Główne typy systemów informatycznych z bazami danych

Prezentacja na temat: "Główne typy systemów informatycznych z bazami danych"— Zapis prezentacji:

1 Główne typy systemów informatycznych z bazami danych
Systemy transakcyjne Systemy analityczne

2 Systemy transakcyjne OLTP On-Line Transaction Processing
Główne zadanie: gromadzenie danych Typowe środowisko: operacyjne bazy danych Typowe operacje wielka liczba niewielkich transakcji modyfikujących dane operacje zapisu i odczytu - interaktywne i wsadowe Główne problemy wielodostęp konieczność stałego utrzymania spójności danych maksymalizacja średniej wydajności

3 Systemy analityczne OLAP On-Line Analytical Processing
Główne zadanie: analiza danych do celów wspomagania decyzji Typowe środowisko: hurtownie danych Typowe operacje niewielka liczba wielkich transakcji odczytujących dane operacje odczytu głównie interaktywne operacje zapisu - jedynie wsadowe Główne problemy wielka ilość danych VLDB - Very Large Databases analiza wielowymiarowa Nowoczesne RDBMS zawierają mechanizmy wspomagające VLDB i przetwarzanie analityczne

4 Architektury systemów informatycznych z bazami danych
podział 1 Architektura terminalowa - obecnie rzadko stosowana Terminale bez żadnej inteligencji Całe przetwarzanie w bazie centralnej Architektura wielokomputerowa ze współdzieleniem plików Pełne przetwarzanie na każdym z komputerów Współdzielenie plików z danymi Model „dane do zapytania" Architektura ta nie powinna być stosowana w systemach profesjonalnych podział 2 Architektura klient-serwer Architektura wielowarstwowa Architektura rozproszona

5 Architektura klient-serwer
Zalety bezpieczeństwo serwera minimalizacja ruchu w sieci brak kontroli nad działaniami pracowników możliwość przetwarzania danych bezpośrednio na serwerze brak kontroli licencji Podział zadań serwer DBMS + dane realizacja zapytań realizacja ograniczeń przetwarzanie danych klient obsługa prezentacji (GUI) wykonywanie logiki aplikacji końcowe przetwarzanie danych Wady konieczne administrowanie wieloma PC trudne administrowanie aplikacjami (np. zmiany wersji) zmiany oprogramowania klientów, wymuszające częstą wymianę sprzętu problemy z bezpieczeństwem (lokalne kopie danych, wirusy) brak kontroli nad działaniami pracowników brak kontroli licencji bardzo duże koszty eksploatacji PC (USA: 40 k$/rok)

6 Architektura wielowarstwowa
Zalety większość zalet architektury klient-serwer bezpieczeństwo aplikacji (centralizacja) łatwość administrowania aplikacjami brak konieczności administrowania konfiguracją klientów Wady potrzebny silny sprzęt na serweryaplikacyjne trudniejsze technologie dla cienkiego klienta ograniczenia w funkcjonalności interfejsu użytkownika większy ruch sieciowy Architektura powszechnie stosowana w systemach internetowych i intranetowych (najczęściej trójwarstwowa) Wypiera architekturę klient-serwer w zastosowaniach korporacyjnych Podział zadań serwer danych jak w architekturze klient-serwer serwer aplikacyjny (lub wiele serwerów) logika aplikacji przetwarzanie danych funkcje serwera HTTP (opcjonalnie) serwer HTTP (opcjonalny) nasłuchiwanie zadań HTTP przekazywanie ich do odpowiedniego serwera aplikacyjnego przesyłanie odpowiedzi klient obsługa prezentacji wykorzystanie przeglądarki HTML – „cienki” klient wykonywanie części logiki aplikacji (aplety) „gruby” klient

7 Architektura rozproszona
Zalety możliwość wykorzystania gotowych komponentów istniejących w sieci dostosowanie do obliczeń rozproszonych niemal nieograniczona skalowalność Wady trudne technologie nadmiarowość w stosunku do typowych współczesnych potrzeb Technologie M.in. CORBA DCOM EJB Web Services .Net Interbase Architektura rzadko stosowana, ale uważana za przyszłościową Podział zadań serwer(y) danych jak w poprzednich architekturach aplikacja współdziałanie obiektów rozproszonych w sieci klienty jak w architekturze wielowarstwowej

8 Systemy informacyjne z bazami danych – cechy ogólne
Zwykle bardzo złożone złożone funkcjonalnie technicznie bardzo skomplikowane Tworzone na indywidualne zamówienie - często o niepowtarzalnej funkcjonalności Bez możliwości długiego i masowego testowania (np. wersji) Przeznaczone do długoletniej eksploatacji Silnie zmieniające się w czasie eksploatacji Często przeznaczone do użycia w skali korporacyjnej Silnie powiązane z innymi istniejącymi wcześniej i równolegle systemami ładowanie wcześniej istniejących danych współdziałanie włączenie starych technologii (legacy systems)

9 Ogólne cechy dużych systemów
Każdy system jest częścią większego systemu - w każdym systemie da się wydzielić podsystemy Systemy z reguły rosną z czasem Większa specjalizacja powoduje większe trudności w przystosowaniu Trudności obsługi

10 Specyfika projektowania SI z bazami danych
Wymagane cechy Otwartość zdolność do współdziałania (interfejsy, bramki itp.) internacjonalizacja rozszerzalność Przenośność sprzęt systemy operacyjne architektury Skalowalność upsizing, downsizing VLDB Podatność na zmiany łatwość wprowadzania zmian niski koszt zmian (w tym testowania) niskie ryzyko zmian Stabilność technologii technologia w miarę szeroko znana i wykorzystywana stabilna pozycja rynkowa dostawców duże szanse wsparcia w okresie wielu lat technologia rozwijająca się

11 Uwagi ogólne o procesie projektowania SI
Iteracyjność procesu projektowania Proces projektowania zawsze ma charakter iteracyjny - przybliżamy się do postaci końcowej kolejnymi zmianami Sposób prowadzenia iteracji określa metodyka projektowania Typowe zadania projektowe Znaczna część wymagań w większości projektów - wykonanie w typowy sposób. Niestandardowe rozwiązania znacznie utrudniają utrzymanie SI Zadania typowe należy rozwiązywać w sposób typowy ogólnie przyjęte rozwiązania projektowe typowe technologie

12 Konflikty i kompromisy
W procesie podejmowania decyzji projektowych zawsze pojawia się konieczność rozstrzygania konfliktów. Istotą projektowania jest wypracowywanie uzasadnionych kompromisów Zalecenia projektowe Zalecenia projektowe podają recepty na podejmowanie decyzji projektowych w typowych sytuacjach, żadne zalecenia nie obowiązują bezwzględnie- punkt wyjścia. Częste lub rzadsze sytuacje nietypowe. Wynik procesu projektowania Zwykle istnieje więcej niż jeden poprawny wynik projektowania - rzadko prowadzi do wyniku optymalnego

13 Typy modeli SI Model pojęciowy (konceptualny, podstawowy)
Model logiczny (implementacyjny) Tworzony przez projektantów SI na podstawie specyfikacji wymagań Opisuje projekt w kontekście konkretnej implementacji Odpowiada na pytanie "jak?" Struktury projektowane są na poziomie modelu danych (np. relacyjnego), a nie fizycznej reprezentacji Projekt może zawierać pewne parametry dotyczące reprezentacji fizycznej, np. partycjonowania danych alokacji pamięci Tworzony przez analityków na podstawie wywiadów, dokumentów itp. Opisuje świat w kategoriach konkretnych modeli formalnych Skupia się na zadaniach systemu (wymaganiach użytkownika) Nie zawiera szczegółów implementacji Odpowiada na pytanie „co?" a nie „jak?”

14 Fazy życia SI Planowanie (strategia) ogólna analiza problemu
ustalenie zakresu analiza ryzyka studium wykonalności (feasibility study) harmonogramowanie i wycena projektu analiza ofert i wybór wykonawcy akceptacja przedsięwzięcia Analiza wywiady modele pojęciowe { specyfikacja wymagań (user requirements) akceptacja wymagań Projektowanie projektowanie wstępne wybór architektury specyfikacje sprzętu i oprogramowania specyfikacja systemu (software requirements) projektowanie szczegółowe (modele logiczne) akceptacja projektu

15 Fazy życia SI c.d. Wykonanie realizacja struktur danych w b.d.
generowanie lub programowanie aplikacji integracja testowanie akceptacja produktu Wdrożenie instalacja i uruchomienie ładowanie danych testy u użytkownika końcowa akceptacja Eksploatacja utrzymanie dostosowywanie i rozbudowa Wycofanie przeniesienie danych do nowego SI

16 Model przyrostowo-spiralny
Cechy Podział na podsystemy (wspólna faza planowania) Realizacja kolejnych podsystemów Akceptacje w każdym cyklu Modyfikacje poprzednich podsystemów Krótszy czas realizacji Mniejsze ryzyko inwestora

17 wspomaganie wczesnych faz projektu - planowanie, analiza Lower CASE
Narzędzia CASE (Computer Aided Software Engineering) Zintegrowane pakiety oprogramowania realizującego zbiór technik projektowania. Dostosowane do konkretnej metodyki lub rodzaju metodyk. Zwykle wyposażone w repozytorium Typy narzędzi CASE Upper CASE wspomaganie wczesnych faz projektu - planowanie, analiza Lower CASE wspomaganie faz projektowania i wykonania ścisła integracja z konkretnym środowiskiem implementacyjnym generatory kodu, współdziałanie z narzędziami RAD (Rapid Application Development)

18 Repozytorium - Składnica informacji projektowej
Powinno zawierać całość informacji o przebiegu projektu dokumenty decyzje opisy, uzasadnienia i komentarze modele wyniki

19 Funkcje narzędzi CASE Stanowią środowisko pracy analityków i projektantów Umożliwiają zapanowanie nad złożonością Ułatwiają pracę zespołową Pozwalają tworzyć i zapisywać modele oraz zależności między nimi Automatyzują niektóre czynności projektowe Ułatwiają dostęp do dokumentacji procesu projektowego Wspomagają podejmowanie decyzji projektowych Umożliwiają analizowanie zależności i wpływu zmian Kontrolują formalną poprawność i spójność projektu oraz zgodność między modelami Wspomagają kontrolę jakości projektu (błędy) Przechowują historią procesu projektowego, umożliwiając śledzenie zmian

20 Kluczowe elementy narzędzi CASE
RYSOWANIE DIAGRAMÓW - EDYTOR NOTACJI GRAFICZNYCH - pozwala na tworzenie i edycje diagramów oraz powiązań pomiędzy diagramami jak również poruszanie się po hierarchii diagramów oraz wydruk diagramów. Poszczególne diagramy mogą być eksportowane w formatach: wmf, bmp dbf. DEFINIOWANIE SŁOWNIKA DANYCH -SŁOWNIK DANYCH (Centralne repozytorium), który przechowuje informacje odnośnie całego projektu. Każdy projekt ma swoje opisujące go repozytorium. Wszystkie elementy diagramów występujących w projekcie posiadają opisujące je rekordy w repozytorium. KONTROLA POPRAWNOŚCI SKŁADNIOWEJ - MODUŁ KONTROLI POPRAWNOŚCI umożliwia kontrolę zbalansowania diagramów oraz reguł poprawności. Oprócz tego w trakcie tworzenia diagramu na bieżąco sprawdzane są reguły gramatyki w zależności od przyjętej metodologii (np. nie można w DFD połączyć przepływem obiektów zewnętrznych lub obiektu zewnętrznego z magazynem danych).

21 PRZYGOTOWYWANIE DOKUMENTACJI PROJEKTOWEJ - MODUŁ GENERATORA RAPORTÓW - jest to moduł służący do przygotowywania raportów na podstawie słownika danych. Raporty mogą być parametryzowane tzn. mogą być wybierane opcje dot. zawartości raportu. ZARZĄDZANIE PRACĄ GRUPOWĄ - MODUŁ ZARZĄDZANIA PRACĄ GRUPOWĄ jest odpowiedzialny za budowę i zarządzanie hierarchicznym systemem zabezpieczeń w sposób umożliwiający pracę grupową i podział zadań między członków zespołu projektowego. Pozwala tworzyć nowych użytkowników nadawać im prawa oraz zabezpieczać konta hasłami. Dodatkowo pakiet może być rozbudowany o moduł Database Engineer, który generuje strukturę bazy danych na podstawie diagramu związków encji.

22 Zalecenia Dokumentowanie procesu projektowego Każdy projekt systemu informacyjnego musi być starannie i szczegółowo dokumentowany. Pełne dokumentowanie procesu projektowego jest niezbędnym warunkiem łatwego utrzymania i rozwijania wynikowego SI. Dokumentacja zawierać musi opisy i uzasadnienia wszelkich rozwiązań nietypowych. Im bardziej złożony jest system, tym dokładniejszą powinien mieć dokumentację projektową Wykorzystaniem narzędzi CASE Poważne projekty systemów informacyjnych powinny być prowadzone z intensywnym wykorzystaniem narzędzi CASE.

23 Piramida systemów informacyjnych
im wyżej tym większy stopień złożoności systemów

24 TPS - Transaction Processing System - operacje codzienne, dobrze ustruktyryzowane, konieczne do działania firmy bądź organizacji takie jak: zamówienia, sprzedaż, przepływ materiałów, wypłaty i rachunkowość, podatki, akta osobowe, absencja, urlopy szkolenia) wejście - dane wyjście - listy i zestawienia

25 KWS - Knowledge Work System (gromadzenie i przechowywanie danych, rozprzestrzenianie informacji), np. lekarz, prawnik, inżynier, grafik - stacje robocze - wyższe wykształcenie pracownika. OAS - Office Automation System - korespondencja (sortowanie, przeglądanie, wysyłanie, tworzenie przy pomocy oprogramowania DTP, stenografia) wykonują pracownicy niższego szczebla bez wyższego wykształcenia (ale przyuczeni np. po kursach MS Office)

26 MIS - Management Information System
wyjście:raporty (tygodniowe, miesięczne) wymaga dostępu do danych, ich analizy; przykłady: gospodarka magazynowa, budżet roczny, zarządzanie sprzedażą, zarządzanie produkcją, analiza fluktuacji kadr cechy: odpowiedź na ustrukturyzowane i semistrukturyzowane pytania, niemodyfikowalne, małe możliwości analityczne, dane wewnętrzne ale wiele danych i przygotowanie systemu wymaga długiego okresu projektowania i implementacji

27 DSS - Decision Support System (system wspomagania decyzji) - łączy przetwarzanie danych z możliwością ich analizy w skomplikowanych modelach analitycznych; Przykłady: planowanie sprzedaży, planowanie produkcji, analiza i rachunek kosztów, analiza kosztów zatrudnienia, obliczenia tras transportu; Cechy: szybki czas reakcji, modele analityczne (jeżeli.. to...), nieustrukturyzowane (dane wewnętrzne i zewnętrzne trudne do przewidzenia), opierają się na prognozach, rozwiązaniach probablistycznych, skomplikowane oprogramowanie (software) EIS - Executive Information System - systemy dyrektorskie - mocno nieustrukturyzowane, skomplikowany software, prosty interfejs (users-friendly), poziom strategiczny, odpowiadają np. na pytania: jaką branżę przejąć, co robi konkurencja, jak zdobyć kapitał, jakie firmy przejąć, w co inwestować.

28 Typy diagramów Diagram hierarchii funkcji (HFD)
Diagram związków encji (ERD - ang. Entity-Relationship Diagrams) Diagram przepływu danych (DFD - ang. Data Flow Diagrams) inne diagramy: Grafy transformacji (ang. Transformation Graphs) Diagram przejść stanów (ang. State Transition Diagrams) Diagram struktury (ang. Structure Charts) Diagram struktury danych (ang. Data Structure Diagrams) Diagram modelu danych (ang. Data Model Diagrams) Diagram historii życia encji (ang. Entity Life History Diagrams) Diagram logicznej struktury danych (ang. Logical Data Structure Diagrams)

29 Diagram hierarchii funkcji (HFD)
Rola – funkcje (procesy zachodzące w systemie, ich wzajemna zależność) Generalizacja – specjalizacja („w górę” lub „w dół”) Generalizacja – funkcje szczegółowe – znajdywanie wspólnych cech, grupowanie Specjalizacja – Funkcje główne – dekompozycja na funkcje szczegółowe

30 Przykład 1 Zaprojektować system obsługi kont bankowych
gromadzone mają być informacje o klientach, kontach, ich parametrach i operacjach Podstawowe funkcje systemu: zakładanie nowego konta (ewentualnie wprowadzanie klienta) operacje (transakcje): wpłata, wypłata, przelew, odsetki, kary, zamknięcie przetwarzanie okresowe np.: odsetki, zlecenia stałe zmiany administracyjne np.: zmiana planu kont S. Wolek Wst. do Inf.

31 P1. Diagram hierarchii funkcji
S. Wolek Wst. do Inf.

32 Przykład 2 Zaprojektować system obsługi biblioteki
Podstawowe funkcje systemu: proces przyjmowania nowego członka proces wypożyczania książek lub periodyków proces przyjmowania zwrotów proces kontroli księgozbioru proces współpracy z bibliotekami stowarzyszonymi proces zamawiania nowych pozycji proces opracowywania nowych pozycji  S. Wolek Wst. do Inf.

33 HDF – podproces zwrotu wypożyczeń
3. Przyjmowanie zwrotów 3.1 Pobranie karty bibliotecznej 3.2 Pobranie zwrotów pozycji książkowych 3.3 Sprawdzenie terminu zwrotu 3.4 Sprawdzenie stanu zwracanych pozycji 3.5 Wprowadzenie informacji o zwrocie 3.6 Zwrot karty klientowi 3.6 Zwrócenie pozycji na regał

34 Modelowanie encji i ich związków (struktura informacji)
encja (entity) – typ obiektowy i jego atrybuty związki (relationship) między encjami liczebność (cardinality) i opcjonalność (mandatory/optional) 1 : 1 1 : N N : M S. Wolek Wst. do Inf. 1:1 jeden do jednego 1:N jeden do wielu N:M wiele do wielu

35

36 typ biurka czy pokój to mogą być osobne encje
dbałość o integralność danych – nie może być biurko przyporządkowane do pokoju, którego nie ma

37 wypożyczenie dla na Czytelnik Czytelnik Wypożyczenie Czytelnik
Książka Czytelnik Czytelnik dla na Wypożyczenie Czytelnik Czytelnik Książka id wypożyczenia (PK) id czytelnika (PFK) id książki (PFK) data wypożyczenia data zwrotu id książki (PK) Autor tytuł data zakupu rok wydania ... id czytelnika (PK) Nazwisko imię data wpisu

38 sprzedaż Towar Faktura Klient dla na Szczegóły Faktura Towar id faktury (PK) Id klienta (PFK) data wystawienia rodzaj płatności id pozycji (PK) id faktury (PFK) id towaru (PFK) ilość id towaru (PK) Nazwa Cena ... jeśli istnieje klucz obcy to związek encji 1:N z wymaganiem „jeden i tylko jeden”

39 związek wielokrotny

40 OPISAĆ TYPY POWIĄZAŃ I ATRYBUTY ENCJI:
WYCHOWAWCA - UCZEŃ LEKARZ - PACJENT PRACOWNIK - WYDZIAŁ KLASA - NAUCZYCIEL FAKTURA - TOWAR NAUCZYCIEL - PRZEDMIOT MAGAZYN - TOWAR TERMIN WYCIECZKI-PRZEWODNIK SUROWIEC - TYP

41

42

43 model główny ERD w Case Studio 2
S. Wolek Wst. do Inf.

44 interakcja danych i procesów
Modelowanie przepływu danych DFD encje zewnętrzne + procesy (przepływy danych) + magazyny interakcja danych i procesów model procesów dekompozycja na proces podprocesy i funkcje model przepływu danych diagram DFD (Data Flow Diagram) S. Wolek Wst. do Inf.

45 Magazyn danych Proces Przepływ danych Encja zewnętrzna