Деректер базасын жобалауының жалпы реті. Талаптарды түрге келтіру және талдау.

1. Концептуалды жобалау. Логикалық жобалау. Физикалық жобалау. 

2.  Деректер базасы теориясының даму тенденциялары. Деректер базасының ғылымда, техника мен бизнесте қолданылуы.  

 

Деректер базасын физикалық тұрғыдан ұйымдастыру:

Бiрiншiден жүйелiк программалау жабдықтарын құрастыратын және жабдықтайтын техникалық мамандарды қызықтырады. Айталық, түтынушы кезектi ақпаратты лайықты формасында  және уақытында ала алады ма? Керектi ақпарат лайықты формат ол ДБ-ның физикалық тұрғыда ұйымдастырылуына онша байланысты емес, Ал керектi уақыт байланысты.

Уақыт дегенiмiз ДБ-сы операциясының бастлаған жңне нәтижесiн алатын уақыт аралығы. Көп жағдайларда тұтынушыларды уақыттың ұзақтығы қанағаттандырмайды.

ДБ-ның физикалық құрылымы жақсы болса, ондағы деректердi аз уақыт арасында тез алуға толықтыруға болады.

 

Деректер базасына кiру.

Деректер базасына кiру жүйесi төмендегi суретте көрсетiлген:

 

 

 

 

 

 

Стратегиялық селектор-тұтынушының талабын тиiмдi формада орындалуын түрлендiретiн программалық жабдық.

Буфер диспетчерi-деректердiң жедел жады мен дискiнiң арасында қозғалуын бақылайтын программалық жабдық.

Файл диспетчерi-деректердiң дискiде орналасун және олардың құрылымын басқаратынпрограммалық жабдық.

Деректер сөздігі(словарь данных)-тұтынушылық деректер құрылымын анықтайтын және олардың қолдану мүмкiндiктерiн анықтайтын ДББЖ-нiң физикалық бiр бөлiгi.

 

Деректердi сақтау құралы.

Жедел жады-деректердi сақтауға арналған жадысы бар құрылғы. Онда орындаушы программа бар. Програманы оырндау үшiн деректер  керек болғандықтан оларды жедл жадыға көмекшi жадысы бар құрылғылардан аламыз. Дегенмен,  жедел жады бiрнеше мегабайт деректердi сақтай алады. Бiрақ та бүкiл ДБ-сын сақтауға өте аз. Сондықтан көмекшi жадыда сақтау құрылғысы керек.

Жедел жады дегенiмiз-деректердi сақтауға қолданатын орталық процессорда орналасқан жады бар құрылғы.

Көмекшi жады бар құрылғыларға ДББЖ-де әдетте дсикi немесе магниттiк лента жатады. Көбiнесе бүкiл ДБ-сы дискiде  сақталады.

Дискiде сақтау бұл деректердi сақтау формасының ең негiзгiсi. Себебi, дискiдегi жеке жазбаларға тiкелей байланыс немесе бiртiндеп байланыс жасауға болады. Бiрақ та, магниттiк лентада сақтау дискiге қарағанда арзандау. Бiрақ ондағы жазбалармен тек бiртiндепқана байланыса алады.(дискiге қарағанда жай).

Магниттiк лентаның  ДБ-сындағы ролi көбiне деректердi арихивтеуге пайдаланады.

Дисковод дискiге деректердi жазатын құрылғы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Әрбiр дисковод бiр пакет дискiден немесе томнан тұрады. Пакет дискiсi бiрнеше валдардан тiзiлген жұмыс беттерiне тұрады. Жұмыс уақытында дискiнiң  валдары үлкен жылдамдықпен айналады. Деректер дорошкаларға жазылады. Бiр дискiде бiрнеше жүздеген дорошкалар болуы мүмкiн.  Цилиндр – пакет дискiсiнiң жұмыс бетiндегi бiрдей дорожкалар.

 

     

1. Концептуалды жобалау. Логикалық жобалау. Физикалық жобалау. 

  

Реляциялық Деректер базасы моделi объектiнiң барлық ерекшелiктерiн сипаттай алмайды. Ал, концептуальдық модельдер объектiнi толығырақ сипаттайды.

Концептуальды деректер моделi екiге бөлiнедi:

Объектiге бейiмделген модель (объектно-ориентированная модель)-бұл деректердi жазба түрiнде емес объектi тұрiнде суреттейтiн модель.

Семантикалық модель-бұл қатынастың мағынасын және категориясын сипаттайтын модель.

Концептуальды деректер моделiнiң негiзгi элементтерi: объект және қатынас.

Объектi дегенiмiз-тұтынушы қолданатын модельденетiн зат. Объектiге мысал ретiнде адамдарды, үйдi, заводтарды, машиналарды және т.б. алуға болады. Бұлардың барлығы нақты объектiге жатады.

Концептуальды объектiлерге компаниялар, мекемелер, құрылыстардың жобалары, жұмыс операциялары жатады.

Мыс: Бiртектес заттарды сипаттау үшiн “объектiлiк  жиын“ терминiнi қолданамыз. Ал, оның 1 элементiн объектiлiк элемент деп атаймыз. Объектiлiк жиынның аты үлкен әрiппен жазылады. (жекеше түрде). Кiшi әрiптермен оның элементтерi жазылады.

Объектiлiк жиын дегенiмiз бiртектес элементтер жиыны.

Ал объектiнiң элементi дегенiмiз жиынның арнайы бiр элементi.

Екi объектiлiк жиынның элементiнiң байланысын қатынас деп атаймыз.

 

 

Концептуалды модель құру жолдары

 

 Мәліметтердің концептуалды моделі

 

     

ДБ жобалау нәтижесіндегі  жүйені құру барысы, ақпарат жинақтау, талдау процесі, қолданылу кезеңі жүйенің өмір сүру циклі деп аталады.  Ол процесс талап-тілекті анықтау, жүйені жобалау, тексеру, жүйе жұмысын бағалау және қолдау жасап отыру  қадамдарынан тұрады.

ДБ-ның өмір сүру циклі 6 кезеңнен тұрады:

1. Алдын-ала жоспарлау;
2. Жүзеге асырылу мүмкіндігін тексеру;
3. Талаптарды анықтау;
4. Концептуалды жобалау;
5. Жүзеге асыру;
6. Жұмысты бағалау және оған қолдау жасау.

Алдын-ала жоспарлау–ДБ-ның стратегиялық жоспарын құру процесі. Мұнда пәндік облысқа сәйкес жобаланатын ДБ-ң қандай мақсатта құрылатыны, оған қандай және қанша қолданбалы программалар пайдаланылатыны, қосымшалар мен файлдар саны мен байланысы, қандай ДББЖ-сін қолдану тиімділігі анықталады.

Жүзеге асырылу мүмкіндігін тексеру кезеңінде қандай технологияларды пайдаланған тиімді, мәселені шешу мүмкіндіктері қандай, ол технологиямен жұмыс жүргізетін мамандар бар ма, ДБ-н құрудың шығыны қанша, түсетін пайда көлемі шығынды жаба ала ма сияқты сұрақтарға жауап ізделінеді.

Талаптарды анықтау кезеңі ДБ мақсатын анықтау, оның пайдаланушыларының міндеттері мен талап-тілектерін айқындау, техникалық және программалық қамсыздандыру мәселелерін шешеді.

Жүзеге асыру кезеңінде жобаланған ДБ-н таңдалған ДББЖ-не енгізу, ДБ-н құру, қолданбалы программаларды дайындау, және пайдаланушыларды ДБ-мен жұмыс жасауға үйрету жұмыстары орындалады.

Бағалау – пайдаланушылар арасында  ДБ туралы пікір жинау, бұл жіберілген қателіктер мен кемшіліктерді анықтау және келешекте жетілдіру барысында аталмыш қателерді жібермеу мақсатында жүргізіледі.

Жүйені қолдау – оны жетілдіру үшін қажетті программалар, қосымшалар, мәліметтер элементтерін кірістіру жұмыстарын қамтиды.

 

Деректер базасын жабалауда алдымен негiзгi екi проблема шешiлуi керек:

1) Деректер базасының моделiн қандай тәсiлмен өрнектегенде оның (сипаттамасына) қайшылық келмейдi, тiптi ең қолайлы болатындай жолды қалай табу керек. Бұл проблеманы Деректер базасын жобалаудың логикалық проблемасы деп атайды.

2)   Деректер базасына қойылған сұраныстың тиiмдi орындалуын қандай жолмен қамтамасыз етуге болатын, яғни арнайы Деректер базасын басқару жүйелерi ерекшеленгiн ескере отырып, сыртқы жадыға деректердi қалай орналастыруға болатынын табу керек болып табылады. Бұл проблеманы Деректер базасын жобалаудың физикалық проблемасы деп аталады.

         Реляциялық Деректер базасын жобалаудың проблемалары негiзделген шешiмдердi қабылдаудан тұрады.

Олар:

- Деректер базасы қандай қатынастарын құру керек;

- бұл қатынастардың қандай атрибуттары болу керек

 

Деректер базасын жобалағанда тек кейбiр онша үлкен емес мекемелер деректерiн толығымен бiр интегралдық Деректер базасына сыйғыза алады. Деректер базасы администраторы мекеменiң қызметкерлерiнiң барлық ақпараттық талаптарын  қамтамасыз ете алмайды.

Сондықтан да iрi мекемелердiң ақпараттық жүйелерi ондаған Деректер базасынан тұрады. (Мыс: бiр қалада бiрнеше көкөнiс қоймалары болады. Жеке Деректер базасы қандайда бiр облысқа байланысты бiр немесе бiрнеше  қолданбалы есептердi шешуге қажеттi барлық деректердi бiрiктiредi. әдетте, оны 1-шi қолданбалы Деректер базасы деп атайды, ал екiншi пәндік ДБ деп аталады.

Инфологиялық мәліметтер моделi математикалық формулалармен, кестелермен, графиктермен өрнектеледi. Деректер базасын жобалайтын мұндай адамдарды инфологиялық модель құрушылар деп атайды.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Схемада көрсетiлген қалған модельдер компьютерге бейiмделеген модельдер деп аталады.

Деректер базасының қатынастары арасындағы байланысты, байланыс қуаттылығын көрсетуде  ER-диаграммасы қолданылады. Бұл  “объект-қатынас” моделі деп аталады.

Деректер базасын басқару жүйесiнен керектi деректердi iздеп табу сыртқы жадыдан физикалық модель арқылы табылады. Деректер базасын басқару жүйесiнiң тiлiмен өрнектейтiн модель даталогиялық модель деп атайды.

Мысал қарастырайық.

Банкiнiң ағымдағы шоттары, жинақ шоттары және клиенттерi бар.

 

Банкiнiң объектiлерiнiң арасындағы қарапайым қатынастарды анықтау үшін төмендегі мәселелерді шешу керек:

1. Бiзде қанша ағымдағы шот бар?
2. Қанша жинақ шоты бар?
3. Қанша клиент бар?

Бұл сұраққа жауапты осы объектiлiк жиындардың әрқайсысының элементтерiнiң санын есептеп шығарып алуға болады. Мұнда файлдық жүйелерге қарағанда ДБ-сы бұл сұрақтарды түсiнiктi қылып түсiндiредi.

Файлдық жүйеде ДБ-сын қамтамасыз ететiн файл аралық байланыс болмаған кезде онда тек екi файл болуы мүмкiн. Оның бiреуi жинақ шотына арналған, ал екiншiсi ағымдағы шотқа арналған. Осы файлдардың әр қайсысында клиент туралы ақпараттар бiрнеше өрiстерге бөлiнiп жазылады. Ал қанша клиент бар деген сұраққа жауап алу оңай емес. Себебi, осы файлдан клиент туралы  деректердi ажыратып алып, қайталаннған тұстарды алып тастау керек.

ДБ-сында клиенттер туралы деректер жеке сақталынады. Клиенттердiң қайсысының ағымдағы және жинақ шоты бар деген сұраққа жауап iздейiк. Бұл сұраққа тек қатынастарға қарап жауап беруге болады. Айталық, клиенттiң ағымдағы шоты бар, егер объектiлiк жиынның кейбiр ағымдық шоты элементi ағымдағы шоты бар клиентпен байланысты болса.

 

 

2.  Деректер базасы теориясының даму тенденциялары. Деректер базасының ғылымда, техника мен бизнесте қолданылуы.

  

Қазіргі уақытта ақпараттық жүйелер тек жақсы техникалық сипаттамаларды ғана қажет ететін ресурстар ғана емес, олар тиімді әрі сауатты басқаруды да талап етеді. Деректер базасы жүйелері кез келген ақпараттық жүйенің негізгі ядросы болып табылатындықтан олар негізгі администрациялық мәселелер ортасында болады. Ақпараттық жүйені тиімді басқару дегеніміз ондағы Деректер базасының дұрыс ұйымдастырылып, басқарылуымен тікелей байланысты.

         Алғашқы ДББЖ  архитектурасы орталықтандырылған типті болатын. Бұл жағдайда ДББЖ-ң өзі, ДБ және ДБ-мен жұмыс ұйымдастыратын қолданбалы программалардың барлығы орталық компьютерге орналастрылып, жұмыс жасайтын. Компьютерлік желіліердің дамуы мен кең таралуы  ДБ-сын ұйымдастырудың жаңа архитектуралық принциптерінің дамуына әкелді. Жергілікті желілердің кең қолданылуы ресурстарды бөлу мүмкіндігін береді. Осыған орай жергілікті желіде жұмыс станциялары мен серверлерді бөліп қарастырылады. Жұмыс станциялары пайдаланушылардың қолданылуына арналған сәйкесті жергілікті  ресурстардан тұрады. Жергілікті желі сервері желі қажеттіліктері мен функционалды қызметіне сәйкес ресурстарды қамтиды. Жергілікті желі сервері  жұмыс станцияларын  және басқа да серверлерді ресурстармен  (қызмет көрсету) қамтамасыз етеді. Қандай да бір сұраныс беретін компьютер клиент деп, ал пайдаланушыларға қызмет көрсететін компьютер сервер деп аталады.

Серверге мыналар мысал бола алады:

• жергілікті желі арқылы сыртқы ортамен байланыс орнату қызметін көрсететін телекоммуникация сервері;
• жұмыс станцияларында жүзеге асырылмайтын есептеулерді орындауға мүмкіндік беретін  есептеу сервері;
• басқа жұмыс станциялары мен серверлерге де пайдалануға беру мүмкіндігі бар, сыртқы жадының кеңейтілген ресурстары бар дискілік сервер;
• барлық жұмыс станциялары үшін файлдардың сақталу орталығымен байланысты қамтамасыз ететін файлдық сервер;
• жергілікті желіліерден сұраныстарды қабылдап, нәтижелерін қайтарып отыратын  Деректер базасы сервері.

Файлдық сервер архитектурасы. Файлдық сервер архитектурасы ДББЖ-ң орталықтандырылған архитектурасын көп пайдаланушылық режимі бағытында дамытуға мүмкіндік беретін негізгі бағыт болып саналады. Мұндай жүйесінде ДББЖ  бір мезетте бірнеше компьютерде орналасып, жұмыс жасай алады, ал ДБ жекелеген файлдарда  файлдық серверде орналасады. Пайдаланушы ДББЖ арқылы файлдық сервердегі ДБ-на сұраныс жібере алады. Ал Файлдық сервер сұранысқа  сәйкес  мәліметтер блогын жібереді.

         Бұл архитектураның кемшілігі болып  жоғары желілік трафик (желі бойымен бүтін файлдар жіберілуі жылдамдықты азайтады) және мәліметтерді пайдалану қауіпсіздігінің төменгі деңгейде болуы  саналады.

         MS Access-те  файлдық сервер технологиясы  бойынша  ДБ-сын бірлесе қолданудың екі негізгі варианты бар:

• Бүтін (толық) ДБ-сын Access-те  бірлесе қолдану;
• Access-тің тек кестелерін ғана бірлесе қолдану.

Файлдық сервер архитектурасының кемшіліктері:

• Пайдаланушы өзінің  деректер қоймасының Жергілікті көшірмесімен жұмыс жасайды, ал ондағы мәліметтер кез келген кестеге сұраныс жасау арқылы толтырылады. Сонымен қатар серверден мәліметтері өзгертілген қажетті кестелер жіберіледі. Желіде мәліметтердің үлкен көлемі айналыста болғандықтан желіге ауырлық түседі. Бұл ақпараттық жүйенің өнімділігі мен жылдамдығын төмендетеді.
• Деректер қоймасының жаңа көшірмесі әр компьютерде бар болғандықтан, ондағы пайдаланушының жасаған өзнерістері біршама уақыт басқа пайдаланушыларға белгісіз болады. Деректер қоймасының көшірмесін үнемі жаңартып және пайдаланушының жұмысымен синхрондап отыру керек.
• Деректер қоймасын басқару әр түрлі компьютерлерден жүргізіледі. Осыған байланысты деректер қоймасының бүтіндігін сақтауға және енуді басқаруды ұйымдастыру қиын.

   

«Файл-сервер» архитектурасының схемасы.

 

Деректер базасы репликациясы. Бір қосымшамен бірлесе жұмыс атқаратын, бірақ

жергілікті есептеу желісіне қосыла алмайтын  пайдаланушылар үшін Access ДБ репликациясын қолдануды ұсынады. Репликация деп ДБ-ның жалпы базасының арнайы көшірмелерін атайды, бұл көшірмелермен пайдаланушылар  бір мезгілде әртүрлі компьютерлерде жұмыс ұйымдастыра алады. ДБ файлдарының кәдімгі көшірмесінен ДБ репликациясының  айырмашылығы мәліметтердегі өзгерістерді синхрондау мүмкіндігінің бар болуында.

         ДБ-н пайдаланушылар қолданып болғаннан кейін синхрондау процесі жүргізіледі. Бір пайдаланушының өзгерткен мәліметтер ортақ репликадан да, басқа да пайданаушылар қолданып отырған көшірмелерден де көрініс табады. Синхрондау процесінде жаңартылған жазбалар мен  репликациялар арасындағы объектілер арасында алмасу жүргізіледі. Егер екі репликаның пайдаланушылары бір ғана жазбаны  әртүрлі етіп өзгертсе, онда репликаларды синхрондау барысында  конфликтілі кесте құрылады. Мұндай жазбаларды  тексеріп, сәйкесті өзгерістер енгізу керек.  ДБ-да барлық объектілер репликацияланбайды, кейбір объектілер жергілікті түрде ғана пайдаланылады. Access программасында репликациялар  Сервис-Репликация-Создать дополнительную репликацию бұйрығы көмегімен құрылады. Ал синхрондау Синхронизация бұйрығы көмегімен жүзеге асырылады. Сондай-ақ ДБ репликациясын құру үшін Windows «Портфелін» де қолдануға болады.

 

       

1. Әдебиет

1. Атре Ш. Структурный подход к организации баз данных. – М.: Финансы и статистика, 1983. – 320 с.
2. Бойко В.В., Савинков В.М. Проектирование баз данных информационных систем. – М.: Финансы и статистика, 1989. – 351 с.
3. Мартин Дж. Планирование развития автоматизированных систем. – М.: Финансы и статистика, 1984. – 196 с.
4. Мейер М. Теория реляционных баз данных. – М.: Мир, 1987. – 608 с.
5. Цикритизис Д., Лоховски Ф. Модели данных. – М.: Финансы и статистика, 1985. – 344.
6. Хаббард Дж. Автоматизированное проектирование баз данных. – М.: Мир, 1984. – 294.