Проектирование баз данных. Этапы проектирования БД (прагматический, инфологический, логический, физический). Информационно-логическое моделирование БД (разработка информационно- логической модели).

В теории проектирования информационных систем предметную область (или, если угодно, весь реальный мир в целом) принято рассматривать в виде трех представлений: - представление предметной области в том виде, как она реально существует - как ее воспринимает человек (имеется в виду проектировщик базы данных) - как она может быть описана с помощью символов. Т.е. говорят, что мы имеем дело с реальностью, описанием (представлением) реальности и с данными, которые отражают это представление. Данные, используемые для описания предметной области, представляются в виде трехуровневой схемы (так называемая модель ANSI/SPARC):Внешнее представление (внешняя схема) данных является совокупностью требований к данным со стороны некоторой конкретной функции, выполняемой пользователем. Концептуальная схема является полной совокупностью всех требований к данным, полученной из пользовательских представлений о реальном мире. Внутренняя схема - это сама база данных. Отсюда вытекают основные этапы, на которые разбивается процесс проектирования базы данных информационной системы: 1. Концептуальное проектирование - сбор, анализ и редактирование требований к данным. Для этого осуществляются следующие мероприятия: - обследование предметной области, изучение ее информационной структуры - выявление всех фрагментов, каждый из которых харакетризуется пользовательским представлением, информационными объектами и связями между ними, процессами над информационными объектами моделирование и интеграция всех представлений По окончании данного этапа получаем концептуальную модель, инвариантную к структуре базы данных. Часто она представляется в виде модели "сущность-связь". 2. Логическое проектирование - преобразование требований к данным в структуры данных. На выходе получаем СУБД-ориентированную структуру базы данных и спецификации прикладных программ. На этом этапе часто моделируют базы данных применительно к различным СУБД и проводят сравнительный анализ моделей. 3. Физическое проектирование - определение особенностей хранения данных, методов доступа и т.д. Проектирование базы данных состоит в построении комплексавзаимосвязанных моделей данных. Важнейшим этапом проектирования базы данных является разработкаинформационно-логической (инфологической) модели предметной области, неориентированной на СУБД. В инфологической модели средствами структур данныхв интегрированном виде отражают состав и структуру данных, а такжеинформационные потребности приложение (задач и запросов). Информационно-логическая модель предметной области отражает предметнуюобласть в виде совокупности информационных объектов и их структурныхсвязей. Инфологическая модель является исходной для построения даталогическоймодели БД и служит промежуточной моделью для специалистов предметнойобласти (для которой создается БнД) и администратора БД в процессепроектирования и разработки конкретной БнД. Под даталогической понимается модель, отражающая логическиевзаимосвязи между элементами данных безотносительно их содержания ифизической организации. При этом даталогическая модель разрабатывается сучетом конкретной реализации СУБД, также с учетом специфики конкретнойпредметной области на основе ее инфологической модели. Инфологическая модель предметной области строится первой.Предварительная инфологическая модель строится еще на пред проектной стадиии затем уточняется на более поздних стадиях проектирования баз данных.Затем на ее основе строятся концептуальная (логическая), внутренняя(физическая) и внешняя модели. Концептуальный уровень соответствует логическому аспекту представленияданных предметной области в интегрированном виде. Концептуальная(логическая) модельсостоит из множества экземпляров различных типов данных, структурированныхв соответствии с требованиями СУБД к логической структуре базы данных. Внутренний уровень отображает требуемую организацию данных в средехранения и соответствует физическому аспекту представления данных.Внутренняя (физическая) модель состоит из отдельных экземпляров записей, физическихранимых во внешних носителях. Внешний уровень поддерживает частные представления данных, требуемыеконкретным пользователям. Внешняя модель является подмножествомконцептуальной модели. Возможно пересечение внешних моделей по данным.Частная логическая структура данных для отдельного приложения (задачи) илипользователя соответствует внешней модели или подсхеме БД. С помощьювнешних моделей поддерживается санкционированный доступ к данным БДприложений (ограничен состав и структура данных концептуальной модели БДдоступных в приложении, а также заданы допустимые режимы обработки этихданных: ввод, редактирование, удаление, поиск). Появление новых или изменение информационных потребностей существующихприложений требуют определения для них корректных внешних моделей, при этомна уровне концептуальной и внутренней модели данных изменений непроисходит. Изменения в концептуальной модели, вызванные появлением новыхвидов данных или изменением и структур, могут затрагивать не всеприложения, т.е. обеспечивается определенная независимость программ отданных. Изменения в концептуальной модели должны отражаться и внутреннеймодели, и при неизменной концептуальной модели возможна самостоятельнамодификация внутренней модели БД с целью улучшения ее характеристик (времядоступа данным, расхода памяти внешних устройств и др.). Таким образом, БДреализует принцип относительной независимости логической и физическойорганизации данных.