Proiectarea bazelor de date

Proiectarea bazelor de date

Structura datelor din baza de date este determinata in timpul proiectarii bazei de date. Totusi, proiectarea bazei de date poate fi extrem de complexa. Pentru a realiza un sistem care sa satisfaca necesitatile informationale ale organizatiei, este necesara o abordare diferita de cea a sistemelor bazate pe fisiere, unde totul era dictat de nevoile aplicative a unor departamente individuale. Pentru ca tratarea prin baze de date sa aiba succes, organizatia trebuie sa se gandeasca acum mai intai la date si apoi la aplicatie. Aceasta schimbare a modului de tratare este denumita uneori schimbare de paradigma. Pentru ca sistemul sa fie acceptat de utilizatorii finali, activitatea de proiectare este cruciala. O baza de date prost proiectata va genera erori, care ar putea duce la luarea de decizii gresite, ceea ce ar putea avea repercursiuni serioase asupra organizatiei. Pe de alta parte, o baza de date bine proiectata, produce un sistem care ofera informatii corecte, ceea ce face ca procesul decizional sa fie eficient si sa se bucure de succes.

Efectuarea acestei deplasari spre paradigma este foarte importanta pentru ca, din pacate, majoritatea organizatiilor si proiectantilor individuali se bazeaza foarte putin pe metodologii atunci cand proiecteaza baze de date si aceasta este considerata. a fi cauza principala a esecurilor in realizarea sistemelor informationale. Datorita absentei tratarii structurate in proiectarea bazelor de date, timpul sau resursele necesare pentru un proiect sunt, de regula, subestimate, bazele de date realizate sunt necorespunzatoare sau ineficiente pentru cerintele aplicatiilor, documentatia este limitata, iar intretinerea este dificila.

Proiectarea bazelor de date reprezinta procesul de realizare a unui proiect pentru o baza de date, care va trata toate operatiile si obiectivele intreprinderii.

Principalele scopuri ale proiectarii bazelor de date sunt:

reprezentarea datelor si a relatiilor dintre ele, necesare tuturor domeniilor de aplicatie si grupurilor de utilizatori principali;

furnizarea unui model de date care sa accepte efectuarea oricarei tranzactii necesare asupra datelor;

specificarea unui proiect minimal, structurat in mod adecvat pentru realizarea cerintelor stabilite privind performantele sistemului, cum ar fi timpul de raspuns.

Din pacate, aceste scopuri nu sunt intotdeauna usor de atins si necesita uneori compromisuri, mai ales pentru a obtine performante acceptabile ale sistemului. Cele doua abordari principale in proiectarea unui sistem de baze de date sunt cunoscute sub denumirile de proiectare "de sus in jos", respectiv "de jos in sus". Tratarea "de jos in sus" incepe de la nivelul fundamental al atributelor (adica proprietatile entitatilor), care - prin analiza asociatiilor dintre atribute - sunt grupate in relatii care reprezinta tipurile de entitati si asociatiile dintre acestea. Procesul de normalizare constituie o abordare de jos in sus a proiectarii. Normalizarea implica identificarea atributelor necesare si plasarea lor ulterioara in tabele normalizate, bazate pe dependentele functionale dintre atribute. Tratarea de jos in sus este indicata in proiectarea unor baze de date simple, cu un numar relativ mic de atribute.

O strategie mai adecvata de proiectare a bazelor de date complexe consta in utilizarea tratarii "de sus in jos". Aceasta incepe cu realizarea unor modele de date, care contin cateva entitati si relatii de nivel inalt, dupa care se aplica rafinari succesive de sus in jos, pentru a identifica entitatle, relatiile si atributele asociate de nivel jos. Abordarea de sus in jos este ilustrata prin utilizarea conceptelor modelului Entitate-Relatie (ER).

In proiectarea bazelor de date exista si alte abordari, cum ar fi cea "din interior spre exterior" si cea "compusa". Tratarea din interior spre exterior este legata de cea de jos in sus, dar difera de aceasta prin faptul ca mai intai se identitica un set de entitati principale, care este ulterior extins pentru a cuprinde si alte entitati, relatii si atribute asociate celor gasite initial. In strategia compusa se utilizeaza atat abordarea de sus in jos, cat si cea de jos in sus pentru diverse parti ale modelului, pentru ca, in final, sa se combine toate componentele.

1.4.1. Proiectarea conceptuala a bazelor de date

Proiectarea conceptuala a bazelor de date reprezinta procesul de construire a unui model al informatiilor utilizate in cadrul unei intreprinderi, independent de toate consideratile fizice.[BD Teora]

Proiectarea conceptuala presupune crearea unui model de date conceptual al partii din intreprinderea pe care dorim sa o modelam. Modelul de date este construit utilizand informatiile documentate din specificatiile cerintelor utilizatorului. Proiectarea conceptuala a bazei de date este complet independenta de detaliile de implementare, cum ar fi elementele de software ale SGBD-ului avut in vedere, programele aplicatie, limbajele de programare, platforma hardware sau orice alte consideratii fizice. De-a lungul procesului de realizare a unui model de date conceptual, acesta este in permanenta testat si validat conform cerintelor utilizatorului. Modelul de date conceptual al intreprinderii constituie o sursa de informatii pentru faza de proiectare logica.

1.4.2 Proiectarea logica a bazelor de date

Proiectarea logica a bazelor de date reprezinta procesul de construire a unui model al informatiilor utilizate in cadrul unei intreprinderi, bazat pe un anumit model de date, dar independent de un anumit SGBD si de alte consideratii fizice. [BD Teora]

Proiectarea logica are ca rezultat crearea unui model de date logic al partii de intreprindere pe care dorim s-o modelam. Modelul de date conceptual, creat in faza precedenta, este rafinat si transpus intr-un model de date logic. Acesta este influentat de catre modelul de date avut in vedere pentru baza de date (de exemplu, modelul de date relational).

In timp ce modelul de date conceptual este independent de toate consideratiile fizice, modelul de date logic este creat cunoscandu-se modelul de date principal al SGBD-ului tinta. Cu alte cuvinte, se cunoaste de exemplu, ca SGBD-ul este relational, in retea, ierarhic sau orientat spre obiecte. Totusi, se ignora alte aspecte ale SGBD-ului ales, si mai ales, orice detalii fizice, cum ar fi structurile de stocare sau indexurile.

De-a lungul procesului de realizare a unui model de date logic, acesta este in permanenta testat si validat conform cerintelor utilizatorului. Tehnica de normalizare este utilizata pentru a testa corectitudinea unui model de date logic. Normalizarea garanteaza ca relatiile derivate din model nu prezinta redundanta datelor, care poate fi cauza anomaliilor de reactualizare dupa implementare. Modelul de date logic trebuie sa fie de asemenea examinat, pentru a se garanta ca accepta tranzactiile specificate de catre utilizatori. De asemenea, modelul de date logic joaca un rol important in etapa de intretinere operationala din ciclul de viata al aplicatiei de tip baza de date. Daca este intretinut si modernizat in mod adecvat, modelul de date permite efectuarea unor viitoare modificari in programele aplicatie si reprezentarea corecta si eficienta a datelor de catre baza de date.

Proiectarea logica si conceptuala a bazelor de date

Proiectarea logica si conceptuala a bazelor de date constituie procese iterative, care au un punct de pornire si o procesiune aproape infinita de rafinari. Ele trebuie privite ca procese de invatare. Pe masura ce proiectantii ajung sa inteleaga dedesubturile intreprinderii si semnificatia datelor acesteia si reusesc sa exprime aceasta cunoastere in modelele de date selectionate; informatiile colectate pot foarte bine sa necesite efectuarea unor schimbari in alte parti ale proiectului.

Proiectarea logica si conceptuala a bazelor de date sunt etape critice pentru succesul general al sistemului. Daca proiectul nu este o reprezentare fidela a intreprinderii, va fi dificila - daca nu imposibila - definirea tuturor vederilor cerute de catre utilizatori (schemele externe) sau mentinerea integritatii bazei de date. S-ar putea dovedi dificila chiar si definirea implementarii fizice sau mentinerea unor performante acceptabile ale sistemului.

Pe de alta parte, abilitatea de a se adapta schimbarii este un simbol al unei proiectari de calitate a bazei de date. Prin urmare, merita sa-ti cheltuiesti timpul si energia necesare rea1izarii celui mai bun proiect.

Imbinarea vederilor utilizatorilor

Un model logic care reprezinta multiple vederi ale utilizatorilor asupra unei intreprinderi se numeste model de date logic global. In proiectarea unui model de date logic global exista doua moduri de abordare principale, si anume tratarea centralizata si tratarea prin integrarea vederilor.

Tratarea centralizata imbina cerintele separate ale utilizatorilor, care reprezinta vederi distincte ale acestora, intr-un set unic de cerinte ale utilizatorilor, dupa care construieste modelul de date logic global. Acest mod de abordare centralizat (sau dintr-o bucata) presupune interclasarea cerintelor utilizatorilor - sau grupelor de utilizatori - din diferite domenii de aplicatie intr-o singura lista de cerinte. Caracteristica esentiala a acestei abordari este ca listele de cerinte sunt interclasate inainte de a construi modelul de date logic global. Acest mod de tratare functioneaza cu conditia ca sistemul de baze de date descris sa nu fie prea mare sau prea complex.

Tratarea prin integrarea vederilor imbina modelele de date logice separate, care reprezinta vederi distincte ale utilizatorilor - denumite modele de date logice locale - intr-un singur model de date logic global. Aceasta tratare este, mai usor de efectuat, intrucat munca este mai intai divizata in parti mai usor de administrat. Dificultatile apar atunci cand se incearca imbinarea modelelor de date locale, care pot fi rea1izate de catre proiectanti diferiti si pot utiliza terminologii diferite pentru acelasi articol sau chiar aceeasi terminologie pentru articole diferite.

1.4.3. Proiectarea fizica a bazelor de date

Proiectarea fizica a bazelor de date este a treia faza a procesului de proiectare a unei baze de date, in care proiectantul stabileste cum va fi implementata aceasta. Faza precedenta de proiectare a bazelor de date presupunea realizarea unei structuri logice ale acesteia (adica entitati, relatii si atribute). Cu toate ca aceasta structura este independenta de SGBD, ea se realizeaza conform unui anumit model de date, cum ar fi cel relational, in retea sau cel ierarhic. In realizarea proiectarii fizice, trebuie mai intai identificat sistemul de baze de date avut in vedere. Prin urmare, proiectarea fizica este realizata dupa modelul unui anumit SGBD. Intre proiectarea fizica si cea logica exista o reactie inversa, deoarece in decursul proiectarii fizice sunt luate decizii de imbunatatire a performantelor, care pot afecta structura modelului de date logic. In general, principalul scop al proiectarii fizice este de a descrie cum se intentioneaza efectuarea implementarii fizice a proiectului logic de baze de date. Pentru modelul relational, aceasta presupune:

derivarea unui set de tabele relationale si de constrangeri asupra acestora, din informatiile prezentate in modelul de date logic global;

identificarea structurilor de stocare specifice si metodelor de acces la date, astfel incat sa se realizeze performante optime ale sistemului de baze de date;

proiectarea unei protectii de securitate pentru sistem.

Pentru sistemele mai mari, ideal ar fi ca proiectarea conceptuala si logica a bazei de date sa fie separate de cea fizica, din trei motive principale:

trateaza subiecte diferite -ce-urile, nu cum-urile;

sunt efectuate in momente diferite -ce-urile trebuie intelese inainte de a putea fi stabilite cum-urile;

necesita abilitati diferite care, adeseori, se regasesc la oameni diferiti.

In Figura 5 este ilustrata corespondenta dintre arhitectura ANSI-SPARC si proiectarea conceptuala, logica si fizica.