книги / Структурный подход к организации баз данных

на пост АБД следует руководствоваться теми же критериями, что и при назначении, на посты других управляющих, поскольку рассмотрению долговременных потребностей предприятия АБД обязан уделять не мень­ шее (если не большее) внимание, чем текущим проблемам. Выполнение этой обязанности осложняется еще и тем, что база данных предусматри­ вает объединение данных без учета функциональных границ.

Реализация руководящих материалов может быть успешной только в том случае, когда все сотрудники, имеющие отношение к базе данных, ознакомлены с ними и несут ответственность за выполнение стандар­ тов, устанавливаемых АБД. Прикладные программисты, сотрудники служб эксплуатации и сопровождения системы должны понимать процедуры, требуемые для решения стоящих перед ними задач. Это означает, что АБД необходимо установить эффективную взаимосвязь со всеми группами сотрудников, которым приходится обращаться к базе данных (рис. 2.1).

Вследующих разделах описываются потоки информации между АБД

икаждой из перечисленных выше групп.

2.1.2. АБД и администрация предприятия

Администрация предприятия — это тот орган, перед которым непо­ средственно или косвенно отчитывается АБД. Для управления базой данных АБД нуждается в поддержке и одобрении администрации и в свою очередь должен завоевать ее доверие. В идеале для проектирова­ ния базы данных с учетом будущих изменений характера работы предприя­ тия АБД должен быть информирован руководством о перспективных пла­ нах. Необходимо обеспечить передачу следующей информации:

Администрация предприятия АБД

• Высшие приоритеты предметной области, если не непосредственно от руководства, то по крайней мере а еженедельных сводках новостей, протоколах совещаний и по другим каналам.

•Сроки создания новой или расширения старой базы данных.

•Бюджетные ограничения проекта (включая людские ресурсы, програм­ мное обеспечение, аппаратные средства).

•Обязательства перед другими фирмами (например, по доступности информации, требованиям к производительности).

•Перспективные планы, например предполагаемые изменения, которые могут оказать влияние на базу данных.

•Возможности изменения структуры предприятия.

Часть информации, передаваемой АБД, может быть секретной. Если уровень АБД в иерархии предприятия существенно ниже уровня администрации, передача ему (ей) такого рода информации неприемлема. Однако, если база данных рассматривается как жизненно важный ресурс предприятия, служебное положение АБД должно соответствовать по крайней мере положению управляющего, и в этом случае передача администрацией секретной информации АБД является вполне допустимой.

В свою очередь АБД должен информировать администрацию о данных, о проектировании базы данных, ее внедрении и эксплуатации, а также о росте производства продукции за счет использования базы данных и о любых возникающих ограничениях. Руководители проектов обязаны сообщать АБД о состоянии всех проектов, связанных с создани­ ем базы данных, для передачи этих сведений администрации. Пере­ даваемая информация должна отражать следующие аспекты:

АБД-+администрации предприятия

•Оценку сроков разработки на начальном этапе.

•Потребность в людских ресурсах (штат подчиненных АБД).

•Отчеты о состоянии проектирования и внедрения базы данных и о разработке прикладных программ. (Последние отчеты руководство должно получать из отделений, разрабатывающих прикладные про­ граммы. Однако от АБД требуется умение разбираться в них и быть готовым фиксировать и докладывать о любых отклонениях от плана разработки прикладных программ в рамках выполнения своих функций.)

•Участие в обсуждении и утверждении бюджета.

•Определение запросных средств, ориентированных на случайного

пользователя и прежде всего на руководство.

•Описание средств защиты и контроля доступа к легко искажаемой информации.

•Потребности в памяти (объем и размещение, особенно в случае запроса новых аппаратных средств для базы данных).

2.1.3. АБД и пользователи

База данных разрабатывается в интересах пользователей. Задачей АБД является ее адекватное проектирование и ведение. Пользователи дол­ жны полностью доверять АБД; они должны видеть в нем беспристрастного, наделенного полномочиями человека, стремящегося сделать их работу более производительной. Для отражения всех потребностей пользова­ телей, имеющих отношение к базе данных, в информационный поток к АБД необходимо включить следующее: *

Пользователи-^АБД

• Требования прикладных программ к данным.

•Приоритеты различных прикладных программ при работе с базой данных.

•Права владения данными.

•Элементы данных для каждой прикладной программы и их взаимо­ связи.

•Взаимосвязи между различными прикладными программами предмет­ ной области.

•Информацию о плане обеспечения гарантий качества содержимого элементов данных.

•Документацию.

•Требования по ведению архива данных.

• Ограничения доступа к данным (секретность и безопасность).

•Возможные будущие прикладные программы.

•Требования -по частоте использования данных и времени отклика. Для банковских операций, например, информация о выплате про­

центов по вкладам в соответствии с требованием Внутренней службы доходов должна храниться не менее четырех лет. Сведения о частоте обращений к информации о процентах необходимы АБД для определения способа хранения этой информации в базе данных.

В какой-то момент может потребоваться уведомление клиентов о всех запросах по их счетам. Поэтому база данных должна разрабаты­ ваться таким образом, чтобы в дальнейшем при необходимости обеспе-

чить возможность сравнительно простого добавления соответствующей прикладной программы. Однако заранее предусмотреть все ситуации довольно трудно (если это вообще реально), так что АБД должен ориентироваться на текущие эксплуатационные характеристики.

АБД обязан информировать пользователей о том, каким образом их потребности будут удовлетворяться базой данных, а также о введен­ ных ограничениях. Сведения, передаваемые АБД пользователям:

АБД-^пользователям

•	Руководства по изменению любой информации, относящейся к объек­
•	там, элементам данных и взаимосвязям между ними в словаре данных.
	Процедуры для выполнения таких изменений.
•	Сведения о	реализации и/или рекомендации по реализации:
	средств	управления безопасностью;
	средств	управления секретностью;
	средств	управления ревизией.

•Информация о любых изменениях, модификациях или соглашениях, касающихся специфических требований пользователей, и их мотива­ ция.

•Данные о состоянии работ по проектированию, внедрению и эксплуа­ тации базы данных.

•Предложения по организации обучения и проверке профессиональной подготовки.

•Описание всех доступных средств, которые могут повысить произ­ водительность работы пользователей.

•Процедуры обработки синонимов элементов данных.

• Таблица соответствия прикладных программ и элементов данных.

•План задействования новых систем с базами данных.

•Планируемые и обеспечиваемые характеристики.

•Процедуры для удаления и ведения архива устаревших данных.

2.1.4. АБД и разработчики прикладных программ

АБД связан со всеми отделами разработки прикладных программ, использующими базу данных. Располагая сведениями о разработке прикладных программ в целом, АБД может установить действенную связь с любым из этих отделов, предоставляя им следующую информацию:

АБД-^разработчикам прикладных программ

•Планы-графики для разработки прикладных программ с указанием участков, на которые влияет база данных.

• Необходимую для разработки прикладных программ информацию о базе данных (например, определения внешней модели, такие, как элементы данных, символические имена, содержимое, форматы).

• Средства управления безопасностью, определенные пользователями.

• Средства управления секретностью, определенные пользователями.

•Средства управления ревизией, определенные администрацией.

•Предложения по обучению и проверке профессиональной подго­ товки.

• Таблицу соответствия прикладных программ и элементов данных.

•Требования к хранению информации в архиве.

•Правила и процедуры, гарантирующие точность и непротиворе­ чивость данных.

•Спецификации программы ведения базы данных.

•Правила организации интерфейсов прикладных программ (внешние модели).

• Доступные дополнительные средства и способы их применения.

•Пути эффективного использования интерфейса СУБД (с учетом того, что по определению мощное программное обеспечение можно неверно применить).

Разработчики прикладных программ в свою очередь должны переда­ вать АБД и его группе следующую информацию:

Разработчики прикладных программ-+АБД

•Согласованный план-график разработки прикладных программ либо альтернативные предложения по составлению нового плана-графика, подлежащего согласованию с АБД.

•Требования разработчиков прикладных программ.

•Процедуры, реализующие средства управления безопасностью, секретностью и доступом.

•Процедуры обновления.

•Организацию хранения устаревших данных и обновлений.

•Процедуры восстановления.

•Методы реализации средств управления ревизией.

•Способы хранения данных непосредственно на устройствах ЭВМ и на несмонтированных носителях.

•Требования по организацй'и обучения и проверке профессиональной подготовки.

•План отладки, включающий любые поднаборы/тестовые базы данных:

Кто должен создавать тестовые базы данных — группа АБД или группа прикладных программистов?

Кто должен вести тестовые базы данных?

Кто должен выполнять операцию проверки правильности построе­ ния баз данных?

• Данные о состоянии разработки прикладных программ базы данных.

2.1.5. АБД и системная группа

Физическая установка, сохранность базы данных и доступ к ней осуществляются набором машинных операций и системными программами. Группа АБД должна предоставить системной группе информацию по следующим вопросам (это особенно важно при проектировании физиче­ ской структуры базы данных):

АБД-+системной группе

•Дополнительное программное обеспечение и описание аппаратных средств, необходимых для поддержания базы данных.

•Ограничения на эксплуатационные характеристики (например, время ответа), оказывающие влияние на систему.

• Планы установки средств управления безопасностью, секретностью

и доступом.

•Информацию о любой работе по реализации базы данных, выполнение которой предполагается возложить на системную группу.

•Изменения в планах-графиках и процедурах.

•Способы хранения архивных данных.

•	Характеристики надежности, готовности и обслуживаемости.
•	Процедуры копирования, восстановления и рестарта.

Сотрудники системной группы в свою очередь передают АБД следующую информацию:

Системная группа-*АБД

•Сведения о несовместимости с каким-либо компонентом программного обеспечения или аппаратным средством из числа имеющихся в наличии или планируемых.

•Альтернативные подходы к решению каких-либо проблем,

•Планы-графики установки требуемого оборудования и программного обеспечения.

•Требования на дополнительное помещение.

2.1.6.АБД и эксплуатационная группа

Информация, передаваемая сотрудникам эксплуатационной группы, готовится АБД совместно с руководством разработки прикладных программ и руководством пользовательского коллектива. Она может включать следующие пункты:

АБД-*эксплуатационной группе

• Требования по доступности базы данных (например, доступ к базе дан­ ных должен быть возможен с 7 часов утра до 10 часов вечера).

•Приоритеты прикладных программ, устанавливаемые пользователями для режима пакетной обработки.

•Процедуры обеспечения безопасности базы данных.

•Требования к средствам восстановления базы данных после возник­ новения отказов.

•Требования, предъявляемые к ведению архива.

•Стандартные процедуры запуска системы управления базами данных.

•Планы-графики и процедуры переноса новых прикладных программ, согласованные с пользователем.

•Сведения о включении/исключении определенных прикладных программ в соответствии с пожеланиями пользователей.

•Информацию о контроле за выполнением прикладных программ: обеспечение правильного выполнения программ и выделение ответственных за разбор аварийно завершенных программ.

Для успешной эксплуатации базы данных сотрудники эксплуата­ ционной группы должны предоставить АБД следующую информацию:

Эксплуатационная группа-*АБД

•Процедуры обновления базы данных и расписание проведения регламентных работ, подготовленное АБД и согласованное с эксплуата­ ционной группой.

•Информацию о внедрении процедур восстановления и рестарта базы данных, установленных АБД.

•Сведения об обеспечении безопасности, секретности и разграничения доступа в соответствии с предложениями АБД, согласованные им с пользователями.

•Сведения об организации управления планированием в соответствии с предложениями АБД.

•Отчеты о проблемах и ошибках, возникающих в системе с базой данных.

•Отчеты о нарушении эксплуатационных параметров прикладными программами базы данных.

•	Процедуры ведения журнала по всем операциям с базой данных,
•	описание которых составлено АБД и его (ее) группой.
	Рекомендуемые изменения в системе обработки данных (сокращение
	стоимости, улучшение эксплуатационных характеристик, повышение
•	гибкости и надежности и т. д.).
	Процедуры доступа и ведения архивной информации.

2.1.7. АБД и поставщики программного обеспечения

Кроме СУБД, поставщики программного обеспечения могут предоста­ вить предприятию пакеты программ для других областей обработки данных. Однако АБД может быть связан с ними только по програм­ мному обеспечению баз данных и сопутствующих пакетов:

АБДмпоставщикам программного обеспечения

•Потребности в обучении и профессиональной подготовке группы АБД, пользователей и сотрудников эксплуатационной группы.

•Необходимое расширение средств обеспечения безопасности и контроля права доступа.

•«Узкие места» в системе с базой данных, оказывающие основное влия­ ние на эксплуатационные характеристики.

Для завоевания доверия заказчика поставщики программного обеспе­ чения обязаны передать АБД следующую информацию:

Поставщики программного обеспечениямАБД

•Методы оптимального использования пакетов программ.

•Перспективные пути развития.

•Требования к аппаратным средствам.

•Документацию по СУБД.

• Информацию о сопровождении и обслуживании программ.

•Вероятные области применения.

•Сведения о возможности реализации дальнейших планов предприятия с использованием имеющихся или перспективных средств оборудования/программного обеспечения (например, проблемы, которые могут возникнуть, «узкие места»).

•	Сведения о повышении профессиональной подготовки сотрудников.
•	Ссылки на других пользователей (желательно того же профиля).

•Вспомогательные пакеты (например, словарь данных, дополнительные

иприкладные программы, интерфейс средств передачи данных, мониторы).

•Предоставляемые конфигурации оборудования.

2.1.8. АБД и поставщики аппаратных средств

На большинстве предприятий связь с поставщиками аппаратных средств поддерживают представители системной группы (называемой также группой технического обслуживания). Применение базы данных предполагает прежде всего использование аппаратных ресурсов. Поэтому АБД должен вести переговоры с поставщиками аппаратных средств исходя из требований, предъявляемых базой данных к оборудованию. Чем больше доля прикладных задач в общем объеме работ, выполняемых системой, тем в большей степени справедлив такой подход.

Поставщики аппаратных средств-*-АБД

•Возможности аппаратных средств.

•Процедуры, обеспечивающие эффективное использование аппаратных средств.

•Возможности расширения.

•Сведения о несовместимости с имеющимся оборудованием.

•Надежностные характеристики.

•Требования по обслуживанию.

• Требования к программному обеспечению, если таковые имеются.

•Конфигурация аппаратных средств, необходимая для выполнения стоящих перед предприятием задач.

•Сведения об обучении обслуживающего персонала.

•План обслуживания (например, профилактического).

Чтобы иметь возможность обходить всякого рода «узкие места», связанные с недостаточностью аппаратных средств, АБД и его группа должны передавать поставщикам оборудования следующую инфор­ мацию:

АБД-*поставщикам аппаратных средств

•Сведения о перспективных изменениям подхода к обработке инфор­ мации, основанных на экспериментальных данных, в том числе требова­ ния к мощности и эксплуатационным характеристикам аппаратных средств.

•Сведения об отказах оборудования и различных «узких местах», влияющих на эксплуатационные характеристики.

2.2.ЖИЗНЕННЫЙ ЦИКЛ СИСТЕМЫ С БАЗОЙ ДАННЫХ

Основные этапы жизненного цикла системы с базой данных:

1.Проектирование базы данных.

2.Материализация базы данных.

3.Конвертирование существующих наборов данных и прикладных про­ грамм во вновь созданную базу данных.

4.Интеграция конвертированных прикладных программ для работы в сре­ де вновь созданной базы данных.

5.Эксплуатация.

6.Развитие, совершенствование и сопровождение.

Путь I выбирается при необходимости конвертирования существую­ щих наборов данных во вновь созданную базу данных.

Рнс. 2.2. Основные этапы жизненного цикла системы с базой данных без перекрытия

Рис. 2.3. Основные этапы жизненного цикла системы с базой данных с перекрытием (реальная ситуация).

•Этап 1. Проектирование.

•Этап 2. Материализация.

•Этап 3. Конвертирование.

•Этап 4. Интеграция.

•Этап 5. Эксплуатация.

•Этап 6. Совершенствование, развитие и сопровождение

Путь II выбирается при отсутствии необходимости конвертирования

существующих	наборов данных	во вновь созданную базу	данных
(см. рис. 2.2 и 2.3).
Ниже рассматривается роль АБД на каждом из шести этапов
жизненного цикла системы с базой данных.			решить,
До начала	разработки “базы	данных предприятие должно

какие из оперирующих с данными областей подлежат, а какие не подлежат включению в единую систему с базой данных. Этот шаг, очевид­ но, один из самых важных в разработке такой системы. Для получения картины единого ресурса данных предметной области и информационных потоков между различными системами, а также для составления плана разработки системы АБД должен проанализировать доступные ресурсы системы, данные, их источники, зависимости и взаимосвязи с другими системами.

Анализ всех систем дает возможность заранее установить наличие конфликтов из-за права владения данными, избыточных источников, не­ однозначности или противоречивости группирования данных, в результате чего отпадает необходимость в поиске компромиссных решений на более поздних стадиях разработки системы. На основе подробной информации о системах и процедурах эксплуатации можно составить план последова­ тельного перехода к применению базы данных. В зависимости от сложно­ сти межсистемных связей предметной области, числа объектов данных, доступных ресурсов и позиции администрации этот план может быть рассчитан на пятилетку и даже на более длительный период.

План проектирования системы служит основой гарантии правильной разработки системы с базой данных. Этот план определяет направление развития предметной области, а потому он должен быть полным и охва­ тывать все системы. Как и всякий перспективный план, его необходимо детализировать на первый год, дать поквартальное разбиение на дватри следующих года и погодовое разбиение на последующий период. Он должен периодически анализироваться и при необходимости пере­ сматриваться. Администрация и пользователи с его помощью могут контролировать переход к использованию системы с базой данных. План следует динамично развивать и работать с ним постоянно.

Составление плана — это лишь первый шаг на пути создания системы с базой данных. Однако он служит фундаментом для развертывания всех дальнейших работ и требует серьезного внимания. Этот план позволя­ ет логично подойти к определению порядка конвертирования и методики его выполнения. Определение порядка конвертирования необходимо не для получения «зримого» эффекта, а, что чрезвычайно важно, для вовлечения пользователей в процесс разработки базы данных. Это позво­ лит пользователю не просто наблюдать со стороны за ходом работ, а принимать в них активное участие совместно с АБД.

2.2.1. Проектирование базы данных (этап 1)

Структура базы данных является моделью предметной области. Она должна ее точно представлять и удовлетворять ее требованиям. Необходимо, чтобы процесс проектирования поддерживался всеми функциональными подразделениями предприятия, которые обязаны опи­ сать и определить элементы данных с точки зрения управляющего и пользователя. В функции АБД входит также устранение всех проти­

воречий и двусмысленностей в определении данных. Качество проекта базы данных зависит от качества определения элементов данных и их взаимосвязей. Фактически процесс проектирования — это описание пред­

приятия в терминах его наиболее важных объектов и внутренних связей.

В системе образования наиболее важными объектами являются студенты и преподаватели. В числе других важных объектов можно на­ звать читаемые курсы, списки абитуриентов, расписание занятий, размер платы за обучение, денежные расходы и особые проекты. Эти объекты и их взаимосвязи должны быть определены на начальном этапе проектирования с участием АБД.

Эффективному решению указанных задач способствует словарь данных (СД), подробно рассматриваемый в гл. 3.

На практике введение базы данных одновременно для всех исполь­ зуемых на предприятии прикладных программ может оказаться нежела­ тельным или просто нереальным. Для прикладных программ, непосред­ ственная установка которых невозможна, создается долгосрочный план. Преимущества постепенного развития очевидны. Ключевым моментом вне­ дрения любого проекта является успешная реализация его первой части при демонстрации потенциальных возможностей концепции базы данных и способность АБД конвертировать все функции предметной области для работы в среде базы данных. Первые конвертируемые прикладные программы должны быть достаточно представительными, но не самыми важными. Однако они не должны принадлежать и к числу наименее важных. Поскольку реализация всех функций осуществляется постепенно, шаг за шагом, этапу проектирования придается первостепенное значение.

Проект должен быть легко расширяемым. Немногие предприятия могут позволить себе начать все сначала, если проект оказывается недостаточно гибким. В связи с необходимостью постоянного изменения и развития базы данных ее реструктуризация по мере добавления новых типов данных и новых прикладных программ должна быть простой. В неко­ торых системах управления базами данных предусмотрены средства реструктуризации. Если же их нет, то написание соответствующей про­ цедуры (обычно называемой процедурой загрузки/разгрузки) возлагается на пользователя. АБД должен учитывать, что переход от традиционной «эры наборов данных» к внедрению технологии баз данных связан с

Рис. 2.4. Некоторые шаги проектирования базы данных. Их последовательность образует этап 1, показанный на рис. 2.2 и 2.3