Βάσεις Δεδομένων Ενότητα 3: Σχεδιασμός και Διαχείριση Βάσεων Δεδομένων ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα Βάσεις Δεδομένων Ενότητα 3: Σχεδιασμός και Διαχείριση Βάσεων Δεδομένων Αθανάσιος Σπυριδάκος Τμήμα Διοίκησης Επιχειρήσεων

Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς.

Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους.

Σκοποί Ενότητας Ο φοιτητής που θα παρακολουθήσει με επιτυχία την ενότητα αυτή θα διαθέτει τις απαιτούμενες θεωρητικές και πρακτικές γνώσεις ώστε: Να σχεδιάζει συστήματα Βάσεων Δεδομένων χρησιμοποιώντας αποτελεσματικά τις τεχνικές του Σημασιολογικού, Λογικού και Φυσικού Σχεδιασμού.

Περιεχόμενα Ενότητας Ο κύκλος ζωής ανάπτυξης Πληροφοριακών Συστημάτων Σημασιολογικός Σχεδιασμός Β.Δ. Λογικός Σχεδιασμός Β. Δ. Φυσικός Σχεδιασμός Β.Δ. Σχεδιασμός Συναλλαγών για Β.Δ.

Ο Κύκλος Ζωής Ανάπτυξης Βάσεων Δεδομένων Ο Κύκλος Ζωής Ανάπτυξης Βάσεων Δεδομένων Αρχικός Σχεδιασμός Προσδιορισμός Συστήματος Ανάλυση Απαιτήσεων Σχεδιασμός της Βάσης Δεδομένων Επιλογή Βάσης Δεδομένων Σχεδιασμός Εφαρμογής Ανάπτυξη Πρωτοτύπου Υλοποίηση Μεταφορά Δεδομένων Έλεγχος Συντήρηση Βάσης Δεδομένων

Αρχικός Σχεδιασμός Διαχειριστικές δραστηριότητες που εξασφαλίζουν την αποτελεσματική ανάπτυξη της Βάσης Δεδομένων σε όλα τα στάδια του κύκλου ζωής. Η ανάπτυξη της Βάσης Δεδομένων πρέπει να είναι εναρμονισμένη στην Στρατηγική του οργανισμού όσον αφορά στην τεχνολογία Πληροφορίας και Επικοινωνίας. Με τον όρο Καθορισμός Αποστολής εννοείται ότι καθορίζονται οι βασικοί στόχοι και τα όρια της εφαρμογής που θα αναπτυχθεί. Ξεκαθαρίζεται ο σκοπός της εφαρμογής και προδιαγράφεται το μονοπάτι που θα ακολουθηθεί για την αποτελεσματική και εφικτή υλοποίηση της απαιτούμενης Βάσης Δεδομένων.

Αρχικός Σχεδιασμός – Στόχοι της Αποστολής Αρχικός Σχεδιασμός – Στόχοι της Αποστολής Από τη στιγμή που θα προσδιορισθεί η αποστολή είναι εύκολο να προσδιορισθούν και οι επιμέρους στόχοι Κάθε στόχος θα προσδιορίζει και κάποια δραστηριότητα που θα υποστηρίζει η Βάση Δεδομένων. Επίσης μπορεί να συνοδεύεται από επιπρόσθετες πληροφορίες που προδιαγράφουν την εργασία που πρέπει να γίνει, τους απαιτούμενους πόρους, τον προϋπολογισμό κ.ά.

Αρχικός Σχεδιασμός (2) Επίσης στον Αρχικό Σχεδιασμό περιλαμβάνονται οι απαντήσεις σε ερωτήματα όπως: Πως θα συλλεχθούν τα δεδομένα Πως θα καθορισθεί η μορφή των δεδομένων Ποια είναι η απαιτούμενη τεκμηρίωση Πως θα γίνει ο σχεδιασμός και η υλοποίηση.

Προσδιορισμός Συστήματος Περιγράφεται ο σκοπός και τα όρια της εφαρμογής που θα αναπτυχθεί. Επίσης καθορίζονται και οι όψεις των χρηστών. Οι όψεις των χρηστών περιλαμβάνουν τι απαιτείται από τη Βάση Δεδομένων από την πλευρά : Μιας Θέσης Εργασίας ή ενός ρόλου Από μια μονάδα του Οργανισμού ή της Eπιχείρησης (Mάρκετινγκ, Παραγωγή, Δ/νση Προσωπικού κ.ά.)

Καθορισμός Συστήματος/ Όψεις Χειριστών Καθορισμός Συστήματος/ Όψεις Χειριστών Κάθε Βάση Δεδομένων έχει μία ή περισσότερες όψεις χρηστών. Ο προσδιορισμός των όψεων των χρηστών εξασφαλίζει ότι λαμβάνονται υπόψη όλοι οι βασικοί χρήστες του συστήματος κατά τη διάρκεια σχεδιασμού του συστήματος. Οι όψεις των χρηστών βοηθούν πολύ στην ανάπτυξη πολύπλοκων Βάσεων Δεδομένων καθώς επιτρέπουν την κατάτμηση του σχεδιασμού σε τμήματα. Οψη Χειριστή 2 Οψη Χειριστή 1 Οψη Χειριστή 3 Οψη Χειριστή 4 Βάση Δεδομένων Εφαρμογή Β. Δ.

Συλλογή και Ανάλυση Απαιτήσεων Διαδικασία για τη συλλογή και ανάλυση των πληροφοριών σχετικά με τις διαδικασίες και λειτουργίες του Οργανισμού ή της Επιχείρησης που θα υποστηριχθεί από τη Βάσης Δεδομένων που θα αναπτυχθεί. Οι πληροφορίες αυτές χρησιμοποιούνται για να προσδιορισθούν οι ανάγκες των χρηστών. Οι πληροφορίες συλλέγονται για κάθε χρήστη ξεχωριστά και περιλαμβάνουν: Περιγραφή των δεδομένων που χρησιμοποιούνται Λεπτομέρειες για το πώς χρησιμοποιούνται τα δεδομένα ή δημιουργούνται Κάθε επιπρόσθετη απαίτηση. Οι πληροφορίες αναλύονται για να προσδιορισθούν οι απαιτήσεις που θα περιληφθούν στη Βάση Δεδομένων

Συλλογή και Ανάλυση Απαιτήσεων (2) Σημαντική παράμετρος – Πώς θα λειτουργεί η Επιχείρηση με την αξιοποίηση της Βάσης Δεδομένων σε περιβάλλον πολλών χρηστών Υπάρχουν τρεις προσεγγίσεις: Κεντροποιημένη Προσέγτγιση (centralized approach)- Οι απαιτήσεις από όλους τους χρήστες συνενώνονται σε ένα σύνολο απαιτήσεων. Έτσι δημιουργείται ένα σφαιρικό σύνολο απαιτήσεων που καλύπτει όλους τους χρήστες Συνθετική προσέγγιση (view integration approach) – Δημιουργείται για κάθε χρήστη ένα μοντέλο των δεδομένων που απαιτούνται. Τα επιμέρους μοντέλα δεδομένων των χρηστών συνενώνονται σε ένα συνολικό μοντέλο δεδομένων Συνδυασμός.

Κεντροποιημένη προσέγγιση για τη Διαχείριση Πολλών Χρηστών

Συνθετική Προσέγγιση για τη Διαχείριση Πολλών Χρηστών

Σχεδιασμός Βάσης Δεδομένων Διαδικασίες για τη δημιουργία του Σχεδίου της Βάσης Δεδομένων που θα υποστηρίξει την λειτουργία και τους στόχους του οργανισμού ή της επιχείρησης. Βασικοί Στόχοι: Αναπαράσταση των απαιτούμενων δεδομένων και των σχέσεων μεταξύ τους από όλες τις περιοχές χρήσης της εφαρμογής Δημιουργία του μοντέλου δεδομένων που υποστηρίζει τις συναλλαγές του Οργανισμού η της Επιχείρησης Προσδιορισμός της απαιτούμενης δομής με την οποία θα προσεγγίζονται οι απαιτήσεις απόδοσης του συστήματος (όπως ο χρόνος ανταπόκρισης).

Σχεδιασμός της Βάσης Δεδομένων Βασικός σκοπός της Μοντελοποίησης των Δεδομένων είναι: Να βοηθήσει στην κατανόηση της σημασίας (σημασιολογικός σχεδιασμός) των δεδομένων. Να υποστηρίξει την επικοινωνία στη διαδικασία συλλογής απαιτήσεων. Η ανάπτυξη του μοντέλου των δεδομένων απαιτεί απαντήσεις σε ερωτήσεις σχετικά με τις οντότητες που εμπλέκονται, τις σχέσεις μεταξύ τους και τα χαρακτηριστικά. Το μοντέλο των δεδομένων εξασφαλίζει ότι έχουμε καταλάβει: Το πώς αντιλαμβάνονται οι χρήστες τα δεδομένα μέσα στο περιβάλλον της εργασίας τους Τη φύση των δεδομένων, ανεξάρτητα από οποιαδήποτε φυσική αναπαράσταση Τη χρήση των δεδομένων από την κάθε ομάδα χρηστών.

Σχεδιασμός Βάσης Δεδομένων (2) Οι τρεις φάσεις του Σχεδιασμού: Σημασιολογικός Σχεδιασμός (Conceptual database design) Λογικός Σχεδιασμός (Logical database design) Φυσικός Σχεδιασμός (Physical database design)

Σημασιολογικός Σχεδιασμός Διαδικασία με την οποία κατασκευάζεται το μοντέλο των πληροφοριών που χρησιμοποιούνται στην επιχείρηση ή στον οργανισμό, ανεξάρτητα από την φυσική τους μορφή. Το μοντέλο των δεδομένων κατασκευάζεται με βάση τις πληροφορίες που έχουν προσδιορισθεί από τη διαδικασία ανάλυσης και προδιαγραφής απαιτήσεων Αποτελεί την πηγή πληροφοριών για το Λογικό Σχεδιασμό 1..1 1..* Branch Department Has > 1..1 1..1 Employ > Implements > 1..* Staff 0..* Projects

Λογικός Σχεδιασμός Διαδικασία για την κατασκευή του μοντέλου των πληροφοριών που χρησιμοποιούνται στην επιχείρηση ή τον οργανισμός μα βάση ένα συγκεκριμένο μοντέλο αναπαράστασης των δεδομένων (Σχεσιακό), αλλά ανεξάρτητο από το Σ.Δ.Σ.Β.Δ που θα χρησιμοποιηθεί και άλλες φυσικές παραμέτρους. Το Σημασιολογικό μοντέλο προσαρμόζεται έτσι ώστε να απεικονίζεται στο λογικό μοντέλο. Company{name, town, street, postCode, phone} Primary key: name Alternate key: phone Department{name, number, compName} Foreign key: compName references Company (name) Alternate key: number  Employee{nin, fName, lName, dateOfBirth, deptName} Primary key: nin Foreign key: deptName references Department (name)  Dependent{nin, name, sex, dataOfBirth, relationship} Primary key: nin, name Foreign key: nin references Employee (nin)  

Φυσικός Σχεδιασμός Βάσης Δεδομένων Διαδικασία με την οποία παράγεται η περιγραφή της Βάσης Δεδομένων όπως αυτή θα δημιουργηθεί με το Σ.Δ.Σ.Β.Δ.. Περιγράφονται οι δομές αποθήκευσης των δεδομένων και οι μέθοδοι προσπέλασης ώστε να είναι αποτελεσματική η χρήση της βάσης δεδομένων. Εξαρτάται από το συγκεκριμένο σύστημα που θα χρησιμοποιήσουμε (MS ACCESS, SQL SERVER, ORACLE, MySQL, DB2).

Επιλογή Σ.Δ.Σ.Β.Δ. Επιλογή του κατάλληλου Σ.Δ.Σ.Β.Δ. για την περίπτωση της εφαρμογής που θα αναπτύξουμε. Λαμβάνει χώρα πριν προχωρήσουμε στον οριστικοποίηση του λογικού σχεδιασμού της Β.Δ. ώστε να έχουμε τις απαιτούμενες πληροφορίες Κύρια βήματα της επιλογής είναι:: Προσδιορισμός των βασικών χαρακτηριστικών Δημιουργία λίστας 2 ή 3 Σ.Δ.Σ.Β.Δ. Αξιολόγηση Προμήθεια

Σχεδιασμός Εφαρμογής Σχεδιασμός του περιβάλλοντος διεπαφής και του προγράμματος για την επεξεργασία των δεδομένων της Βάσης Δεδομένων (Φόρμες για Εισαγωγή, Μεταβολή, Διαγραφή και φόρμες και εκτυπώσεις για ερωτήματα και αναφορές). Ο Σχεδιασμός της Βάσης Δεδομένων και της Εφαρμογής είναι παράλληλες διαδικασίες. Περιλαμβάνονται δύο επιμέρους δραστηριότητες: Σχεδιασμός των συναλλαγών Σχεδιασμός φορμών και εκτυπώσεων.

Επαναλαμβανόμενες διαδικασίες Πρωτότυπο Ανάπτυξη μια πρωτότυπης έκδοσης που αποτελεί το περιβάλλον ανάδρασης με τους χρήστες. Σκοπός Να προσδιορισθούν τα χαρακτηριστικά του συστήματος που λειτουργούν καλά Να προταθούν περαιτέρω βελτιώσεις ή να προστεθούν νέα χαρακτηριστικά Να ξεκαθαριστούν οι απαιτήσεις των χρηστών Να αξιολογηθεί η αποτελεσματικότητα της σχεδιασμένης Βάσης Δεδομένων Καταγραφή Απαιτήσεων Σχεδιασμός και Ανάπτυξη πρωτοτύπου (τμήμα εφαρμογής) Συνεργασία με του Τελικούς Χρήστες Τροποποίηση - επέκταση του Συστήματος και δημιουργία νέου πρωτοτύπου Επαναλαμβανόμενες διαδικασίες Δημιουργία Τελικού Συστήματος Κίνδυνος να γίνει μια ατέρμονη διαδικασία

Υλοποίηση Φυσική Υλοποίηση της Βάσης Δεδομένων. Χρήση DDL για να δημιουργηθεί το σχήμα της Β.Δ.. Χρήση DDL για να δημιουργηθούν οι όψεις των χρηστών. Χρήση εργαλείων 3ης και 4ης γενιάς για την δημιουργία του λογισμικού διαχείρισης Μεταφορά των υπαρχόντων δεδομένων στη νέα Βάση Δεδομένων και προσαρμογή οποιασδήποτε υπάρχουσας εφαρμογή ώστε να λειτουργεί με τη νέα Βάση Δεδομένων.

Έλεγχος και Συντήρηση Έλεγχος: Διαδικασία με την οποία εκτελείται η εφαρμογή με σενάρια ελέγχου ώστε να διαπιστωθούν σφάλματα ή αστοχίες. Χρήση σεναρίων ελέγχου που θα έχουν σχεδιαστεί προσεκτικά. Οι έλεγχοι θα πρέπει να πιστοποιούν ότι η εφαρμογή λειτουργεί σύμφωνα με τις προδιαγραφές. Διαδικασία ελέγχου και συντήρησης του συστήματος. Ελέγχεται η απόδοση του Συστήματος (χρόνος, απαιτούμενα μέσα, κ.α.) Αναβάθμιση του συστήματος με νέες εκδόσεις Ενσωμάτωση νέων απαιτήσεων στη Βάση Δεδομένων.

Τέλος Ενότητας