CC BY
55
такой подход представляется наиболее эффективным как на этапах разработки и реализации СФЗ, так и на этапе эксплуатации. Перспективность применения такого похода обусловливается бурным развитием методологии объектно-ориентированного моделирования БД и объектно-ориентированных СУБД.
Таким образом, дальнейшее развитие информационной подсистемы СФЗ видится в переходе к объектно-ориентированным СУБД и применении рассмотренной выше методологии объектно-ориентированного моделирования к разработке БД СФЗ. Технологической платформой для практической реализации объектно-ориентированного моделирования БД СФЗ могут стать объектно-ориентированные СУБД, например, СУБД Cache [6], СУБД ObjectStore [7], СУБД "Паллада" [8] и другие.
Литература
1. Бояринцев А. В., Зуев А.Г., Ничиков А.В. Проблемы антитерроризма: угрозы и модели
нарушителей [Текст]. - СПб.: ЗАО "НПП "ИСТА-Системс", 2008. - 220 с.
2. Чертовской В. Д. Базы и банки данных: Учебное пособие [Текст]. - СПб.: Изд-во МГУП, 2001.
- 220 с.
3. Д. Васкевич. Кризис баз данных и проблема выбора: повестка дня до 2001 года // Системы
Управления Базами Данных, № 1/95 [Текст]. - С.92-98.
4. Гайсарян С.С. Объектно-ориентированные технологии проектирования прикладных
программных систем. Центр Информационных Технологий [Электронный ресурс].- Режим доступа: http://www.citforum.ru/ programming/oop rsis.
5. M. Malki, A. Flory, M. K. Rahmouni. Extraction of Object-oriented Schemas from Existing Relational
Databases: a Form-driven Approach. Informatika, 2002, Vol. 13, No. 1. [Text]. - pp.47-72.
6. В.А. Федоров. Постреляционная СУБД Cache. Центр Информационных Технологий [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://citforum.ru/database/articles/20030512.
7. Кузнецов С.Д. Три манифеста баз данных: ретроспектива и перспективы. Объектноориентированные СУБД. Центр Информационных Технологий [Электронный ресурс]. -Режим доступа: http://citforum.ru/database/articles/manifests/art 28 2 3.shtml.
8. СУБД (рынок России) [Электронный ресурс]. - Режим доступа:
http'J/www.itpedia.ru/index.php/СУБД (рынок России)
УДК 004.651.54/004.652
УНИВЕРСАЛЬНОЕ ПРИЛОЖЕНИЕ МАТРИЧНОЙ УНИВЕРСАЛЬНОЙ ОБЪЕКТНО-РЕЛЯЦИОННОЙ БАЗЫ ДАННЫХ
Микляев Иван Александрович, к.ф.-м.н., доцент, зав.кафедрой «Прикладная математика и программирование», Филиал СПбГМТУ «Севмашвтуз» в Северодвинске, Россия, г.Северодвинск
Введение
В настоящее время пути развития программных продуктов состоят в создании всепоглощающих приложений, способных охватывать как можно более широкий круг задач. Приложения становятся громоздкими, имеющими большие требования к ресурсам, и состоящими из огромного количества форм. Современное состояние компьютерных технологий позволяет внедрять такие программные продукты, но пользователь вынужден постоянно обновлять своё оборудование, тем самым нести значительные расходы, и при этом нужно не забыть и об увеличивающихся требованиях к обслуживающему персоналу.
Для выхода из сложившейся ситуации становится необходимым создание универсальных, динамически изменяющихся программных продуктов, которые легко перенастраиваются под новые условия предметной области пользователя без изменения самой программы.
27
В работе [1, стр. 33] была представлена универсальная база данных в матричном виде. При её реализация появились новые возможности как для программиста, так и пользователя. Естественным стал следующий шаг создания универсального приложения для работы с матричной универсальной объектно-реляционной базой данных (МУОРБД).
1. Древовидное представление единицы информации
Как уже говорилось в [1, стр. 34 и 2 стр. 94], в основу универсальной базы данных заложена аксиома, что для описания любой информации достаточно четырёх вопросов:
1. Что нужно описать?
2. Что нужно приписать?
3. Каково значение того, что нужно приписать?
4. И какие временные границы действия данной информации?
Для их реализации единице информации были приписаны следующие атрибуты:
1. «Параметр» (ответ на второй вопрос);
2. «Значение» (ответ на третий вопрос).
3. «Дата с» (время начала действия информации);
4. «Дата по» (время окончания действия информации).
Из теории множеств и алгебры событий в теории вероятностей мы имеем, что сложные информационные элементы описываются элементарными единицами информации через операции сложения (союз «или»), умножения (союз «и») и отрицание (частица «не»). Первые две операции - это взаимосвязь между единицами информации, а третий - преобразование единицы информации в ей противоположную.
Поэтому для реализации необходимых взаимосвязей между единицами информации в структуре создана дополнительная размерность «Строка информационной единицы» - об этом говорилось в [1, стр. 36], а также был введён пятый параметр в шестом измерении матрицы.
Таким образом, новый массив для матричной универсальной базы данных теперь имеет законченный вид, удовлетворяющий всем требованиям теории множеств и алгебре событий рис. 1.
ABXUDB: (массив УДБ)
array of {Сущность} array of (Экземпляр сущности} array of (Информациоррая единица} array of (Строка информационной единицы}
array[0.. 4] of (Атрибуты сущности " Характеристика экземпляра сущности " } array of byte; (массив атрибута}
Рис. 1 Матричная структура МУОРБД
2. Разработка программных продуктов на основе универсального приложения для работы с МУОРБД
В [1, стр. 37] было упомянуто про универсальное приложение, работающее с МУОРБД. На текущий момент оно дополнено, нагружено дополнительным функционалом, расширен спектр возможностей работы с информацией.
Главное направление последних разработок - это организация доступности к информации МУОРБД из других программных продуктов, как стандартными способами, так и более эффективными не стандартными методами.
Для реализации стандартных методов доступа к информации был реализован ретранслятор SQL запросов, который внедрён в класс объектов, устанавливаемый в пользовательское приложение, и на сервер МУОРБД.
Создание универсального приложения МУОРБД открывает более широкий спектр взаимодействий разработчика СУБД для МУОРБД, программиста и пользователя.
28
Разработчик СУБД берет на себя все проблемы, связанные с организацией унифицированного ввода, изменения и удаления информации справочников системы. Разработчику приложения остается лишь создать экранные формы для работы с исходящей информацией проекта по персональным требованиям заказчика, которые, впрочем, могут редактироваться и в унифицированной форме, и реализовать функции системы. Пользователь же получает возможность корректировки структуры информации и без участия разработчика приложения рис. 2.
Рис. 2 Распределение функций участников разработки и функционирования информационной
системы с использованием МУОРБД
Таким образом, процесс разработки приложения значительно упрощается с точки зрения программиста, следовательно, большее время может быть уделено изучению предметной области. Важно учитывать, что при использовании универсальной базы данных тестовая информация для отладки системы может быть внесена на ранних этапах проектирования, без опасений утратить ее в результате поэтапной модификации структуры базы данных. Пользователь же за счет управления справочниками получает возможность самому адаптировать информационную систему к изменяющейся предметной области.
2. Этапы разработки информационных систем с использованием МУОРБД
Важным достижением создания МУОРБД является изменение иерархии традиционных основных этапов разработки информационных систем. К ним относятся [3, стр. 334]:
1. Анализ требований, включающий изучение предметной области, построение моделей бизнес процессов.
2. Проектирование, в том числе определение сущностей, их атрибутов и связей, разработка логической модели базы данных.
3. Выбор системы управления базами данных и физическая реализация проекта.
4. Разработка интерфейса и программной логики приложения.
5. Тестирование и отладка.
6. Внедрение и сопровождение.
Прохождение этапов происходит строго последовательно, ни один из этапов нельзя пропустить и перейти к следующему. После каждого этапа происходит анализ соответствия полученных результатов требованиям заказчика. При значительных отклонениях разработчик вынужден возвращаться к предшествующим этапам и проходить последующие шаги заново (рис. 3.а).
Ввиду того, что этап «Изучение предметной области» является базовым, к нему приходится возвращаться наиболее часто, что приводит к значительному увеличению трудоемкости, затрат времени и ресурсов. Учитывая то, что все знать невозможно, а также то, что все со временем изменяется, получаем бесконечную задачу изучения предметной области, и, соответственно, весь последующий комплекс задач.
29
К сожалению, зачастую самые существенные коррективы разработчик вносит на последних этапах разработки интерфейса, тестирования и отладки приложения в реальных условиях. Это происходит, в основном, по двум причинам. Во-первых, разработчик программного обеспечения, как правило, не является участником исходного бизнеспроцесса, и, соответственно, познание нюансов предметной области происходит во время проектирования. Во-вторых, внедрение автоматизированных информационных систем предполагает изменение производственных процессов. Следовательно, на выходе мы имеем новую предметную область, с новыми участниками, обновленными функциями и задачами.
Рис. 3 Итерационная схема разработки ИС традиционная (а) и с использованием универсального приложения МУОРБД
Одним из путей совершенствования технологии разработки информационных систем является исключение промежуточных этапов проектирования за счет создания универсальной базы данных (УБД), имеющей возможность без изменения структуры содержать в себе информацию любой предметной области.
Получим схему разработки информационных систем, состоящую из следующих этапов (рис. 3.б):
1. Анализ требований, включающий изучение предметной области, построение моделей бизнес процессов.
2. Проектирование, в том числе определение сущностей, их атрибутов и связей, корректировка логической модели базы данных.
3. Разработка интерфейса и программной логики приложения.
4. Тестирование и отладка.
5. Внедрение и сопровождение.
3. Апробация универсального приложения на основе МУОРБД
Универсальное приложение реализовано в автоматизированной системе формирования основного учебного процесса высшего учебного заведения, в автоматизированной системе
30
начисления заработной платы работников среднего и дошкольного образования под единым управлением, в системе управления малого производственного предприятия, в муниципальном управлении и при поддержке крупных научных виброакустических исследований в кораблестроении.
При создании информационного приложения обязательно проходятся три этапа работы с информацией:
1. создание базы данных,
2. разработка форм для заполнения и отображения таблиц базы данных,
3. разработка форм отображения результата.
Основная цель - это третий этап, на нём видно, что достигнуто, идёт согласование с заказчиком, на основании чего делаются выводы о корректировках в структуре информации, т.е. корректируется первый этап. В результате, работа на втором этапе, становится не эффективной.
При реализации системы с использованием универсального приложения МУОРБД, программист получил возможность создавать систему от результата, т.е. он создаёт выходные формы, согласует результат с заказчиком, а затем наполняет начинку удобного для пользователя интерфейса для формирования базовой информации.
Таким образом, этапы получаем следующие:
1. создание базы данных,
2. заполнение базы данных через универсальное приложение,
3. разработка форм отображения результата,
4. разработка форм для заполнения и отображения таблиц базы данных.
4. Примеры новых возможностей работы с информацией в МУОРБД
Главным отличием МУОРБД от всех существующих типов баз данных является то, что метаданные описания структуры информации пользовательских баз данных совмещены с содержанием таблиц, записаны в точно такой же структуре, и вообще являются тремя первыми таблицами в МУОРБД.
Таким образом, получены все возможности по созданию структуры и взаимосвязей между метаданными, как и самих данных таблиц баз данных. Более того, появилась возможность связывать метаданные со значениями полей таблиц.
Например, индивид в дошкольном возрасте может иметь характеристику дошкольного учреждения, в школьном возрасте - школа, а в возрасте после школы место работы. В МУОРБД может быть указано пользователем, что если мы работаем с индивидами в дошкольном возрасте, то в состав характеристик входит только дошкольное учреждение, в школьном возрасте школа и место работы, после школы только место работы.
В МУОРБД реализован механизм агрегации сущностей, для его запуска используется параметр «Имеет характеристики сущности», как ДОПОЛНИТЕЛЬНОЕ описание параметра «Допустимая характеристика».
Например, если в таблице «Координата» имеются поля «X», «Y» и «Z», а строке параметра «Допустимая характеристика» со значением «Правая верхняя контрольная точка» таблицы «Изображение эксперимента» указать дополнительную строку с параметром «Имеет характеристики сущности» со значением «Координата», то поле «Правая верхняя контрольная точка» будет иметь сложную структуру с полями «X», «Y» и «Z». Далее каждый элемент этой структуры отображается отдельно и имеет вид соответственно: «Правая верхняя контрольная точка ->Х», «Правая верхняя контрольная точка ->Y» и «Правая верхняя контрольная точка ->Z».
Имея древовидную структуру описания информации, приобретаем возможность адресного выделения и описания значений.
Например, характеристики «Доступ», «Цвет» и «Шрифт» могут быть приписаны как к таблице в целом, так и к отдельной строке, отдельному полю (характеристике), и даже к
31
отдельной ячейке, без какого-либо программного вмешательства. Т.е. можем давая доступ к конкретной строке в целом, закрыть его к отдельной ячейке из него.
5. Рекурсивная обработка информации
Особо стоит отметить открывшуюся возможность рекурсивной обработке информации. Рекурсия возможна в однородных структурах.
К одним из важных недостатков объектно-ориентированных баз данных относится отсутствие возможности рекурсивной обработки [3 стр.993]. В реляционных базах данных это возможно внутри таблицы, но вариация таблиц и полей рекурсивно не возможна.
В МУОРБД однородность структуры расширена до всей базы данных, все таблицы и поля идентифицируются номерами, поэтому рекурсивные запросы на любую глубину иерархии таблиц достаточно просты и быстры.
В универсальном приложении для МУОРБД реализован комплексный ввод информации, т.е. при занесении адреса в одной древовидной структуре можно внести и улицу, и населённый пункт, и район, и страну, одновременно сразу в соответствующие нормализации данных таблицы для этой информации. Система комплексного ввода информации автоматически настраивается на иерархию всех таблиц связанных с текущей, и даёт возможность пользователю работать со всеми этими таблицами в одной древовидной структуре.
Рекурсивно реализована и фильтрация информации таблицы. Т.е. информация может быть отфильтрована по значению справочной таблицы, на которую у этой таблицы есть ссылка или есть ссылка у справочной таблицы, до любой глубины иерархии таблиц.
Например, могут быть отфильтрованы все адреса принадлежащие какому-либо району, минуя справочник улиц и населённых пунктов, без образования дополнительных полей.
Литература
1. Микляев И.А., Универсальное приложение матричной универсальной объектно-реляционной базы данных, Материалы I Международной научно-практической конференции «Объектные системы - 2010», Россия, Ростов-на-Дону, 10-12 мая 2010г, стр. 34-39.
2. Микляев И.А., Ундозерова А.Н., Кудаева М.В., Универсальная логическая модель базы данных. Вестник Поморского Университета 1/2010. Сер. «Естественные науки» стр. 93-99.
3. Конноли Т., Бегг К. Базы данных. Проектирование, реализация и сопровождение. Теория и практика. 3-е издание.: Пер. с англ. / Т. Конноли, К. Бегг. М.: Издательский дом «Вильямс», 2003. С.1440
УДК 004.415.2
ТЕХНОЛОГИЯ СОЗДАНИЯ РАСПРЕДЕЛЕННОЙ СИСТЕМЫ ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ РЕГИОНАЛЬНОЙ АСУ
Волкова Наталья Вячеславовна, аспирант, Орловский государственный технический университет, Россия, Орел, [email protected]
Построение распределенных систем высокого качества является одной из наиболее сложных задач разработки программного обеспечения. Создание распределенных систем позволяет обеспечить максимально простой доступ к большому количеству ресурсов как можно большего числа пользователей. Преимуществами создания данного класса систем является их прозрачность, открытость, масштабируемость и безопасность.
Способность скрыть от пользователя физическое распределение ресурсов, перемещения между различными машинами, трудности, возникающие при одновременной работе нескольких пользователей с одним ресурсом, полнота и ясность описания интерфейсов работы и служб значительно упрощают использование подобных систем [1]. Возможность наращивания дополнительных ресурсов без структурных изменений
32
