Автоматизированное рабочее место специалиста отдела кадров базы отдыха. Часть 2.

---

Страница:   1   2   3   4

---

3.1. Решения по аппаратно-программному обеспечению

Программное обеспечение – это комплекс программ, обеспечивающих обработку или передачу данных, предназначенных для многократного использования и применения пользователями. По видам выполняемых функций программное обеспечение подразделяется: системное, прикладное и инструментальное.

Обоснование проектных решений по программному обеспечению заключается в формировании требований к системному  и специальному прикладному программному обеспечению для решения поставленной задачи.

Системное программное обеспечение представлено операционными системами. Операционная система предназначена для управления выполнением пользовательских программ, планирования и управления вычислительными ресурсами компьютера. В секторе программного обеспечения и операционных систем ведущее положение занимают фирмы IBM, Microsoft, UNISYS, Novell. Операционные системы для персональных компьютеров делятся на:

• одно- и многозадачные (в зависимости от числа параллельно выполняемых прикладных процессов);
• одно- и многопользовательские (в зависимости от числа пользователей, одновременно работающих с операционной системой);
• непереносимые и переносимые на другие типы компьютеров;
• несетевые и сетевые, обеспечивающие работу в локальной вычислительной сети ЭВМ.

Наибольшее значение сегодня имеют применение 32-разрядных операционных систем для персональных компьютеров линейка Windows, (Microsoft)OS/2 (IBM), Unix, Solaris. В России наиболее распространенным является операционная система Windows. Windows – многозадачная, многопользовательская операционная система, имеет дружественный графический интерфейс, представлена как в сетевом, так и в несетевом варианте. Именно операционная система Windows версии XP установлена на рабочих местах сотрудников компании. Ее возможностей вполне достаточно для решения поставленной задачи [10, с.96].

Проектирование и реализацию задачи автоматизации деятельности сотрудника отдела кадров может облегчить использование современного инструментального программного обеспечения. В качестве Case-средства был выбран современный интегрированный пакет инструментальных средств AllFusion Modeling Suite. Это наиболее распространенный программный продукт, поддерживающий все этапы разработки информационных систем. Выбор остановился на нем, т.к. он уже давно используется в работе сотрудников фирмы, которые отмечают его удобство и большие возможности для автоматизации любой задачи. Для выполнения поставленных задач были изучены основы разработок типовых шаблонов для Delphi и SQL для различных ситуаций.

MySQL Community Server 5.6.11 – Самая популярная в мире система управления базами данных (СУБД). MySQL является решением для малых и средних приложений. Входит в состав серверов WAMP, AppServ, LAMP и в портативные сборки серверов Денвер, XAMPP. Обычно MySQL используется в качестве сервера, к которому обращаются локальные или удалённые клиенты, однако в дистрибутив входит библиотека внутреннего сервера, позволяющая включать MySQL в автономные программы [15,с.93].

Гибкость СУБД MySQL обеспечивается поддержкой большого количества типов таблиц: пользователи могут выбрать как таблицы типа MyISAM, поддерживающие полнотекстовый поиск, так и таблицы InnoDB, поддерживающие транзакции на уровне отдельных записей. Более того, СУБД MySQL поставляется со специальным типом таблиц EXAMPLE, демонстрирующим принципы создания новых типов таблиц. Благодаря открытой архитектуре и GPL-лицензированию, в СУБД MySQL постоянно появляются новые типы таблиц.

EMS SQL Manager 2007 for MySQL  — это комплексное решение для администрирования и разработки баз данных. С компонентами, которые предназначены для решения важнейших задач управления базами данных, SQL Studio является одной Workbench, который обеспечивает вас незаменимыми инструментами для администрирования баз данных и управления базой данных объектов, а также базы данных миграции, извлечения, импорта, экспорта и сравнения. SQL Studio объединяет все эти средства в единую мощную и простой в использовании среды, которая может работать круглосуточно. EMS SQL Manager 2007 for MySQL обеспечит пользователю все необходимые инструменты, чтобы сделать работу более продуктивной, чем когда-либо раньше[15, с.123]

Для разработки программной части АРМ используется инструментальная среда разработки (IDE) Borland Delphi Enterprise Version 7.0, основу которой составляет Borland Object Pascal.

Delphi — это комбинация нескольких важнейших технологий:

— высокопроизводительный компилятор в машинный код;

— объектно-ориентированная модель компонент;

— визуальное (а, следовательно, и скоростное) построение приложений из программных прототипов;

— масштабируемые средства для построения баз данных.

Для разработки данного приложения была использована версия Delphi for Windows, которая предназначена для разработчиков высокопроизводительных персональных приложений, работающих с локальными. Она включает в себя стандартные объекты построения пользовательского интерфейса, объекты управления данными, графические объекты, объекты мультимедиа, диалоги и объекты управления файлами, управление DDE и OLE.

Инструментальные программные средства разработки программных приложений должны обеспечивать следующие важные свойства:

• создание надежного и качественного программного обеспечения;
• проектирование с использованием различных современных методик;
• создание удобного и соответствующего целям информационной системы пользовательского интерфейса;
• возможность визуальной разработки приложения;
• возможность хранения, поиска и обработки информации, т.е. работа с базами данных;
• поддержку разработанного программного обеспечения на протяжении всего жизненного цикла;
• обеспечение коммуникативности разработанного программного обеспечения, основанного на максимально возможной их интеграции с другими программами, обеспечении обмена данными в общих форматах представления (экспорт/импорт баз данных, внедрение или связывание объектов обработки и др.).
• возможность дальнейшего развития информационной системы и расширения ее функциональности.

Техническое обеспечение – комплекс технических средств, предназначенных для работы автоматизированного рабочего места, а также соответствующая документация на эти средства и технологические процессы; набор устройств, таких как процессор, монитор, клавиатура и др., которые позволяют осуществлять доступ к данным и информации, ее обработку и предоставление.

Выбор технического обеспечения обусловлен предъявляемыми требованиями устанавливаемого программного обеспечения, а именно:

Операционная система Microsoft Windows 95\98\NT 4.0\2000\XP\ Windows Server 2003;

— процессор Intel 80486DX и выше;

— оперативная память 16 Мбайт и выше;

— жесткий диск (при установке используется около 20 Мбайт);

— печатающее устройство;

— VGA совместимый дисплей (рекомендуется SVGA дисплей).

Данные требования являются минимальными.

В санатории установлены персональные компьютеры со следующими характеристиками:

Рассмотрим характеристики персональных компьютеров сотрудников компании :

— Тип процессора – Pentium IV Celeron;

— Тактовая частота процессора –2,3 ГГц;

— Объем оперативной памяти – 1 Гб;

— Объем жесткого диска – 200 Гб;

— DVD-привод с возможностью записи и перезаписи дисков;

— Монитор Samsung 17»;

— Мышь, клавиатура.

Также, в санатории имеется собственный сервер базы данных, VPN и сервер печати. Для выхода в сеть интернет, в компании используется маршрутизатор и брандмауэр, которые помимо своего основного предназначения выполняют функцию информационной безопасности. Для устойчивой работы всех отделов, сервера БД с помощью VPN сервера подключены к серверу БД .

Все участки локальной вычислительной сети санатория подключены через коммутаторы switch к общесетевым шинам.

Автоматизация деятельности компании основана на использовании различных информационных систем. В качестве программы бухгалтерского учета используется 1С: Бухгалтерия 8.0. Для автоматизации управления отношениями с клиентами в компании используется система собственной разработки на базе СУБД Microsoft Access, а для автоматизации кадрового учета  планируется применение также модуля собственной разработки.

На всех типовых рабочих станциях установлена ОС Windows 7, Антивирус Касперского, MS Office 2007.

Помимо перечисленного ПО, на рабочих станциях бухгалтерии установлено ПО iScala 2.2 client. На сервере БД установлен Windows server 2008, на рабочих станциях — программное обеспечение Remote administrator 2.1 client.

Рассмотрев программную архитектуру санатория и сравнив с минимальными требованиями, необходимыми для корректной работы создаваемого приложения, можно сделать вывод о том, что проблем при установке и работе программного обеспечения не возникнет.

3.2. Концептуальный уровень проектирования

Этап концептуального проектирования заключается в описании и синтезе информационных требований пользователей в первоначальный проект БД. Исходными данными могут быть совокупность документов пользователя при классическом подходе или алгоритмы приложений при современном подходе. Результатом этого этапа является высокоуровневое представление (в виде системы таблиц БД) информационных требований пользователей на основе различных подходов. Сначала выбирается модель БД. Потом с помощью языков описания данных создается структура БД, которая затем заполняется данными с помощью команд языка манипулирования данными, систем меню,  экранных форм или в режиме просмотра таблиц баз данных. Здесь же обеспечивается защита и целостность (в том числе — ссылочная) данных с помощью СУБД или путем построения триггеров [17].

3.2.1. Основные понятия

Таблица БД состоит из строк и столбцов. Каждое поле должно иметь имя, уникальное в пределах содержащей его таблицы. В поле могут содержаться данные только одного типа, который задается при создании таблицы. Если пользователь введет в поле значение, не соответствующее установленному типу, то это приве­дет к возникновению исключительной ситуации. Конкретная орга­низация таблиц определяется особенностями применяемой СУБД. Для каждой таблицы могут быть заданы ключи и индексы.

Ключом называется комбинация полей набора данных, кото­рые однозначно определяют каждую запись в таблице. Ключи бывают простые, состоящие из одного поля, и сложные (состав­ные), включающие несколько полей. Поля, составляющие ключ, называются ключевыми [8, с.164]. Ключ является уникальным, тем самым, предотвращая повторение записей. Другими словами, в таблице не может содержаться второй такой записи, для которой значения ключевых полей полностью совпадали бы со значениями ключе­вых полей другой записи.

Индекс предназначен для сортировки таблицы. Он строится на основе полей таблицы, значения которых могут совпадать (в отли­чие от ключа). Поля, по которым строится индекс, называются ин­дексными. Сортировка таблицы осуществляется по возрастанию или по убыванию, в соответствии со значениями индексных полей [8, с.165].

Сущность универсальный справочник позволяет объединить в себе простейшие справочники, такие как вид наград, должность, подразделение, отдел, причины увольнения, учебные заведения, вид обучения, документ об обучении, вид документа работника, которые содержат только идентификатор записи в таблице и значение записи. Объединение данных простейших справочников позволяет значительно сократить место, занимаемое базой данной.

3.2.2. Описание предметной области

Концептуальные средства описания предметной области обладают абстрактностью и универсальностью. В силу своей абстрактности средства описания стали называться  концептуальными. Универсальность определяется общностью систем базовых понятий и средствами порождения новых понятий.

В исследованиях по искусственному интеллекту проблема описания предметной области трактуется как проблема представления знаний, а соответствующие концептуальные средства называются  схемой представления.

В теории БД принято говорить о концептуальном, или информационно — логическом, моделировании предметной области. Центральным понятием является понятие концептуальной схемы (модели) предметной области.

В силу свойства универсальности, описать средства построения концептуальной схемы — это значит описать возможные состояния абстрактной предметной области, которая предназначена для моделирования структуры и динамики предметной области.

Для проектирования дипломного проекта была выбрана следующая предметная область. Автоматизированное рабочее место сотрудника отдела кадров создается для специалистов, занимающихся кадровым учетом. Предполагается, что будущей автоматизированной системой будут пользоваться как сотрудники отдела кадров, так и руководители. [30].

3.2.3. Выявление сущностей и их атрибутов

Для каждого локального представления необходимо сформулировать сущности, требуемые для его описания, т.е. необходимо указать те типы объектов предметной области, о которых в системе должна накапливаться информация. В отдельных случаях это может оказаться затруднительным, так как некоторый фрагмент информации может быть представлен любым из типов конструктивных элементов (сущность, атрибут или связь).

Каждой выбранной сущности должно быть присвоено четкое наименование. Желательно, чтобы оно отражало смысловое содержание вводимого понятия. Расплывчатые наименования, наличие синонимов (одно и то же понятие имеет различные наименования) и омонимов (различные понятия имеют одно и то же наименование) приводят к ошибкам в проектировании и являются недопустимыми.

Обобщение категорий сущностей на этом шаге обычно не выполняется. При моделировании локального представления необходимо выполнить распознавание этих категорий и представить каждую в виде самостоятельной сущности. Распознавание выполняется с использованием концепции типа или роли.

Общее количество сформулированных в отдельном локальном представлении должно быть ограниченным.

Большое число типов сущностей в одном локальном представлении говорит о том, что его область слишком обширна и ее необходимо пересмотреть с целью ограничения разбив на несколько более мелких локальных областей.

Для уточнения, идентификации, классификации, числовой характеристики или выражения состояния сущности служит атрибут сущности.

Разновидности атрибутов:

• идентифицирующие
• связывающие
• описывающие

3.2.4. Построение концептуальной схемы

На основе выявленных сущностей можно построить концептуальную схему, определить первичные ключи и указать связи между сущностями.

Первичным ключом (ключом отношения, ключевым атрибутом) называется атрибут отношения, однозначно идентифицирующий каждый из его кортежей. Ключ может быть составным (сложным), т. е. состоять из нескольких атрибутов.

Ключи обычно используют для достижения следующих целей:

1) исключения дублирования значений в ключевых атрибутах (остальные атрибуты в расчет не принимаются);

2) упорядочения кортежей. Возможно упорядочение по возрастанию или убыванию значений всех ключевых атрибутов, а также смешанное упорядочение (по одним — возрастание, а по другим — убывание);

3) ускорения работы с кортежами отношения;

4) организации связывания таблиц.

Критерии выбора первичного ключа:

• Ключ должен гарантировать уникальность каждого экземпляра сущности;
• Ключ должен быть неизменным, т.е. не способным и не восприимчивым к изменениям;
• Значения первичных ключей должны задаваться внутри организации и не должны зависеть от внешних структур;
• Атрибуты, входящие в первичный ключ не должны принимать значение null.

При связывании двух таблиц выделяют основную и дополнительную (подчиненную) таблицы. Связывание таблиц производится с помощью ключа связи. Ключ связи, по аналогии с обычным ключом таблицы, состоит из одного или нескольких полей, которые в данном случае называют полями связи.

Суть связывания состоит в установлении соответствия полей связи ос­новной и дополнительной таблиц. Поля связи основной таблицы могут быть обычными и ключевыми. В качестве полей связи подчиненной таблицы чаще всего используют ключевые поля.

После перехода от инфологического этапа проектирования к даталогическому имя таблицы соответствует имени отношения, столбцы соответствуют атрибутам сущности и называются полями, а строки — записям. При этом идентифицирующие атрибуты становятся первичными ключами для собственных отношений и внешними ключами для зависимых отношений.

Заключительным этапом формирования даталогической модели является нормализация отношений, которая обеспечивает минимальный объем занимаемой физической памяти и максимальное быстродействие базы данных, что впрямую отражается на качестве функционирования информационной системы.

В результате даталогического проектирование и нормализации базы данных было составлено 20 таблиц, отображающих отношения между сущностями.

Связи между таблицами базы данных можно разделить на две группы:

1) связь один-ко-многим (1:М). Связь «один ко многим» самая распространенная. В этом типе связей у строки таблицы А может быть несколько совпадающих строк таблицы Б, но каждой строке таблицы Б может соответствовать только одна строка из А.

Данному типу соответствуют связи между сущностями:

• Работник и отпуска;
• Работник и табель учета;
• Работник и документы Работника;
• Работник и приказ о наказании;
• Работник и приказ о награждении;
• Работник и иждивенцы;
• Работник и стаж;
• Работник и приказ о переводе;
• Приказ о наказании и взыскания;
• Стаж и штатное расписание;
• Кандидат и штатное расписание;
• Обучение и личная карточка;
• Штатное расписание и доплаты;
• Универсальный справочник и иждивенцы;
• Универсальный справочник и условия награждения;
• Универсальный справочник и документы Работника;
• Универсальный справочник и приказ об увольнении;
• Универсальный справочник и обучение;
• Универсальный справочник и приказ о награждении;
• Универсальный справочник и штатное расписание.

2) связь один-к-одному (1:1). В связи «один к одному» строке таблицы А может сопоставляться только одна строка таблицы Б, и наоборот. Связь «один к одному» создается, если для обоих связанных ключей определены ограничения первичного ключа или уникальности.

Данному типу соответствуют связи между сущностями:

• Работник и приказ о приеме;
• Работник и приказ об увольнении;
• Приказ о награждении и условия награждения;
• Личная карточка и работник;
• Штатное расписание и единая тарифная сетка;
• Кандидат и КЛАДР.

База данных спроектирована таким образом, что за счет полей дата ввода (начала) и дата конца (завершения, закрытия) позволяет хранить обширную историю изменения по таблицам личная карточка, документы работника, обучение, отпуска, стаж, штатное расписание.

3.3. Логический уровень проектирования

В процессе логического проектирования высокоуровневое представление данных преобразуется в структуру используемую систему управления БД. Основной целью этапа является устранение избыточности данных с использованием специальных правил – нормализации. При этом минимизируется повторение данных и возможные структурные изменения БД при процедурах обновления. Это достигается последующим использованием при запросах операции навигации. Навигационный поиск снижает быстродействие  БД, т.е. увеличивает время  отклика на запрос. Полученная логическая структура БД может быть оценена количественно с помощью различных характеристик (число обращений к логическим записям,  объемам данных в каждом предложении, общий объем данных). На основе этих оценок логическая структура может быть усовершенствована с целью достижения большей эффективности.

Специального рассмотрения заслуживает процедура управления БД. Она наиболее проста в однопользовательском режиме. В многопользовательском режиме и в распределенных БД процедура сильно усложняется. При одновременном доступе нескольких пользователей без принятия специальных мер, возможно нарушение целостности. Для устранения этого явления используют систему транзакций и режим блокировки таблиц или отдельных записей.

3.3.1 Краткий обзор логических структур существующих моделей данных

Модель данных – средство абстракции, позволяющее видеть информационное содержание (обобщенную структуру), а не их конкретные значения.

Выделяют: иерархическую, сетевую, реляционную и объектно-ориентированную модели данных.

Иерархическая БД представляет собой упорядоченную совокупность экземпляров данных типа «дерево» (деревьев), содержащих экземпляры типа «запись» (записи). Часто отношения родства между типами перено­сят на отношения между самими записями. Поля записей хранят собствен­но числовые или символьные значения, составляющие основное содержание БД. Обход всех элементов иерархической БД обычно производится сверху вниз и слева направо.

Сетевая БД состоит из набора записей и набора соответствующих связей. На формирование связи особых ограничений не накладывается. Если в иерар­хических структурах запись-потомок могла иметь только одну запись-предка, то в сетевой модели данных запись-потомок может иметь произвольное число записей-предков (сводных родителей).

Реляционная модель данных некоторой предметной области представляет собой набор отношений, изменяющихся во времени. При создании информационной системы совокупность отношений позво­ляет хранить данные об объектах предметной области и моделировать связи между ними.

В объектно-ориентированной модели при представлении данных име­ется возможность идентифицировать отдельные записи базы. Между запи­сями базы данных и функциями их обработки устанавливаются взаимо­связи с помощью механизмов, подобных соответствующим средствам в объектно-ориентированных языках программирования. Структура объектно-ориентированной БД графически представима в виде дерева, узлами которого являются объекты [30].

3.3.2 Сравнительная характеристика моделей баз данных

Описанные выше свойства реляционных, сетевых, иерархических, объектно-ориентированных моделей данных, возможно систематизировать и сравнить. Из таблицы видно, что ни одна из моделей не удовлетворяет полностью требованиям, предъявляемым к современным БД [30].

В связи с этим возникает ряд проблем, основными из которых являются:

1) преобразование моделей данных;

2) выбор модели данных СУБД.

Таблица 3.1. Сравнительная характеристика моделей баз данных

 

3.3.3 Требования к эксплуатационным характеристикам

Изучением этого вопроса долгое время занимались различные группы людей в учреждениях, использующих ЭВМ, в правительственных комиссиях, на вычислительных центрах коллективного пользования.

Ниже перечислены основные требования к эксплуатационным характеристикам базы данных.

1. Установление многосторонних связей.

Различным программистам требуются различные логические файлы. Эти файлы получаются из одной и той же совокупности данных. Между элементами запоминаемых данных могут существовать различные связи. Некоторые базы данных будут содержать сложные переплетения взаимосвязей. Метод организации данных должен быть таким, чтобы обеспечивалась возможность удобного представления этих взаимосвязей и быстрого согласования вносимых в них изменений. Система управления базами данных должна обеспечивать возможность получения требуемых логических файлов из имеющихся данных и существующих между ними связей. Необходимо, чтобы существовало хотя бы небольшое сходство между представлением логического файла в прикладной программе и способом физического хранения данных.

2. Производительность.

Базы данных, специально разработанные для использования их оператором терминала, обеспечивают время ответа, удовлетворительное для диалога человек — терминал. Кроме того, система баз данных должна обеспечивать соответствующую пропускную способность. В системах, рассчитанных на небольшой поток запросов, пропускная способность накладывает незначительные ограничения на структуру базы данных. В системах с большим потоком запросов, пропускная способность оказывает решающее влияние на выбор организации физического хранения данных.

В системах, предназначенных только для пакетной обработки, время ответа не так важно и метод физической организации может выбираться из условий обеспечения эффективной пакетной обработки.

3. Минимальные затраты.

Для уменьшения затрат на создание и эксплуатацию базы данных выбираются такие методы организации, которые миними­зируют требования к внешней памяти. При использовании этих методов физическое представление данных в памяти может сильно отличаться от того представления, которое использует прикладной программист. Преобразование одного представления в другое осуществляет программное обеспечение либо, если возможно, аппа­ратные или микропрограммные средства. В таких случаях приходится выбирать между затратами на алгоритм преобразования и экономией памяти.

4. Минимальная избыточность.

В системах обработки, существовавших до использования систем управления базами данных, информационные фонды обладали очень высоким уровнем избыточности. Большинство ленточных библиотек содержало большое количество избыточных данных. Даже при использовании баз данных по мере возрастания информации, объединяемой в интегрированные базы данных, потенциальная возможность появления избыточных данных постепенно увеличивается. Избыточные данные дороги в том смысле, что они занимают больше памяти, чем это необходимо, и требуют более одной операции обновления. Целью организации базы данных должно быть уничтожение избыточных данных там, где это выгодно, и контроль за теми противоречиями, которые вызываются наличием избыточных данных.

5. Возможности поиска.

Пользователь базы данных может обращаться к ней с самыми различными вопросами по поводу хранимых данных. В большинстве современных коммерческих приложений типы запросов предо­пределены, и физическая организация данных разрабатывается для их обработки с требуемой скоростью. Возросшие требования к системам заключаются в обеспечении обработки таких запросов или формирования таких ответов, которые заранее не запланированы.

6. Целостность.

Если база данных содержит данные, используемые многими пользователями, очень важно, чтобы элементы данных и связи между ними не разрушались. Необходимо учитывать возможность возникновения ошибок и различного рода случайных сбоев. Хра­нение данных, их обновление, процедуры включения данных должны быть такими, чтобы система в случае возникновения сбоев могла восстанавливать данные без потерь. Необходимо, чтобы вы­числительная система гарантировала целостность хранимых в ней данных.

7. Безопасность.

Под безопасностью данных понимают защиту данных от случайного или преднамеренного доступа к ним лиц, не имеющих на это право, от неавторизованной модификации данных или их уничтожения.

Для увеличения жизнестойкости информации в базе данных важно защищать ее от аппаратных или программных сбоев, от катастрофических и криминальных ситуаций, от некомпетентного или злонамеренного использования лицами, которые могут ее неправильно употребить.

8. Простота использования.

Средства, которые используются для представления общего логического описания данных, должны быть простыми и изящны­ми [6].

Интерфейс программного обеспечения должен быть ориентирован на конечного пользователя и учитывать возможность того, что пользователь не имеет необходимой базы знаний по теории баз данных (см. Приложение А).

3.3.4 Обоснование выбора СУБД

Важной проблемой является выбор модели данных и СУБД. Действительно, можно взять лишь два критерия: быстродействие и удобство обновления. По первому критерию следует предпочесть иерархическую модель данных, тогда как по второму — реляционную.

На самом деле критериев значительно больше: стоимость, про­изводительность, не избыточность и т. д.

На выбор влияет и множество факторов:

1) типы элементов данных;

2) интерфейс пользователя;

3) структура и отношения данных; способы манипулирования данными;

4) целостность БД и защита данных;

5) поддержка программная и техническая;

6) коммерческая поддержка;

7) критерии качества (надежность, точность, соответствие промышленным стандартам);

8) возможности роста и развития.

Сюда следует добавить, что не все требования могут быть сформулированы одинаково четко, а одним и тем же требованиям могут соответствовать разные модели данных.

В силу сложности задачи выбора СУБД ее целесообразно решать в два этапа: выбор модели данных; выбор СУБД в рамках принятой модели данных.

При решении первой задачи возникает проблема выбора по векторному критерию. Ее можно решать различными методами: методом анализа иерархий Саати Т., с помощью матриц (таблиц) приня­тия решений. Следует отметить, что последний вариант решения достаточно трудоемок. К тому же на результат решения сильно влияют нефор­мальные факторы.

Для баз данных, реализуемых на суперЭВМ, иногда называемых мейнфреймами, самым важным требованием, предъявляемым к БД, является быстродействие. В силу этого предпочтительным является использование иерархической модели данных или ее разновидности — многомерной модели данных. По тем же причинам для хранилищ данных предпочтительна многомерная модель.

Для операционных баз данных, реализуемых на персональных компьютерах (ПК), важнейшим требованием является простота обновления данных. В этом отношении предпочтительны реляционная, объектно-ориентированная или объектно-реляционная модели данных.

Объектно-ориентированные модели данных только начинают использовать в России. В настоящее время фактически единственной СУБД такого класса является САСНЕ.

Объектно-реляционные СУБД используют преимущественно гибридную разновидность.

В этих условиях задача выбора СУБД (для ПК) для построения операционных БД сводится практически к выбору среди реляцион­ных СУБД.

Сравнительные характеристики СУБД приведены в таблице 3.2

Таблица 3.2. Сравнительная характеристика некоторых реляционных СУБД

На окончательный выбор СУБД по-прежнему влияет много неформальных факторов. В связи с этим, целесо­образно, использовать такую последовательность:

• Выбрать СУБД, подходящие по их техническим характеристикам (прежде всего — по объему данных в разрабатываемой базе данных).
• Из получившегося набора СУБД следует отобрать:

а) по категории конечного пользователя (непрограммист; имеющий квалификацию в программировании; программист; администратор БД);

б) по развитию (удобству) интерфейса СУБД;

в) по качеству средств разработки БД (гибкость и полнота процедуры создания интерфейса пользователя и реализации алгоритма приложения, мощности языка программирования);

г) по качеству средств обеспечения целостности и защиты данных

д) по характеристикам формирования распределенной БД и групповой работе с БД (прежде всего – режима клиент — сервер);

е) по поддержке стандартных интерфейсов связи с БД – через язык SQL и приложение ODBC;

ж) по видам блокировки;

к) по имиджу фирмы – разработчика СУБД.

В ряде случаев используют понятие «производительность», т.е. быстродействие БД. Она предполагает оптимизацию процеду­ры запроса, которая проводится далеко не во всех СУБД. В частности, такая процедура реализована в СУБД FохРго.

Для выбора по этому параметру необходимы данные испытаний по специальным тестам. Производительность оценивается в количестве транзакций в секунду на стандартных операциях обновления (при одинаковых объемах данных). К сожалению, результаты такого тестирования публикуются редко [30].

К тому же повышения быстродействия можно проще достичь с использованием индексов, поэтому выбор по производительности практически не проводят.

Для данного дипломного проекта было решено выбрать реляционную модель данных. Из реляционных СУБД выберем СУБД Access. Она имеет удобный интерфейс, позволяет работать в сетевом и локальном режиме, а также наиболее распространена среди других СУБД.

СУБД Access позволяет поддерживать ссылочную целостность, задавать ограничения на поля, используется язык структурированных запросов SQL.

В Access имеются основные типы данных: счетчик, числовой, текстовый, логический, денежный, дата/время.

Microsoft Access является одной из популярных систем проектирования и сопровождения БД, она представляет собой полнофункциональную СУБД, в которую входят таблицы данных, экранные формы для ввода данных в эти таблицы, запросы и отчеты для получения новой информации по данным из таблиц, макросы и модули для дополнительного программирования [4].

3.3.5 Реляционная модель данных

В конце 60-х годов появились работы, в которых обсуждались возможности применения различных табличных даталогических моделей данных, т.е. возможности использования привычных и естественных способов представления данных. Наиболее значительной из них была статья сотрудника фирмы IBM д-ра Э.Кодда, где, вероятно, впервые был применен термин «реляционная модель данных».

Будучи математиком, по образованию Э.Кодд предложил использовать для обработки данных аппарат теории множеств (объединение, пересечение, разность, декартово произведение). Он показал, что любое представление данных сводится к совокупности двумерных таблиц особого вида, известного в математике как отношение.

Наименьшая единица данных реляционной модели – это отдельное атомарное (неразложимое) для данной модели значение данных. Так, в одной предметной области фамилия, имя и отчество могут рассматриваться как единое значение, а в другой – как три различных значения.

Доменом называется множество атомарных значений одного и того же типа. Смысл доменов состоит в следующем. Если значения двух атрибутов берутся из одного и того же домена, то, вероятно, имеют смысл сравнения, использующие эти два атрибута. Если же значения двух атрибутов берутся из различных доменов, то их сравнение, вероятно, лишено смысла.

Заголовок состоит из такого фиксированного множества атрибутов A1, A2, …, An, что существует взаимно однозначное соответствие между этими атрибутами Ai и определяющими их доменами Di (i=1,2,…,n).

Тело состоит из меняющегося во времени множества кортежей, где каждый кортеж состоит, в свою очередь, из множества пар атрибут-значение (Ai:Vi), (i=1,2,…,n). По одной такой паре для каждого атрибута Ai в заголовке. Для любой заданной пары атрибут-значение (Ai:Vi) Vi является значением из единственного домена Di, который связан с атрибутом Ai.

Степень отношения – это число его атрибутов. Отношение степени один называют унарным, степени два – бинарным, степени три – тернарным, а степени n – n-арным.

Кардинальное число или мощность отношения – это число его кортежей. Кардинальное число отношения изменяется во времени в отличие от его степени.

Поскольку отношение – это множество, а множества по определению не содержат совпадающих элементов, то никакие два кортежа отношения не могут быть дубликатами друг друга в любой произвольно-заданный момент времени. Пусть R – отношение с атрибутами A1, A2, …, An. Говорят, что множество атрибутов K=(Ai, Aj, …, Ak) отношения R является возможным ключом R тогда и только тогда, когда удовлетворяются два независимых от времени условия:

Уникальность: в произвольный заданный момент времени никакие два различных кортежа R не имеют одного и того же значения для Ai, Aj, …, Ak.

Минимальность: ни один из атрибутов Ai, Aj, …, Ak не может быть исключен из K без нарушения уникальности.

Каждое отношение обладает хотя бы одним возможным ключом, поскольку, по меньшей мере, комбинация всех его атрибутов удовлетворяет условию уникальности. Один из возможных ключей (выбранный произвольным образом) принимается за его первичный ключ. Остальные возможные ключи, если они есть, называются альтернативными ключами [17].

3.3.6 Целостность реляционной модели

Вопросы безопасности и целостности — одна из важнейших сторон работы СУБД.

Под безопасностью понимают защиту БД от несанкционированного разрушения, изменения и модификации. Систему можно считать безопасной только в том случае, если пользователю допускается выполнять только разрешенные действия. Целостность БД связана с корректным выполнением этих действий.

В СУБД традиционно поддерживаются избирательный или обязательный подходы обеспечения безопасности данных. При избирательном подходе к управлению безопасностью каждый пользователь обладает различными правами (полномочиями) при работе с тем или иным объектом БД. В случае обязательного подхода каждому объекту БД присваивается уровень доступа, а пользователям — уровни допуска. Разумеется, для получения доступа к объекту пользователь должен обладать соответствующим уровнем допуска.

Оба подхода реализуются в СУБД в виде особых правил безопасности, предусматривающих опознание источника запроса. По этой причине в начале работы пользователь вводит свой идентификатор (логин) и пароль для подтверждения своих полномочий.

Избирательное управление доступом задается правилами, которые должны включать следующее:

• имя правила — представляет собой структуру, по которой это правило идентифицируется системой;
• собственно правила или привилегии — набор директив, составляющих способ и возможность доступа, модификации и т. п. объектов БД;
• диапазон применения привилегий.

Обязательное управление доступом к БД реализуется при выполнении следующих правил:

• пользователь имеет возможность работы (но не модификации) с объектом, если уровень его допуска больше или равен уровню доступа объекта;
• пользователь имеет возможность модифицировать объект, если уровень его допуска равен уровню доступа объекта.

Для обеспечения высокого уровня безопасности СУБД ведут журнал выполняемых операций. По этому журналу — с одной стороны можно осуществить восстановление данных, с другой — выявить когда, каким образом и кем были осуществлены несанкционированные действия над БД.

Обычно в файле журнала хранится следующая информация:

• исходный текст запроса;
• имя удаленного терминала, откуда был подан запрос:
• идентификатор пользователя, подавшего запрос;
• дата и время осуществления запроса:
• используемые запросом отношения, кортежи и атрибуты;
• значения данных, с которыми работали до их модификации;
• значения данных, с которыми осуществлялась работа после их модификации.

Помимо вышесказанного, довольно часто для защиты данных используется хранение и передача цифрованных данных. Открытый (незашифрованный) текст шифруется при помощи специальных алгоритмов

Другой стороной проблемы безопасности и целостности БД является точность и корректность хранимых в ней данных. Обычно этот вопрос решают с помощью ограничений целостности.

Традиционно различают два вида ограничений целостности: немедленно проверяемые и откладываемые. К немедленно проверяемым ограничениям целостности относятся такие ограничения, проверку которых не имеет смысла откладывать на более поздний период. Примером такого ограничения, проверку которого откладывать бессмысленно, являются ограничения домена — оценка по экзамену не может быть менее 1 и более 5 или возраст преподавателя не может превышать 100 лет. Более сложным ограничением, проверку которого невозможно отложить, является следующее: студент не может сдавать экзамен и получить оценку, если у него к этому моменту не сданы все зачеты. Немедленно проверяемые ограничения целостности соответствуют уровню отдельных операторов языкового уровня СУБД. При их нарушениях не производится откат транзакции, а лишь отвергается соответствующий оператор.

Откладываемые ограничения целостности — это ограничения на БД, а не на какие-либо отдельные операции.

Как уже было сказано выше, существует возможность обеспечения разных уровней изолированности для той или иной транзакции путем введения блокировки. Кроме того, может использоваться сериализация транзакций. Способ выполнения набора транзакций называется сериальным, если результат совместного выполнения транзакций эквивалентен результату некоторого последовательного выполнения этих же транзакций.

Сериализация транзакций — это такой механизм их выполнения по некоторому сериальному плану, который обеспечивается на уровне основных функций СУБД ответственных за управление транзакциями. Система, в которой поддерживается сериализация транзакций, обеспечивает реальную изолированность пользователей.

Основная проблема в реализации состоит в выборе метода сериализации набора транзакций, который не слишком ограничивал бы их параллельность. Простейшим решением является действительно последовательное выполнение транзакций. Но существуют ситуации, в которых можно выполнять операторы разных транзакций в любом порядке с сохранением сериальности. Примерами могут служить только читающие транзакции, а также транзакции, не конфликтующие по объектам БД [33].

Обычно ограничения целостности применяют для описания базовых отношений — последние содержат данные, отражающие реальную действительность, поэтому их обрабатывают таким образом, чтобы данные были корректными.

В общем случае ограничение целостности должно содержать три основные части:

• имя ограничения — представляет собой структуру, по которой это ограничение идентифицируется системой.
• собственно ограничения — набор директив и команд, составляющих способ и возможность контроля, и представляющий в конечном итоге логическое выражение. Ограничение удовлетворяется, если оно истинно, и нарушается — если оно ложно.
• действие при нарушении ограничения — здесь предписывается действие системы при нарушении ограничения

При создании ограничения целостности система сначала проверяет, удовлетворяет ли текущее состояние БД новому ограничению. Если это условие не выполняется, то создаваемое ограничение может быть отвергнуто. В противном случае оно принимается и в дальнейшем используется системой.

Различают четыре типа ограничений целостности:

• ограничение целостности домена — им определяется множество значений, из которых состоит домен. Особенности ограничения такого рода заключаются в том, что его имя должно совпадать с именем домена. Кроме того, поскольку домены сами по себе не обновляются, то отпадает необходимость предусматривать реакцию на нарушение ограничения. Более того, эти ограничения можно устранить только за счет устранения самого домена;
• ограничение целостности атрибута — это фактически определение домена, из которого берутся значения для данного атрибута. Имя такого ограничения должно совпадать с именем соответствующего ограничения домена, то есть с именем домена. Проверка осуществляется немедленно, и попытка выполнить действие, нарушающее ограничение, будет отвергнута сразу же. Наконец, ограничения целостности атрибута снимаются только с помощью устранения самого атрибута;
• ограничение целостности отношения — правило, задаваемое только для данного отношения БД. Ограничение целостности отношения всегда проверяется немедленно, то есть при любой попытке модификации отношения осуществляется контроль всех заданных условий. Действие такого ограничения происходит в том случае, когда ограничение (заданное логическим выражением) становится ложным;
• ограничение целостности БД — задается для двух или более связанных между собой отношений. В отличие от других ограничений, эта их разновидность помимо традиционных частей обязательно должна содержать, по крайней мере, одно условие соединения отношений: обычно это условие содержит две связанные переменные, определенные в двух разных отношениях. Следовательно, ограничение приводит к тому, что отношения будут связаны между собой. Ограничения целостности БД не проверяются немедленно, а их выполнение откладывается до конца выполнения транзакции.

Разновидностью традиционных ограничений целостности являются ограничения состояния и перехода. Смысл их заключается в том, что достаточно часто возникает потребность рассмотреть не только область допустимых значений кортежа, но и переход значений из одного состояния в другое, так что его можно изменить либо в большую сторону, либо оставить без изменений Действительно — ведь курс не должен уменьшаться. Ограничения состояния и перехода используют только для отношения или БД.

Таким образом, рассмотренные вопросы безопасности и целостности как БД в целом, так и ее элементов позволяют сформулировать и определить соответствующие ограничения целостности, что в свою очередь, помогает решить проблему несовместимых данных [35].

---

Страница:   1   2   3   4

---