книги / Структурный подход к организации баз данных

уменьшением стоимости сопровождения и обеспечением дополнительных возможностей.

На рис. 2.4 представлены основные шаги проектирования. При логи­ ческом проектировании АБД должен сконцентрировать свое внимание на причинах существования определенных взаимосвязей между объекта­ ми, а не на способах их реализации в базе данных.

2.2.2. Материализация базы данных (этап 2)

После определения физической структуры, удовлетворяющей экс­ плуатационным требованиям, описание этой скелетной структуры (струк­ тур) физической базы (баз) данных необходимо передать СУБД. Иногда такие описания заносятся в библиотеку описаний базы данных, куда могут заноситься и логические представления пользователей (назы­ ваемые также «внешними моделями»).

До загрузки и использования базы данных в полном объеме желатель­ но реализовать ее экспериментальный прототип или построить ее модель. На основе прототипа можно получить приемлемую оценку эксплуата­ ционных характеристик полной базы данных и прогнозировать увели­ чение объема или числа функций. Применение полной базы данных без предварительного тестирования недопустимо. Возможно частичное пере­ крытие этапа анализа с этапом конвертирования и интеграции (см. рис. 2.3). В том случае, когда прототип не отвечает эксплуатационным требованиям, приходится возвращаться к этапу проектирования.

Если в результате тестирования выявлено, что прототип отвечает эксплуатационным требованиям, можно проводить загрузку базы данных. Необходимо, однако, помнить, что прогнозирование эксплуатационных характеристик реальной базы данных с помощью прототипа представ­ ляет чрезвычайно сложную задачу, для которой очень трудно правиль­ но определить момент окончания работ. Хотя создание прототипа и желательно, в большинстве случаев для интерактивного режима модель не позволяет получить приемлемую оценку эксплуатационных характе­ ристик полной базы данных. Причиной тому является отсутствие обоб­ щенной математической процедуры оценки корректности модели. Особенно сложно построить адекватный тестовый пример загрузки из 50 или 100 асинхронных транзакций, осуществляющих доступ к базе данных. К трудным задачам следует отнести и полный учет реального количества информации в базе данных. Множество задач прекрасно реализуется при числе записей порядка 1000, но «взрывается» при 100000. Кроме того, нельзя забывать и о том, что эксплуата­ ционные характеристики зависят от размеров базы данных. Возможен прогон некоторых прикладных программ, прошедших этап конвертирова­ ния (этап 3) или интеграции (этапы 3 и 4 на рис. 2.2, 2.3 и 2.5) на полной базе данных. Производится проверка соответствия эксплуата­ ционных характеристик требованиям, предъявляемым к проекту полной базы данных. При неудовлетворительных результатах необходимо моди­ фицировать проект базы данных. Если же результаты оказываются удовлетворительными, переходят к проверке средств обеспечения без­ опасности, секретности и разграничения доступа на полной физической базе данных. В случае успешного тестирования этих средств выпол­

Рис. 2.5. Этап материализации базы (баз) данных (этап 2 на рис. 2.2 и 2.3)

2.2.3. Конвертирование существующих наборов данных и прикладных программ во вновь созданную базу данных (этап 3)

База данных довольно часто развивается из уже существующей системы обработки данных. Так, в примере из разд. 2.2.1 учебный институт мог бы иметь наборы данных, содержащие списки абитуриентов, а также информацию о читаемых курсах и студентах.

На рис. 2.6 показано принятие возможных решений на этом этапе.

Рис. 2.6. Возможные решения на этапе конвертирования (этап 3 на рис. 2.2 и 2.3)

2.2.4. Интеграция конвертированных и новых прикладных программ для работы в среде вновь созданной базы данных (этап 4)

Этот этап может существенно пересекаться с этапом 3. Здесь необходимо обеспечить возможность простого изменения физической структуры базы данных, т. е. поддержку разработки прикладных программ надлежащим управлением базой данных, а не планированием разработки прикладных программ. Разработка прикладных программ не входит в обя­ занности АБД. Например, в сфере банковских операций должна предусматриваться возможность добавления системы кредитных карточек

рования, что может деморализовать группу АБД и причинить массу неудобств разработчикам прикладных программ.

2.2.5. Эксплуатация (этап 5)

На этапе эксплуатации все использующие базу данных прикладные программы работают с полной нагрузкой. Здесь должны быть задейство­ ваны процедуры, обеспечивающие безопасность, секретность и разграни­ чение доступа к базе данных. Необходимо ввести процедуры восстановле­ ния и повторного запуска при удовлетворении критерия оценки ка­ чества эксплуатационных характеристик. На этом этапе эксперту по вопро­ сам эксплуатации и эксперту по системным вопросам приходится выполнять большой объем работ.

Деятельность группы АБД и задачи ее отдельных сотрудников подробно освещаются в § 2.3.

2.2.6. Развитие, совершенствование и сопровождение (этап 6)

Это — последний этап жизненного цикла системы с базой данных. Практически в любой области постоянно происходят изменения. Измене­ ния могут иметь место в сфере коммерческой деятельности в резуль­ тате ее расширения или сокращения либо могут быть связаны с разного рода реорганизациями.

Сопровождение означает приспособление к изменениям. В большин­ стве случаев работа по сопровождению не обязательно требует больших трудозатрат. Если база данных обладает достаточной гибкостью, этап сопровождения скорее всего будет не самым сложным.

При значительных изменениях может потребоваться повторное проек­ тирование базы данных. Однако в большинстве случаев для функциони­ рующей базы данных в нем нет необходимости, а иногда оно просто невозможно. Наиболее часто выбираемый из практических соображений подход к решению проблемы состоит в «наложении заплат». В группе АБД на данном этапе основной объем работ приходится на долю эксперта по прикладным программам.

2.3. АБД, ГРУППА АБД И ЕЕ ОБЯЗАННОСТИ

Интересы предприятия требуют наличия в группе АБД квали­ фицированных специалистов. Как только база данных вступает в действие, она сразу становится необходимой для всех, и роль функции АБД возрастает. Создание базы данных и работа с ней — процесс длительный. Администрация предприятия должна быть уверена в полезно­ сти функции АБД на этапах проектирования, внедрения и эксплуа­ тации.

Выполнение функции АБД зависит от выделенных ресурсов. Едва ли можно ожидать создания хорошей системы с базой данных при отсут­ ствии соответствующей поддержки. Прежде чем обсуждать вопросы, касающиеся группы АБД, рассмотрим еще раз положение АБД в иерархии предприятия.

2.3.1. Положение АБД в иерархии предприятия

Положение АБД в иерархии предприятия определяется следующими факторами:

•характером предметной области;

•важностью существующих прикладных программ, для которых будет использоваться база данных;

•важностью прикладных программ, подлежащих внедрению в перспек­ тиве, для которых будет использоваться база данных;

•стилем управления предприятием;

Для каждого предприятия характерны специфические черты функции обработки данных, определяемые целью введения этой функции. Однако основные интерфейсы и функциональные взаимоотношения с отделом обработки данных являются общими во всех случаях.

Обработка данных осуществляется в интересах предприятия, так как обеспечивает необходимую для принятия решений информацию. Как

Рис. 2.7. Место АБД в системе обработки данных. Роль АБД не зависит от функции обработки данных и группы прикладного программирования

правило, на предприятии имеется группа прикладного программирова­ ния, взаимодействующая с пользователями из различных подразделе­ ний, таких, как финансовые, производственные, сбыта и кадров. Группа разрабатывает и сопровождает прикладные программы на языках программирования Кобол, ПЛ/1, Ассемблер и Фортран для целей обработки информации, в которой нуждается пользовательский коллектив.

Другая группа занимается системными и эксплуатационными вопро­ сами обработки данных. Она отвечает за состояние аппаратных средств, планирует и осуществляет выполнение прикладных программ, ведет биб­ лиотеку на магнитной ленте, обеспечивает физическую безопасность данных, а также своевременное обновление операционной системы и прочего программного обеспечения, необходимого для работы приклад­ ных программ. Для группы прикладного программирования основным источником данных может служить база данных, а для группы эксплуатации решение основных задач сопровождения может быть связано с аппаратными средствами и программным обеспечением, от­ носящимся к базе данных. Функция АБД состоит в разработке проекта ба­ зы данных, представляющего объекты предметной области и взаимосвязи, и обеспечении поддержания и развития этих взаимосвязей по мере расширения предметной области.

На начальных этапах изучения возможностей исследования и экспе­ риментального внедрения базы данных АБД может отчитываться перед ответственным за обработку информации. Группа прикладного програм­ мирования и группа эксплуатации системы могут находиться на одном уровне с АБД, как показано на рис. 2.7. В принципе АБД должен находиться на уровне пользователей, для которых разрабатывается и внедряется база данных.

По мере того как база данных начинает играть ведущую роль в жизнедеятельности предприятия, возрастает и влияние АБД. Роль АБД зависит от опыта, накопленного предприятием в области обработки данных, от того, может ли база данных обеспечить предприятие информацией на длительный срок, а также от способности АБД и его группы удовлетворять потребности пользователей.

Положение АБД на административной лестнице может быть различным на различных предприятиях и должно определяться его функцией, а не соображениями престижа.

Деятельность АБД не всегда оказывается успешной. Это иллюстри­ руется рис. 2.7а. На данном предприятии, как и на многих

Рис, 2.7а. Отчеты А БД управляющему обработкой данных. А БД входит в состав линейного отдела, а прикладные программисты — в состав основных

других, обслуживающие подразделения обвиняются в том, что они не обеспечивают вовремя необходимое обслуживание. В свою очередь отдел обработки данных предъявляет претензии прикладным программистам в том, что они не обеспечивают необходимое сопровождение программ. Линейные и основные отделы «кивают друг на друга». Линейные отделы выполняют текущие работы, такие, как прогон рабочих заданий и создание тестов для прикладных программ. Основные же отделы — это разработчики прикладных программ. Поскольку АБД отчитывается перед управляющим обработкой данных, его причисляют к линейной службе. Из-за напряженных отношений между линейными и основными отде­ лами прикладные программисты и сотрудники линейного отдела не могут найти общего языка. Успех работы АБД во многом зависит и от личных качеств его сотрудников.

2.3.2. Группа АБД

На этапах предварительной разработки базы данных в подчинении у АБД может находиться два-три человека, умеющих планировать, организовывать и поддерживать связи с администрацией предприятия и пользователями. Именно на эти качества следует ориентироваться при подборе кадров для выполнения функций АБД. По мере продвижения проекта число сотрудников группы АБД может расти.

Численность группы АБД зависит от размера предметной области, сложности прикладных программ, использующих базу данных, сложности выбранной СУБД и ее, способности генерировать необходимые с точки зрения логической структуры взаимосвязи, квалификации пользователя и этапа разработки базы данных. В обязанности группы АБД входит определение, организация, структурирование и защита базы данных, а

с программистами, занимающимися ОД, а также с системными и эксплуатационными подразделениями, связанными с О Д

также установление рабочих контактов с сотрудниками других отделов предприятия.

АБД должен поддерживать связь с руководством, пользователями, не имеющими отношения к обработке данных (ОД), программистами, занимающимися ОД и системщиками/эксплуатационниками, связанными

ков из других отделов. На рис. 2.8 показаны функции АБД и его группы и их основные связи. На рис. 2.9 представлен полностью укомплектованный штат группы АБД с указанием обязанностей всех сотрудников. Такая группа может быть создана на относительно крупном предприятии, насчитывающем 100 и более прикладных програм­ мистов. При меньшей численности прикладных программистов уменьша­ ется и штат группы АБД.

2.3.3. Обязанности сотрудников группы АБД

Обязанности сотрудников группы АБД зависят от этапа разра­ ботки базы данных. Этих этапов, как нам уже известно, шесть (рис. 2.2):

1.Проектирование.

2.Материализация базы данных.

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

4.Интеграция конвертированных и новых прикладных программ для работы в среде вновь созданной базы данных.

5.Эксплуатация.

6.Развитие, совершенствование и сопровождение.

Эксперт по вопросам эксплуатации. Эксперт по вопросам эксплуа­ тации несет ответственность за установление рабочих контактов между группой АБД и эксплуатационной группой, связанной с обработкой данных.

1. Проектирование.

•Оценивает влияние изменений физической структуры базы данных на эксплуатационные характеристики.

•На случай возникновения во время выполнения прикладных программ ситуаций, требующих вмешательства оператора, разрабатывает легко осваиваемые и простые в эксплуатации интерфейсы.

•Оценивает возможность использования процедур, обеспечивающих повторный запуск, восстановление, безопасность и секретность.

2, 3, 4. Материализация, конвертирование и интеграция.

•Контролирует подготовку к эксплуатации (например, проверку ка­ чества вспомогательной памяти, отводимой базе данных).

•Организует установку СУБД (например, определение библиотек, создание наборов данных) .

•Содействует руководителю группы эксплуатации в составлении плана внедрения.

•Устанавливает перерывы в работе сотрудников, занятых непосред­ ственной эксплуатацией, и договаривается о выделении эксплуатацион­ ным отделением «хороших» операторов для выполнения загрузки базы данных.

•Разрабатывает процедуры ежедневного запуска СУБД.

•Подготавливает процедуры для ведения журнала работы с базой данных.

•Определяет процедуры, обеспечивающие восстановление, повторный

запуск, безопасность и разграничение доступа, а также процедуры сбора необходимой информации, относящейся к поиску, анализу и устранению непредвиденных ошибок.

•Следит за профессиональной подготовкой операторов, исследует программы проверки их знаний и выдает соответствующие рекоменда­ ции лицу, ответственному за обработку данных.

5.Эксплуатация

На этапе эксплуатации эксперт ежедневно выполняет следующие работы:

• Проверяет правильность осуществления операторами запуска системы, ведения журнала, выполнения заданий и завершения всех операций

с базой данных.

•Наблюдает за выполнением рестарта и восстановления после отказов.

• Контролирует любые реорганизации индексов и баз данных.

•Проверяет регистрацию в журнале всех транзакций и любых операций с базами данных.

•Разрабатывает план периодического выполнения дампов базы данных с указанием сроков их запуска и разбора результатов. Организует физическую передачу копий базы данных на вспомогательную память, находящуюся вне центра обработки данных.

•Контролирует регистрацию всех неисправностей аппаратных средств и инициирует их регулярное профилактическое обслуживание сотруд­ никами эксплуатационной группы.

•Получает информацию об эксплуатационных характеристиках базы

системным вопросам об этих проблемах. Использует средства изме­ рения эксплуатационных характеристик.

•Постоянно оценивает и изучает планы проведения повторного запуска и восстановления.

•Оценивает качество базы данных (например, непротиворечивость данных, указателей и т. д.).

6.Развитие, совершенствование и сопровождение.

•Оценивает влияние расширений и изменений на эксплуатационные характеристики базы данных.

•Проверяет работоспособность процедур, осуществляющих повторный запуск и восстановление, перед внесением каких-либо существенных изменений.

Эксперт по системным вопросам. При работе с большими базами данных, как правило, требуется группа экспертов, знакомых с языками и процедурами систем с базами данных. От АБД и экспертов по приклад­ ным программам эксперты по системным вопросам получают логическую структуру базы данных. В зависимости от этапа разработки эксперт по системным вопросам выполняет следующие работы:

1. Проектирование

•Использует логическую структуру для моделирования базы данных на профилях прикладных программ и разрабатывает физическую структуру базы данных.