Разработка физической модели БД
Физическое проектирование базы данных включает шесть основных этапов. Концептуальное и логическое проектирование охватывает три первых этапа разработки баз данных, а физическое проектирование — этапы 4−9. Этап 4 стадии физического проектирования включает разработку основных отношений и реализацию ограничений предметной области с использованием доступных функциональных средств целевой СУБД… Читать ещё >
Разработка физической модели БД (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Целью разработки любой базы данных является хранение и использование информации о какой-либо предметной области. Для реализации этой цели имеются следующие инструменты:
- 1. Реляционная модель данных — удобный способ представления данных предметной области.
- 2. Язык SQL — универсальный способ манипулирования такими данными.
Можно спроектировать несколько отношений с большим количеством атрибутов, или наоборот, разнести все атрибуты по большому числу мелких отношений. Как определить, по каким признакам нужно помещать атрибуты в те или иные отношения?
Логическая модель данных.
Логическая модель описывает понятия предметной области, их взаимосвязь, а также ограничения на данные, налагаемые предметной областью. Примеры понятий — «сотрудник», «отдел», «проект», «зарплата». Примеры взаимосвязей между понятиями — «сотрудник числится ровно в одном отделе», «сотрудник может выполнять несколько проектов», «над одним проектом может работать несколько сотрудников». Примеры ограничений — «возраст сотрудника не менее 16 и не более 60 лет» .
Логическая модель данных является начальным прототипом будущей базы данных. Она строится в терминах информационных единиц, но без привязки к конкретной СУБД. Более того, логическая модель данных необязательно должна быть выражена средствами именно реляционной модели данных. Основным средством разработки логической модели данных в настоящий момент являются различные варианты ER-диаграмм (Entity-Relationship, диаграммы сущность-связь).
Одну и ту же ER-модель можно преобразовать как в реляционную модель данных, так и в модель данных для иерархических и сетевых СУБД, или в постреляционную модель данных. Однако, т.к. мы рассматриваем именно реляционные СУБД, то можно считать, что логическая модель данных для нас формулируется в терминах реляционной модели данных.
Физическая модель данных.
На еще более низком уровне находится физическая модель данных.
Физическое проектирование базы данных — процесс подготовки описания реализации базы данных на вторичных запоминающих устройствах; на этом этапе рассматриваются основные отношения, организация файлов и индексов, предназначенных для обеспечения эффективного доступа к данным, а также все связанные с этим ограничения целостности и средства защиты.
Физическое проектирование является третьим и последним этапом создания проекта базы данных, при выполнении которого проектировщик принимает решения о способах реализации разрабатываемой базы данных. Во время предыдущего этапа проектирования была определена логическая структура базы данных (которая описывает отношения и ограничения в рассматриваемой прикладной области). Хотя эта структура не зависит от конкретной целевой СУБД, она создается с учетом выбранной модели хранения данных, например реляционной, сетевой или иерархической. Однако, приступая к физическому проектированию базы данных, прежде всего необходимо выбрать конкретную целевую СУБД. Поэтому физическое проектирование неразрывно связано с конкретной СУБД. Между логическим и физическим проектированием существует постоянная обратная связь, так как решения, принимаемые на этапе физического проектирования с целью повышения производительности системы, способны повлиять на структуру логической модели данных.
Как правило, основной целью физического проектирования базы данных является описание способа физической реализации логического проекта базы данных.
В случае реляционной модели данных под этим подразумевается следующее:
- · создание набора реляционных таблиц и ограничений для них на основе информации, представленной в глобальной логической модели данных;
- · определение конкретных структур хранения данных и методов доступа к ним, обеспечивающих оптимальную производительность СУБД;
- · разработка средств защиты создаваемой системы.
Этапы концептуального и логического проектирования больших систем следует отделять от этапов физического проектирования. На это есть несколько причин.
- · Они связаны с совершенно разными аспектами системы, поскольку отвечают на вопрос, что делать, а не как делать.
- · Они выполняются в разное время, поскольку понять, что надо сделать, следует прежде, чем решить, как это сделать.
- · Они требуют совершенно разных навыков и опыта, поэтому требуют привлечения специалистов различного профиля.
Проектирование базы данных — это итерационный процесс, который имеет свое начало, но не имеет конца и состоит из бесконечного ряда уточнений. Его следует рассматривать прежде всего, как процесс познания. Как только проектировщик приходит к пониманию работы предприятия и смысла обрабатываемых данных, а также выражает это понимание средствами выбранной модели данных, приобретенные знания могут показать, что требуется уточнение и в других частях проекта. Особо важную роль в общем процессе успешного создания системы играет концептуальное и логическое проектирование базы данных. Если на этих этапах не удастся получить полное представление о деятельности предприятия, то задача определения всех необходимых пользовательских представлений или обеспечения защиты базы данных становится чрезмерно сложной или даже неосуществимой. К тому же может оказаться затруднительным определение способов физической реализации или достижения приемлемой производительности системы. С другой стороны, способность адаптироваться к изменениям является одним из признаков удачного проекта базы данных. Поэтому вполне имеет смысл затратить время и энергию, необходимые для подготовки наилучшего возможного проекта.
Этапы физического проектирования базы данных:
- 1. Перенос глобальной логической модели данных в среду целевой СУБД.
- 2. Проектирование основных отношений.
- 3. Разработка способов получения производных данных.
- 4. Реализация ограничений предметной области.
- 5. Проектирование физического представления базы данных.
- 6. Анализ транзакций.
- 7. Выбор файловой структуры.
- 8. Определение индексов.
- 9. Определение требований к дисковой памяти.
- 10. Проектирование пользовательских представлений.
- 11. Разработка механизмов защиты.
- 12. Обоснование необходимости введения контролируемой избыточности.
- 13. Текущий контроль и настройка операционной системы.
Физическое проектирование базы данных включает шесть основных этапов. Концептуальное и логическое проектирование охватывает три первых этапа разработки баз данных, а физическое проектирование — этапы 4−9. Этап 4 стадии физического проектирования включает разработку основных отношений и реализацию ограничений предметной области с использованием доступных функциональных средств целевой СУБД, на этом этапе должно быть также принято решение по выбору способов получения производных данных, которые включены в модель данных.
Этап 5 включает выбор файловой организации и индексов для основных отношений. Как правило, СУБД для персональных компьютеров имеют фиксированную структуру внешней памяти, а другие СУБД предоставляют несколько альтернативных вариантов файловой организации для хранения данных. С точки зрения пользователя организация внутренней структуры хранения отношений должна быть совершенно прозрачной — пользователь должен иметь возможность получать доступ к любому отношению и к отдельным его строкам без учета способа хранения данных. Это означает, что СУБД должна обеспечивать полную независимость физического хранения данных от их логической организации. Только в этом случае внесение изменений в физическую организацию базы данных не окажет никакого влияния на работу пользователей. Соответствие между логической моделью данных и физической моделью данных определяется внутренней схемой базы данных. Разработчик должен предоставить подробные физические проекты базы данных с учетом применяемой СУБД и операционной системы. В проекте реализации базы данных в СУБД разработчик должен определить структуры файлов, которые будут использоваться для представления каждого отношения. В проекте реализации базы данных в операционной системе разработчик должен указать расположение отдельных файлов и обеспечить необходимую их защиту. Прежде чем приступить к изучению этапа 5 рассматриваемой методологии, рекомендуем читателю ознакомиться со сведениями о файловой организации и структурах внешней памяти, приведенными в приложении В.
На этапе 6 необходимо принять решение о том, как должно быть реализовано каждое пользовательское представление. А на этапе 7 осуществляется проектирование средств защиты, необходимых для предотвращения несанкционированного доступа к данным, включая управление доступом к основным отношениям.
На этапе 8 анализируется также необходимость снижения уровня требований нормализации данных в логической модели, что может способствовать повышению общей производительности системы. Однако эти действия следует предпринимать только в случае реальной необходимости, поскольку введение в базу данных избыточности неизбежно вызовет появление проблем с поддержанием целостности данных. На этапе 9 описан способ организации текущего контроля операционной системы, позволяющий своевременно обнаруживать и устранять все проблемы производительности, которые могут быть решены на уровне проекта, а также учитывать новые или изменившиеся требования.
В приложении Е приводится обобщенное формальное описание методологии разработки баз данных, предназначенное для тех читателей, которые уже хорошо знакомы с теорией и нуждаются лишь в общем обзоре основных этапов проектирования.
Проектирование физического представления базы данных Определение оптимальной файловой структуры для хранения базовых отношений и индексов, необходимых для достижения приемлемой производительности. Иными словами, определение способа хранения отношений и кортежей во вторичной памяти.
- 1. Анализ транзакцийОпределение функциональных характеристик транзакций, которые будут выполняться в проектируемой базе данных, и выделение наиболее важных из них.
- 2. Выбор файловой структурыОпределение наиболее эффективной файловой структуры для каждого базового отношения.
- 3. Выбор индексовОпределение того, будет ли добавление индексов способствовать повышению производительности системы.
- 4. Определение требований к дисковому пространствуОценка объема дискового пространства, необходимого для размещения базы данных.
Физическая структура базы данных моего сайта.
Рис. 3.4 Структура базы данных.