков, присущих реляционной модели, в настоящее время развиваются постреляционная, многомерная и объектно-ориентированная модели. Эти модели в той или иной степени опираются на реляционную модель. Но реляционная модель и коммерческие продукты, основанные на этой модели, доминируют при построении ИС.

Требования, предъявляемые к БД

Правильно спроектированная БД должна удовлетворять следующим требованиям:

1. Минимальная избыточность. Непротиворечивость.

2. Целостность данных.

3. Независимость данных.

4. Возможность ведения (добавления и удаления) и актуализации (корректировки, модификации) данных.

5. Безопасность и секретность.

6. Высокая производительность. Минимальные затраты.

7. Соблюдение стандартов.

1. Минимальная избыточность означает то, что данные в БД не должны дублироваться. Избыточность данных, если она существует, влечет две опасности:

-неоправданно большой расход памяти и уменьшение времени отклика системы при обработке излишне больших объемов данных.

-нарушение непротиворечивости данных, т.е. возникновение такой ситуации, когда в различных местах машинной памяти хранятся противоречивые данные. Возникновение противоречивости чрезвычайно опасно для БД.

Противоречивость может возникнуть в результате корректировкиизбыточных данных. При внесении изменений в логическую запись может случиться так, что отдельные экземпляры этой записи, хранящиеся в различных местах машинной памяти, окажутся нескорректированы. Программисту приходится проявлять особое внимание к организации процесса корректировки избыточных данных и разрабатывать специальные программы, предотвращающие появление противоречивости.

Противоречивость может возникнуть и при корректировкенеизбыточных данных. Централизованное хранение данных является причиной высокой вероятности того, что двум или более пользователям одновременно понадобятся одни и те же данные. Если один из пользователей обращается к данным, а другой в то же время вносит в них изменения, будут получены противоречивые данные. Объясняется это тем, что процесс обновления данных требует определенного времени, в течение которого одни и те же данные оказываются на разных стадиях обновления. При обращении к таким данным параллельно работающих программ будут получены противоречивые сведения.

В СУБД существуют сложные механизмы блокирования обновляемых данных от доступа к ним других пользователей. Параллельные запросы к одним и тем же данным обычно выполняются последовательно.

В ряде СУБД есть средства, предотвращающие дублирование и возникновение противоречивости данных. В противном случае такие средства разрабатывает системный программист.

2. Целостность данных означает то, что в БД должны храниться только правильные данные, т.е. соблюдаются логические условия, в соответствии с которыми данные считаются правильными. Разрушение и искажение данных возможны в результате неосторожных действий пользователей, в результате ошибок в программах и сбоев оборудования.

Существуют специальные методы и приемы обеспечения целостности.

Для обеспечения целостности на данные, хранящиеся в БД, накладывают ограничения. При этом определяются условия, которым должны соответствовать значения данных. Например, один и тот же служащий не может иметь два различных года рождения и т.п.. Подобные ограничения называются законами БД. Выполнимость законов БД периодически проверяется СУБД.

Для предотвращения возможности ввода неправильных данных разрабатываются средства контроля правильности вводимых данных. Так, например, можно использовать процедуры, проверяющие принадлежность вводимых значений определенному диапазону допустимых значений. Например, количество рабочих дней ограничивается сверху количеством дней в текущем месяце.

Целостность данных может нарушиться при неудачном завершении транзакции. Транзакцией называется некоторая неделимая последовательность операций над данными, выполняемая по одному запросу к БД. Примером транзакции является операция перевода денег с одного счета на другой в банковской системе. Здесь необходимо последовательное выполнение нескольких операций. Деньги снимаются с одного счета, данные корректируются, затем деньги добавляются к другому счету и данные вновь корректируются. Если хотя бы одно из действий не выполняется успешно, результат транзакции окажется неверным. СУБД должна отслеживать ход выполнения транзакции от начала до ее завершения. Если по какой-то причине какая-либо из операций не выполнилась, то транзакция отменяется полностью. При этом выполняется «откат» путем отмены всех уже выполненных изменений.

Читайте так же: Земельный налог в мытищинском районе

В БД должны быть предусмотрены средства восстановления данных после программных сбоев и сбоев оборудования. Существуют программы создания резервных копий и специальные программы, которые автоматически фиксируют любые внесенные в БД изменения (создается файл корректур). Если текущая версии БД испорчена, то берется предыдущая версия, в нее вносятся изменения, зафиксированные в файле корректур, и текущее (актуальное) состояние БД восстанавливается.

Различные СУБД в той или иной мере располагают средствами обеспечения целостности данных. В противном случае такие средства разрабатываются системным программистом.

3. Независимость данных означает то, что прикладные программы не должны зависеть от хранимых данных, т.е. от способа хранения данных в физической памяти. Это позволяет добавлять в БД новые данные, изменять структуры хранения данных, создавать на БД новые приложения. Ранее созданные программы при этом не должны «чувствовать» эти изменения.

СУБД обычно обеспечивают это требование.

4. Структура БД должна позволять включать новые и удалять устаревшие данные, корректировать хранимые данные без разрушения логических связей, установленных в схеме БД. Для этого схема БД должна быть правильно разработана, а операции ведения БД не должны нарушать схему БД.

5. Безопасность и секретность означает защиту данных от несанкционированного доступа, преднамеренного и непреднамеренного разрушения данных, хищения данных. Система защиты БД призвана решать следующие задачи.

— Идентификация пользователей. Данными, хранящимися в БД должны пользоваться только лица, имеющие на это право и подтвердившие свои полномочия. Наиболее распространенным способом решения этой задачи является система паролей.

— Ограничение доступа к данным. Каждый пользователь должен работать только с теми данными, которые необходимы для решения его задач, остальные данные должны быть для него «невидимыми».

Каждому пользователю предоставляются определенные полномочия (привилегии) для работы с данными. Ему может быть предоставлено право только чтения из БД, право ввода в БД или право обновления и т.п. Все привилегии предоставляются только администратору БД.

-Обеспечение секретности данных. Секретные данные необходимо защищать от доступа системой специальных, достаточно сложных паролей. Сильно уязвимые данные следует шифровать.

Средства защиты и обеспечения безопасности данных содержатся в СУБД или разрабатываются системным программистом.

6. Организация БД и методы доступа к данным должны обеспечивать высокую скорость обработки данных такую, чтобы пользователь мог работать с БД в диалоговом режиме. Стоимость обслуживания пользователей не должна быть высокой.

Возможность выполнения этих требований определяется рядом факторов: объемом хранимых данных, быстродействием техники, способом организации данных в БД и во многом зависит от решений, принимаемых разработчиками на этапе создания БД. Например, можно организовать способ размещения данных на носителе таким образом, что наиболее часто используемые данные хранятся на наиболее доступных участках внешней памяти.

7. Представление данных в БД, сопроводительная документация, способ взаимодействия пользователя с БД должны удовлетворять определенным стандартам. Стандарты могут быть корпоративными, ведомственными, промышленными, национальными и международными. Соблюдение стандартов совершенно необходимо для совместного использования данных и для организации обмена данными между отдельными системами. Например, без принятия определенных стандартов нельзя было бы организовать сеть Internet.

studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2018 год. Студопедия не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования (0.002 с) .

Концепция баз данных

Концепция в общем смысле представляет некоторую систему взглядов на процесс или явление. Составными частями концепции являются совокупность принципов и методология. Под методологией понимается совокупность методов решения проблемы.

Принцип – правила, которыми следует руководствоваться в деятельности. Часто принципы формулируются в виде ограничений и требований, в частности, требований к базам данных.

Требования, предъявляемые к базам данных

С современных позиций следует порознь рассматривать требования, предъявляемые к транзакционным (операционным) базам данных и к хранилищам данных.

Первоначально перечислим основные требования, которые предъявляются к операционным базам данных, а следовательно, и к СУБД, на которых они строятся.

1. Простота обновления данных. Подоперацией обновления понимают добавления, удаления и изменения данных.
2. Высокое быстродействие (малое время отклика на запрос). Время отклика – промежуток времени от момента запроса к БД и фактическим получением данных. Похожим является термин время доступа – промежуток времени между выдачей команды записи (считывания) и фактическим получением данных. Под доступом понимается операция поиска, чтения данных или записи их.
3. Независимость данных.
4. Совместное использование данных многими пользователями.
5. Безопасность данных – защита данных от преднамеренного или непреднамеренного нарушения секретности, искажения или разрушения.
6. Стандартизация построения и эксплуатации БД (фактически СУБД).
7. Адекватность отображения данных соответствующей предметной области.
8. Дружелюбный интерфейс пользователя.

Важнейшими являются первые два противоречивых требования, повышение быстродействия требует упрощения структуры БД, что, в свою очередь, затрудняет процедуру обновления данных, увеличивает их избыточность (см. гл. 4).

Независимость данных – возможность изменения логической и физической структуры БД без изменения представлений пользователей. Независимость данных предполагает инвариантность к характеру хранения данных, программному обеспечению и техническим средствам. Она обеспечивает минимальные изменения структуры БД при изменениях стратегии доступа к данным и структуры самих исходных данных. Это достигается, как будет показано далее, «смешением» всех изменений на этапы концептуального и логического проектирования с минимальными изменениями на этапе физического проектирования |2).

Безопасность данных включает их целостность и защиту. Целостность данных – устойчивость хранимых данных к разрушению и уничтожению, связанных с неисправностями технических средств, системными ошибками и ошибочными действиями пользователей.

• отсутствие неточно введенных данных или двух одинаковых записей об одном и том же факте;
• защиту от ошибок при обновлении БД;
• невозможность удаления порознь (каскадное удаление) связанных данных разных таблиц;
• неискажение данных при работе в многопользовательском режиме и в распределенных базах данных;
• сохранность данных при сбоях техники (восстановление данных).

Целостность обеспечивается триггерами целостности – специальными приложениями-программами, работающими при определенных условиях. Для некоторых СУБД (например, Access, Paradox) триггеры являются встроенными.

Защита данных от несанкционированного доступа предполагает ограничение доступа к конфиденциальным данным и может достигаться:

• введением системы паролей;
• получением разрешений от администратора базы данных (АБД);
• запретом от АБД на доступ к данным;
• формированием видов – таблиц, производных от исходных и предназначенных конкретным пользователям.

Три последние процедуры легко выполняются в рамках языка структурированных запросов Structured Query Language – SQL, часто называемом SQL2.

Стандартизация обеспечивает преемственность поколений СУБД, упрощает взаимодействие БД одного поколения СУБД с одинаковыми и различными моделями данных. Стандартизация (ANSI/SPARC) осуществлена в значительной степени в части интерфейса пользователя СУБД и языка SQL. Это позволило успешно решить задачу взаимодействия различных реляционных СУБД как с помощью языка SQL, так и с применением приложения Open DataBase Connection (ODBC). При этом может быть осуществлен как локальный, так и удаленный доступ к данным (технология клиент-сервер или сетевой вариант).

Перейдем к требованиям, предъявляемым к хранилищам данных, которые структурно являются продолжением операционных баз данных.

Пусть в базе данных имеются данные об успеваемости студентов третьего курса, при этом текущими являются пятый и шестой семестры. Данные за первые четыре семестра находятся (переданы) в хранилище данных (ХД), т. е. фактически в дополнительной, специфической базе данных. Необходимо запросить в хранилище фамилии студентов, которые первые четыре семестра учились только на отлично.

Иными словами, данные из операционной БД периодически передаются в электронный архив (в рассмотренном примере – данные за первые четыре семестра), а затем могут быть обработаны в соответствии с запросом пользователя.

Поскольку данные в хранилище практически не изменяются, а лишь добавляются, требование простоты обновления становится неактуальным. На первое место – в силу значительного объема данных в хранилище – выходит требование высокого быстродействия.

К хранилищам данных предъявляются следующие дополнительные требования [2]:

• высокая производительность загрузки данных из операционных БД;
• возможность фильтрования, переформатирования, проверки целостности исходных данных, индексирования данных, обновления метаданных;
• повышенные требования к качеству исходных данных в части обеспечения их непротиворечивости, поскольку они могут быть получены из разных источников;
• высокая производительность запросов;
• обеспечение высокой размерности;
• одновременность доступа к ХД;
• наличие средств администрирования.

Читайте так же: Нотариус в приволжском районе

Поддержка анализа данных соответствующими методами (инструментами).

Как отмечено в [2] Э.Ф. Кодд на основе своего опыта предъявил следующие требования к системе OLAP.

1. Многомерное концептуальное представление данных.
2. Прозрачность технологии и источников данных.
3. Доступность к источникам данных при использовании различных моделей данных.
4. Неизменная производительность подготовки отчетов при росте объема, количества измерений, процедур обобщения данных.
5. Использование гибкой, адаптивной, масштабируемой архитектуры клиент-сервер.
6. Универсальность измерений (формулы и средства создания отчетов не должны быть привязаны к конкретным видам размерностей).
7. Динамическое управление разреженностью матриц (пустые значения NULL должны храниться эффективным образом).
8. Многопользовательская поддержка.
9. Неограниченные операционные связи между размерностями.
10. Поддержка интуитивно понятных манипуляций с данными.
11. Гибкость средств формирования отчетов.
12. Неограниченное число измерений и уровней обобщения.

Перечисленные требования отличны от требований к операционным БД, что вызнало появление специализированных БД – хранилищ данных.

Основные требования к базам данных

Технологии баз данных
и знаний

ПРОЕКТИРОВАНИЕ БАЗЫ ДАННЫХ

Разработчик: доц. Оскерко В.С.

1. Требования, предъявляемые к базе данных

3. Модель «сущность–связь»

1. ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К БАЗЕ ДАННЫХ

Проектирование базы данных – это процесс создания проекта базы данных, предназначенной для поддержки функционирования экономического объекта и способствующей достижению его целей. Оно представляет собой трудоемкий процесс, требующий совместных усилий аналитиков, проектировщиков и пользователей. При проектировании базы данных необходимо учитывать тот факт, что база данных должна удовлетворять комплексу требований. Эти требования следующие:

1) целостность базы данных – требование полноты и непротиворечивости данных;

2) многократное использование данных;

3) быстрый поиск и получение информации по запросам пользователей;

4) простота обновления данных;

5) уменьшение излишней избыточности данных;

6) защита данных от несанкционированного доступа, искажения и уничтожения.

ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К БАЗАМ ДАННЫХ

Дата добавления: 2013-12-24 ; просмотров: 7147 ; Нарушение авторских прав

Концепция баз данных, используемых в АИВС

Раздел 2

Контрольные вопросы

1.Что такое данные, информация, знания?

2.Дайте определение базы данных (БД).

3.Каково назначение БД?

4.Дайте определение понятиям «файл», «запись», «атрибут», «домен», «поле», «ключ», «суперключ», «архитектура», «схема данных», «модель данных», «кортеж», «словарь данных».

5.Дайте определения понятиям «предметная область», «приложение», «программа», ЯОД, ЯМД.

6.Дайте классификацию СУБД и БД.

7.Охарактеризуйте состав СУБД.

8.Покажите соотношение СУБД и АБД.

9.Перечислите процедуры работы БД.

10.Назовите составляющие теории баз данных.

11.Перечислите основные элементы структуры БД с позиций ее реализации.

12.Каково назначение OLTP и OLAP? соотношение их свойств?

13.Опишите состав OLAP.

14.Назовите разновидности многомерной модели.

Принцип — правила, которыми следует руководствоваться в деятельности. Часто принципы формулируются в виде ограничений и требований, в частности, требований к базам данных.

1. Простота обновления данных. Под операцией обновления понимают добавления, удаления и изменения данных.

2. Высокое быстродействие (малое время отклика на запрос).
Время отклика — промежуток времени от момента запроса к БД и
фактическим получением данных. Похожим является термин время
доступа — промежуток времени между выдачей команды записи (считывания) и фактическим получением данных. Под доступом пони
мается операция поиска, чтения данных или записи их.

3. Независимость данных.

4. Совместное использование данных многими пользователями.

5. Безопасность данных — защита данных от преднамеренного
или непреднамеренного нарушения секретности, искажения или
разрушения.

6. Стандартизация построения и эксплуатации БД (фактически
СУБД).

7.Адекватность отображения данных соответствующей предмет
ной области.

8.Дружелюбный интерфейс пользователя.

Важнейшими являются первые два противоречивых требования: повышение быстродействия требует упрощения структуры БД, что, в свою очередь, затрудняет процедуру обновления данных, увеличивает их избыточность.

Независимость данных — возможность изменения логической и физической структуры БД без изменения представлений пользователей. Независимость данных предполагает инвариантность к характеру хранения данных, программному обеспечению и техническим средствам. Она обеспечивает минимальные изменения структуры БД при изменениях стратегии доступа к данным и структуры самих исходных данных. Это достигается, как будет показано далее, «смещением» всех изменений на этапы концептуального и логического проектирования с минимальными изменениями на этапе физического проектирования.

Безопасность данных включает их целостность и защиту. Целостность данных — устойчивость хранимых данных к разрушению и уничтожению, связанных с неисправностями технических средств, системными ошибками и ошибочными действиями пользователей.

• отсутствие неточно введенных данных или двух одинаковых
записей об одном и том же факте;

• защиту от ошибок при обновлении БД;

• невозможность удаления порознь (каскадное удаление) связанных данных разных таблиц;

• неискажение данных при работе в многопользовательском ре
жиме и в распределенных базах данных;

• сохранность данных при сбоях техники (восстановление данных).

Целостность обеспечивается триггерами целостности — специальными приложениями-программами, работающими при определенных условиях. Для некоторых СУБД (например, Access, Paradox) триггеры являются встроенными.

• введением системы паролей;

• получением разрешений от администратора базы данных (АБД);

• запретом от АБД на доступ к данным;

• формированием видов — таблиц, производных от исходных и
предназначенных конкретным пользователям.

Три последние процедуры легко выполняются в рамках языка структурированных запросов Structured Query Language — SQL, часто называемом SQL2.

Стандартизация обеспечивает преемственность поколений СУБД, упрощает взаимодействие БД одного поколения СУБД с одинаковыми и различными моделями данных. Стандартизация (ANSI/SPARC) осуществлена в значительной степени в части интерфейса пользователя СУБД и языка SQL. Это позволило успешно решить задачу взаимодействия различных реляционных СУБД как с помощью языка SQL, так и с применением приложения Open DataBase Connection (ODBC). При этом может быть осуществлен как локальный, так и удаленный доступ к данным (технология клиент—сервер или сетевой вариант).

Иными словами, данные из операционной БД периодически передаются в электронный архив (в рассмотренном примере — данные за первые четыре семестра), а затем могут быть обработаны в соответствии с запросом пользователя.

Поскольку данные в хранилище практически не изменяются, а лишь добавляются, требование простоты обновления становится неактуальным. На первое место — в силу значительного объема данных в хранилище — выходит требование высокого быстродействия.

К хранилищам данных предъявляются следующие дополнительные требования:

• высокая производительность загрузки данных из операционных БД;

• возможность фильтрования, переформатирования, проверки
целостности исходных данных, индексирования данных, обновления метаданных;

• повышенные требования к качеству исходных данных в части
обеспечения их непротиворечивости, поскольку они могут быть
получены из разных источников;

• высокая производительность запросов;

• обеспечение высокой размерности;

• одновременность доступа к ХД;

• наличие средств администрирования.

Поддержка анализа данных соответствующими методами (инструментами).

Э.Ф. Кодд на основе своего опыта предъявил следующие требования к системе OLAP.

1.Многомерное концептуальное представление данных.

2.Прозрачность технологии и источников данных.

3.Доступность к источникам данных при использовании различных моделей данных.

4.Неизменная производительность подготовки отчетов при росте объема, количества измерений, процедур обобщения данных.

5. Использование гибкой, адаптивной, масштабируемой архитектуры клиент—сервер.

6. Универсальность измерений (формулы и средства создания
отчетов не должны быть привязаны к конкретным видам размерностей).

7. Динамическое управление разреженностью матриц (пустые
значения NULL должны храниться эффективным образом).

8. Многопользовательская поддержка.

9. Неограниченные операционные связи между размерностями.

10.Поддержка интуитивно понятных манипуляций с данными.

11.Гибкость средств формирования отчетов.

12.Неограниченное число измерений и уровней обобщения.

Перечисленные требования отличны от требований к операционным БД, что вызвало появление специализированных БД — хранилищ данных.