Для установления связей между сущностями и создания внешних ключей ERWin предоставляет возможность разделения типов связей на несколько вариантов:
- идентифицирующая связь - связь, определяющая однозначное соответствие экземпляра одной сущности единственному экземпляру связанной сущности и, как правило, описывает связь 1:1, но при реализации сцепленного первичного ключа может реализовывать связь один - ко - многим (1:JV);
- неидентифицирующая связь - связь, реализующая тип связи один - ко - многим (1 :N), представляя внешний ключ в связанной сущности в качестве простого атрибута, на который могут быть наложены определенные дополнительные ограничения по сравнению с обычными информационными атрибутами;
- множественная связь - связь, реализующая тип связи многие - ко - многим (Л Г:М), представляется только на уровне логической модели, иллюстрируя соединение между сущностями, но не создавая внешних ключей в связанных сущностей;
- категоризационная - связь, обеспечивающая связывание сущности- общности с сущностями-категориями типом связи один - к - одному (1:1) и одновременно создающая внешний первичный ключ в сущностях-категориях, связанный с первичным ключом сущности-общности.
При создании связи между двумя сущностями достаточно выбрать пиктограмму типа связи, после чего последовательно указать на родительскую и связанную сущности. В результате будет создана связь и, если это предусмотрено типом связи, будут созданы необходимые внешние ключи в связанной сущности. В случае, когда разработчик не определил первичный ключ родительской сущности и установил связь, например, не идентифицирующую, то создания внешнего ключа не произойдет, но, как только будет указан первичный ключ в родительской сущности, он сразу же отразится в связанной сущности внешним ключом в соответствии с имеющейся в модели связи между этими сущностями.
Инструментальное средство ERWin, при установлении связей между сущностями, определяет два вида сущностей:
- родительская (Parent) - является базовой сущностью, первичный ключ которой может мигрировать в связанную сущность;
- дочерняя (Child) - определяется сущностью, которая при установлении связи получает внешний ключ, формируемый из мигрирующего первичного ключа родительской сущности.
Такое разделение выглядит вполне логичным, поскольку, исходя из особенностей выстраивания связей и логики предметной области, сведения, описываемые родительской сущностью, являются агрегирующими в отношении к данным, описываемым дочерней сущностью. Например, рассматривая связь между сущностями "Клиент" и "Заказ", конкретный клиент, представляемый экземпляром сущности "Клиент", объединяет (агрегирует) множество заказов, которые он создал в электронном мага-
зине. В результате, сущность "Заказ" по отношению к сущности "Клиент" можно рассматривать в качестве дочерней, а сущность "Клиент" - родительской.
Описание связей содержит, по сравнению с сущностями и атрибутами, меньшее количество свойств, которые необходимо описывать, но они также, а иногда и более, важны, поскольку позволяют описать и настроить правила ссылочной целостности, обеспечивая, при реализации в базе данных, корректность сохранения данных. Одной из характеристик является наименование связи, используемое в модели базы данных и определяющее основной смысл устанавливаемой связи между сущностями (рис. 3.15).
|
Рис. 3.15. Базовое описание связи в ERWin |
Колонка "Name" в описании связи предоставляет разработчику возможность указать наименование, отражающее смысловую нагрузку связи. Это важная составляющая модели, позволяющая однозначно понимать суть и смысл установленной связи, что, в итоге, должно помочь провести корректную нормализацию модели базы данных, правильным образом перераспределив отдельные атрибуты между сущностями.
Важно понимать, что наименования связей должны быть, по возможности, уникальными в рамках всей модели базы данных, а не только на уровне отдельной диаграммы. Наличие одинаковых наименований связей может привести к невозможности правильно идентифицировать соответствующую связь и построить в конечном счете эффективную модель. Другие характеристики, описывающие связь между сущностями, в диалоговом окне размещены ниже списка связей модели и содержат правила кардинальности (мощности), переименования формируемого внешнего ключа (роль) и обеспечения ссылочной целостности.
Три важнейшие базовые характеристики связи (рис. 3.16), формирующие основную суть связи, описываются в первой закладке "General" и представляют тип связи, наименование связи, кардинальность (мощность). Эти параметры связи всегда обязательно должны быть определены и правильным образом описаны. Кроме наименования связи, остальные характеристики будут перенесены при соответствующей трансформации в физическую модель, а потом и в базу данных.
Первая характеристика связи определяет ее тип (рис. 3.17): идентифицирующая или не идентифицирующая. При этом, выбирая соответствующий тип связи, разработчик имеет возможность (для не идентифицирующей связи) уточнять отсутствие экземпляра по родительской сущности, разрешая тем самым для внешнего ключа указывать пустое значение "NULL".
|
Рис. 3.16. Основные характеристики связи в РЖ Win |
Обычно, при установлении не идентифицирующей связи параметр "Null Option" устанавливается в значение "Nulls Not Allowed" (NULL недопустим). Это определяется особенностями работы с данными, в соответствии с которыми дочерний экземпляр данных должен быть связан с родительским экземпляром. Но иногда бывают случаи, когда это не соблюдается. Как правило, такая ситуация возникает, когда объекты предметной области, объединяемые этой связью, являются равнозначными и невозможно однозначно определить первоочередность появления экземпляра той или иной сущности. Тогда устанавливается значение "Null Allowed" (NULL допускается), как это показано в примере (см. рис. 3.17).
Поскольку связи один - к - одному и один - ко - многим являются родственными и различия в них заключаются только в мощности и некоторых более жестких требованиях, то переключение между этими типами связей можно осуществлять в рамках диалогового окна настройки связи, переводя связь из типа "Не идентифицирующая" в тип "Идентифицирующая". В этом случае параметр "Null Option" будет недоступен
для настройки. Объясняется это тем, что при установке идентифицирующей связи получаемый в дочерней сущности внешний ключ одновременно является первичным ключом, а правилами построения базы данных первичный ключ не может хранить пустого значения. Поэтому для полученного внешнего ключа устанавливается параметр "Null Not Allowed" (NULL недопустим).
Другой характеристикой, которая дает возможность переходить от связи один - к - одному к связи один - ко - многим и наоборот, является кардинальность. Установление кардинальности (мощности) связи в рамках свойств "Cardinality" и "Cardinality Value" задает правила наполнения экземплярами дочерней сущности (рис. 3.18). Предусматривается четыре варианта кардинальности, определяемые средством ERWin:
- Zero, One or More (ноль, один или много) - для дочерней сущности возможно любое количество экземпляров, связанных с одним экземпляром родительской сущности, включая вариант отсутствия экземпляров;
- (Р) One or More (один или много) - количество экземпляров дочерней сущности, связанных с одним экземпляром родительской сущности, может быть любым, но при создании экземпляра в родительской сущности в дочерней сущности экземпляры уже должны существовать, что требует установления параметра "Null Option" в значение "Nulls Allowed", разрешая хранение пустого значения "NULL" во внешнем ключе, полученном при установлении связи;
- (Z) Zero or One (ноль или один) - определяется связь один - к - одному, разрешая существование не более одного экземпляра данных в дочерней сущности;
- Cardinality Value (значение кардинальности) - указывает точное количество связанных экземпляров в дочерней сущности, что может быть реализовано только при варианте параметра "Null Option" в значении "Nulls Allowed", первичном создании экземпляров в дочерней сущности и последующим их увязыванием с экземпляром в родительской сущности.
В результате указания кардинальности (мощности) связи на модели в диаграмме будет отображено ее буквенно-цифровое обозначение. Если выбирается вариант кардинальности (мощности) в варианте "Один или много", то будет отображена литера "Р", в случае кардинальности "Ноль или один" - литера "Z", в случае указания точного числового значения - указанное значение, в других вариантах не будет отображаться никаких обозначений на модели.
Еще одна характеристика связи описывается в качестве основной - смысловое наполнение связи (рис. 3.19), обозначаемое глагольной формой.
Данное описание, как и во всех моделях базы данных на любом уровне представления, показывает особенность взаимодействия экземпляров сущностей в соответствии с особенностями предметной области. В качестве описания должна быть фраза, обозначающая отношение экземпляра родительской сущности к экземпляру дочерней сущности или наоборот, представляющая выражение, содержащее глагол действия.
При установлении связей один - к - одному и один - ко - многим, как рассматривалось выше, первичный ключ родительской сущности мигрирует в дочернюю сущность, создавая соответствующий внешний ключ (рис. 3.20). Зачастую, особенно при использовании соглашения наименований элементов моделей, в разных сущностях идентичные первичные ключи могут иметь одинаковые наименования, что вызывает некоторые сложности при установлении связей, выражаясь в необходимости отражения внешних ключей с наименованиями, которые уже присутствуют в сущности. Другим вариантом, когда необходимо воспользоваться механизмом именования правила миграции ключа, может быть необходимость в более точной формулировке атрибута, описывающего соответствующий внешний ключ.
Решение этих задач реализуется через механизм "Role Name", где разработчик указывает имя атрибута для внешнего ключа, как оно должно быть представлено в модели базы данных и, в итоге трансформации, в базе данных. Область "Role Name Info" содержит две колонки:
- Migrated Attribute (мигрирующий атрибут) - показывает атрибут родительской сущности, который представляется внешним ключом в связанной дочерней сущности (изменению не подлежит);
- Role Name (имя роли) - обозначает новое значение названия атрибута внешнего ключа, которое должно использоваться вместо имени мигрирующего атрибута.
Указание нужного названия атрибута в колонке "Role Name" приведет к переименованию атрибута внешнего ключа и последующего использования нового имени атрибута во всех элементах модели базы данных, где это будет необходимо.
Определение правил ссылочной целостности (рис. 3.21) является этапом физического моделирования базы данных. Связано это с тем, что отдельные правила для некоторых СУБД могут быть недоступны. Тем не менее, ERWin на этапе логического моделирования предоставляет возможность указать правила ссылочной целостности для формируемых связей. На этом этапе разработчику предлагается максимальный набор правил :
- None (отсутствует) - правило, предполагающее любые действия пользователя без влияния на другие элементы базы данных;
- No Action (без действия) - правило, предполагающее определенные разработчиком действия;
- Restrict (запретить) правило, запрещающее выполнение операции над данными, если проверочное условие выполняется;
- Cascade (каскадно) - правило, выполняющее последовательные действия над связанными данными в соответствии с действием, выполняемым над данными, к которым определено данное правило;
- Set Null (установить NULL) - правило, устанавливающее значение NULL внешнему ключу для связанных экземпляров;
- Set Default (установить умолчание) - правило, устанавливающее значение по умолчанию, определенное для внешнего ключа связанного экземпляра.
Правила ссылочной целостности направлены на обеспечение корректности операций с данными при их модификации. Таким образом, эти правила должны выполняться, если в базе данных реализуются операции, но добавлению, изменению и удалению данных. ERWin реализует операции ограничений ссылочной целостности в максимальном варианте, рассматривая выполнение соответствующих операций не только по основным вариантам, влияющим на изменения в базе данных, но и по операциям, которые не должны оказывать существенного изменения в базе данных. В итоге разработчику предлагается указать правила ссылочной целостности при выполнении действий над данными при модификации данных экземпляров как в родительской, так и в дочерней сущностях. Впоследствии все эти действия, если они не предусмотрены в СУБД, будут преобразованы в программные модули автоматического выполнения (триггеры) и ассоциируются с действиями, выполняемыми над данными. В случае наличия в СУБД указанных действий ссылочной целостности они будут заявлены соответствующими правилами при описании таблиц данных.
При формировании связи многие - ко - многим разработчику предоставляет возможность указания минимального набора характеристик связи, включающих в себя определение смысловой нагрузки. Никакие другие правила и характеристики для данного типа связи не устанавливаются, поскольку при переходе к физической модели такая связь должна быть нормализована и представлена связями один - ко - многим (рис. 3.22).
- при первом указании связи выбрать пиктограмму связи и последовательно выбрать сущность-общность и одну из сущностей-категорий;
- остальные сущности-категории с помощью той же пиктограммы связи категоризации соединять путем последовательного выбора графического элемента и очередной сущности-категории.
В результате выполнения этих действий в модели базы данных будет представление связи аналогично указанному выше примеру (см. рис. 3.22).
Связь категоризации бывает двух типов, один из которых необходимо определить при установлении этого типа связи (рис. 3.23). Для обозначения различий в типе связи категоризации обозначение графического элемента будет представляться с двумя чертами или одной чертой (табл. 3.1).
Для самой связи категоризации никакие прочие характеристики не определяются, и разработчику предоставляется только возможность просмотра структуры связи категоризации (рис. 3.24). Это описание дает возможность увидеть, какие сущности-категории определены подтипами (subtypes), а какая сущность-общность представлена надтипом (supertype).
Сами связи от графического элемента категоризации к сущностям являются связями один - к - одному, и для них определены, как правило, фиксированные характеристики. Разработчику предоставляется возможность указать только смысловое наполнение связей, имя атрибута внешнего ключа и правила ссылочной целостности.
|
Рис. 3.24. Описание связи категоризации в ЕИЧп |
- Подробное рассмотрение правил ссылочной целостности рассматривается в параграфе 3.2.
Данная методология основана на подходе сущность-связь и разрабатывалась с учетом необходимости автоматизации процессов преобразования модели в БД. Сущность в IDEF1х описывает собой совокупность или набор экземпляров похожих по свойствам, но однозначно отличаемых друг от друга по одному или нескольким признакам. Каждый экземпляр является реализацией сущности. Таким образом, сущность в IDEF1х описывает конкретный набор экземпляров реального мира.
В данной методологии различают два типа сущности:
Независимая сущность - сущность экземпляры, которой могут быть однозначно идентифицированы без отношений с другими сущностями;
Зависимая сущность - сущность, в которой однозначные идентификации экземпляров сущности зависят от его отношений с другой сущностью.
Сущность описывается в диаграмме IDEF1х графическим объектом в виде прямоугольника. Каждый прямоугольник, отображающий собой сущность, разделяется горизонтальной линией на часть, в которой расположены ключевые поля и часть, где расположены неключевые поля. Верхняя часть называется ключевой областью, а нижняя часть областью данных. Ключевая область содержит первичный ключ для сущности. Первичный ключ - это набор атрибутов, выбранных для идентификации уникальных экземпляров сущности. Атрибуты первичного ключа располагаются над линией в ключевой области. Как следует из названия, неключевой атрибут - это атрибут, который не был выбран ключевым. Неключевые атрибуты располагаются под чертой, в области данных.
Выбор первичного ключа для сущности является очень важным шагом, и требует большого внимания. В качестве первичных ключей могут быть использованы несколько атрибутов или групп атрибутов. Атрибуты, которые могут быть выбраны первичными ключами, называются кандидатами в ключевые атрибуты (потенциальные атрибуты). Кандидаты в ключи должны уникально идентифицировать каждую запись сущности. В соответствии с этим, ни одна из частей ключа не может быть NULL, не заполненной или отсутствующей.
Атрибуты и группы атрибутов должны:
Уникальным образом идентифицировать экземпляр сущности.
Не использовать NULL значений.
Не изменяться со временем. Экземпляр идентифицируется при помощи ключа. При изменении ключа, соответственно меняется экземпляр.
Быть как можно более короткими для использования индексирования и получения данных. Если вам нужно использовать ключ, являющийся комбинацией ключей из других сущностей, убедитесь в том, что каждая из частей ключа соответствует правилам.
При выборе первичного ключа для сущности, разработчики модели часто используют дополнительный (суррогатный) ключ, т.е. произвольный номер, который уникальным образом определяет запись в сущности. Суррогатный ключ лучше всего подходит на роль первичного ключа потому, что является коротким и быстрее всего идентифицирует экземпляры в объекте. К тому же суррогатные ключи могут автоматически генерироваться системой так, чтобы нумерация была сплошной, т.е. без пропусков.
Потенциальные ключи, которые не выбраны первичными, могут быть использованы в качестве вторичных или альтернативных ключей. С помощью альтернативных ключей часто отображают различные индексы доступа к данным в конечной реализации реляционной базы.
Если сущности в IDEF1х диаграмме связаны, связь передает ключ (или набор ключевых атрибутов) дочерней сущности. Эти атрибуты называются внешними ключами. Внешние ключи определяются как атрибуты первичных ключей родительского объекта, переданные дочернему объекту через их связь. Передаваемые атрибуты называются мигрирующими.
Выделение сущностей и атрибутов.
При рассмотрении данной предметной области, я выделил следующие сущности и атрибуты:
ТОВАР СКЛАД ДОГОВОР ПОСТАВЩИК ВИД ТОВАРА
Связи между сущностями
Связи между сущностями бывают трех типов: один-к-одному, один-ко-многим и многие-ко-многим. В ERWin используются связи один-ко-многим и многие-ко-многим.
Получившиеся в работе сущности, между собой связаны так:
Переход на физический уровень
Физическая модель данных зависит от конкретной СУБД, фактически являясь отображением системного каталога. В физической модели содержится информация обо всех объектах БД. Поскольку стандартов на объекты БД не существует (например, нет стандарта на типы данных), физическая модель зависит от конкретной реализации СУБД. Следовательно, одной и той же логической модели могут соответствовать несколько разных физических моделей. Если в логической модели не имеет значения, какой конкретно тип данных имеет атрибут, то в физической модели важно описать всю информацию о конкретных физических объектах - таблицах, колонках, индексах, процедурах и т.д. Разделение модели данных на логические и физические позволяет решить несколько важных задач.
Связь многие-ко-многим возможна только на уровне логической модели данных, поэтому при переходе к физическому уровню ERWin автоматически преобразует связь многие-ко-многим, добавляя новую, ассоциативную сущность и устанавливая две новые связи один-ко-многим от старых к новой сущности.
Диаграммы логического и физического уровней, полученные в результате проектирования находятся в Приложении 2.
Соглашения
Примем некоторые соглашения для краткости последующего изложения:
· Щелчок - нажатие на левую кнопку мыши.
· Правый щелчок - нажатие на правую кнопку мыши.
· Двойной щелчок - два последовательных нажатия на кнопку мыши
· Выбрать - подвести курсор к соответствующему объекту (элементу диаграммы, пункту меню, пиктограмме) и щелкнуть левой кнопкой мыши.
· Перетащить- выбрать объект и, не отпуская кнопку мыши, переместить курсор в другое положение.
· Запись типа File/Open означает, что нужно выбрать пункт меню File, a затем из раскрывшегося меню - пункт Open.
Рабочий стол ERwin
На рис. 1 представлен рабочий стол программного продукта ERwin фирмы Logic Works.
| |
| |
| |
| |
| |
Рис.1- Рабочий стол Erwin.
На рисунке 1 цифрами обозначено:
1- главное меню;
2- панель инструментов;
3- набор специальных инструментов;
4- панель шрифтов и цветов;
5- поле диаграммы.
Рассмотрим подробнее составные части рабочего стола.
Главное меню содержит команды общего назначения. Заметим, что большинство этих команд дублируются либо пиктограммами панели инструментов, либо пунктами меню, всплывающего по правому щелчку мыши. Поэтому остановимся сейчас на командах, относящихся к общему виду рабочего стола. Пункт Window имеет следующие подпункты:
Toolbar - панель инструментов;
Font & Color Toolbar - панель шрифтов и цветов;
Statusbar - строка состояния;
ERwin Toolbox - набор специальных инструментов.
Если какой-либо из перечисленных пунктов не отмечен, то соответствующий элемент не отображается на рабочем столе. Пункты Option / Show Display Menu и Option / Show Editor Menu добавляют в главное меню дополнительные 1гуш;ты: Display и Editor.
Панель инструментов содержит следующие группы пиктограмм:
Работа с файлами:
Создать новую диаграмму;
Открыть существующую диаграмму;
Отправить диаграмму на печать.
Заметим, что эти пиктограммы дублируются командами пункта главного меню File.
Уровни представления модели:
Уровень сущностей;
Уровень атрибутов;
Уровень описания;
Физический уровень (если нажата эта пиктограмма, то при демонстрации на уровне атрибутов указываются их типы).
Эти инструменты дублируются пунктом меню Display. Он содержит дополнительные уровни представления: Primary Key Level - демонстрируются только первичные ключи, Physical Order Level - атрибуты не делятся на ключевые и неключевые.
Масштабирование:
Уменьшить;
Увеличить;
Без увеличения;
Наиболее мелкий (дальнейшее уменьшение приведет к нечитаемости схемы);
Просмотреть часть (после выбора этого инструмента выделите на рабочем поле фрагмент, который нужно просмотреть).
Все действия этой группы дублируются пунктом Display/ /Zoom.
Работа с сервером:
Сгенерировать скрипт для сервера;
Подключиться к серверу;
Выбрать сервер.
Набор специальных инструментов включает всебя пиктограммы, необходимые для графического построения схемы данных. Он состоит из следующих инструментов:
Выбор объекта;
Манипулирование атрибутами;
Независимая сущность;
Зависимая сущность;
Полное разбиение на категории;
Неполное разбиение на категории;
Идентифицирующая связь «один ко многим»;
Неидентицирующая связь «одой ко многим»;
Связь «многие ко многим»;
Текстовая метка.
КОНЦЕПТУАЛЬНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ
Создание сущностей
Сущности на концептуальной схеме могут быть зависимыми и независимыми. На диаграмме любая сущность изображается прямоугольником. Над ним располагается имя сущности. Прямоугольник разбит на две части: верхняя - область первичного ключа; нижняя - область остальных атрибутов. При построении сущности прямоугольник первоначально пустой, а имя имеет вид E/n (например, Е/1, Е/2 и т.д.).
Чтобы построить независимую сущность, нужно щелкнуть на соответствующей пиктограмме из набора специальных инструментов, а затем щелкнуть на поле диаграммы в том месте, где должна располагаться создаваемая сущность. Для построения зависимой сущности нужно выбрать инструмент «Зависимая сущность» и щелкнуть на поле диаграммы. Заметим, что прямоугольник, изображающий такую сущность, имеет скругленные углы. При построении диаграммы практически нет необходимости непосредственно задавать зависимые сущности, так как ERwin преобразует обычные сущности в зависимые при организации связей или разбиении на категории.
Если проектировщика не устраивает положение сущности на поле, то нужно выбрать пиктограмму «Указать на объект» из набора специальных инструментов и перетащить сущность на новое место. Для удаления выделенной сущности воспользуйтесь клавишей Delete на клавиатуре. Изменить размеры прямоугольника, изображающего сущность, можно, выбрав пункт главного меню Option / Entity Size. Пункт меню Option / Layout применяется для упорядочения положения сущностей на поле.
Теперь определим имя сущности и характерные для нее атрибуты. Для этого служит пункт Entity-Attribute из меню, всплывающего по правому щелчку мыши. В поле Entity Name открывшегося редактора вводится название сущности. Используя переключатель, можно изменить зависимость сущности. Поле редактирования Primary Key предназначено для ввода наименований атрибутов, составляющих первичный ключ. В поле Non-Key Attributes вводятся неключевые атрибуты. Заметим, что в обоих случаях для отделения атрибутов друг от друга используется клавиша Enter на клавиатуре. На рис. 2 приведен пример независимой сущности.
Рис. 2 - Независимая сущность
Для добавления расширенного описания сущности (Definition) и общего просмотра всех сущностей воспользуйтесь пунктом Report / Entity Browser.
В ERwin существует возможность манипулирования отдельными атрибутами. Для этого выберите пиктограмму «Манипулирование атрибутами». В таком режиме можно:
· Удалить атрибут. Для этого выделите отдельный атрибут и нажмите Delete на клавиатуре.
· Переместить атрибут внутри сущности. Для этого выделите атрибут и, не отпуская клавиши мыши, переместите его на нужное место. Заметим, что таким образом можно перемещать атрибуты как внутри ключевой и неключевой областей, так и между ними.
· Переместить атрибуты между сущностями. Методика этого действия аналогична предыдущей. Если при перемещении атрибута нажата клавиша Ctrl, то он скопируетеся в другую сущность.
Построение связей
Рассмотрим построение связей типа «один ко многим». Для этого выбрать из набора специальных инструментов соответствующую пиктограмму, затем щелкнуть последовательно на родителе и потомке. Идентифицирующая связь изображается сплошной линией и черной точкой у прямоугольника, отображающего потомка. Такая связь характеризуется перенесением первичного ключа родителя в состав идентификатора потомка. На рис. 3 изображена идентифицирующая связь «один ко многим».
Рис.3. – Идентифицирующая связь
Неидентифицирующая связь строится аналогичным образом. Она изображается пунктирной линией и ромбом у прямоугольника, отображающего родителя. Такой ромб означает, что существование родителя необязательно, т.е. поле внешнего ключа может иметь значение nul. Построение неидентифицирущей связи в ERwin характеризуется перенесением первичного ключа родителя в состав неключевых атрибутов потомка. На рис.4 приведена неидентифицирующая связь.
Рис. 4. - Неидентифицирующая связь
Как уже отмечалось, проектирование связи «многие ко многим» приводит к возникновению новой сущности. Пример построения связи этого типа между сущностями first и second приведен на рис. 5.
Рис. 5. - Связь вида "многие ко многим"
Просмотреть и изменить описание связи можно, используя пункт Relationship из меню, всплывающего по правому щелчку мыши на связи. В открывшемся окне указываются:
· Название связи (поле Verb Phrase).
· Тип связи (Relationship Type): идентифицирующая (Identifying) или неидентифицирующая (Non-Identifying).
· Кардинальность связи (Cardinality). ERwin позволяет задать нижеприведенные виды связей.
1. Ноль, один или более. Наличие такой кардинальности не вносит дополнительных обозначений в диаграмму.
2. Один или более. Подобные связи обозначаются буквой Р около прямоугольника, отображающего потомка.
3. Ноль или один. Кардинальность обозначается буквой Z.
4. Заданная. В этом случае поле Exactly должно содержать число, характеризующее кардинальность. Такая связь обозначается числом у прямоугольника, отображающего потомка.
· Возможность существования Null - значений (переключатель Nulls).
· Роль внешнего ключа. В этом случае название роли записывается в поле Role Name. При этом поле Foreign Key редактора содержит конструкцию <имя роли>.<имя первичного ключа родителя>.
Если на диаграмме не отображены имена или кардинальности связи, то необходимо поставить указатели напротив пунктов Display / Verb Phrase и Display /Cardinality.
Для удаления связи нужно выбрать пиктограмму «Указать на объект», щелкнуть на соответствующей связи и нажать Delete на клавиатуре.
Разбиение сущностей на категории в ERwin показано на аналогично рис. 6.
Рис. 6 - Полное разбиение на категории
Для того чтобы построить категории, нужно выполнить следующие действия:
Полностью описать главную сущность;
Построить сущности-категории;
Выбрать пиктограмму полного или неполного разбиения на категории из набора специальных инструментов;
Щелкнуть на главной сущности;
Щелкнуть на одной из категорий;
Для построения каждой последующей категории щелкнуть на знаке категории, а затем на соответствующей сущности.
Для удаления связи одной из категорий с главной сущностью нужно выделить соответствующую ветвь и нажать Delete на клавиатуре. Если необходимо удалить целиком разбиение на категории, укажите на знак категории и нажмите Delete.
ЛОГИЧЕСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ
Логическое проектирование начинают с выбора модели данных. Все СУБД, с которыми работает ERwin, являются реляционными, это и определяет выбор модели данных.
Для выбора конкретной СУБД нажмите пиктограмму «Выбрать сервер». В открывшемся окне поместите указатель напротив выбранной СУБД, при необходимости задайте версию. Кроме того, нужно выбрать характеристики полей таблицы (тип и возможность нулевого значения) по умолчанию.
Важным этапом логического проектирования является определение стратегии поддержания целостности информации. Чтобы установить стратегию по умолчанию для различных типов связей, нажмите кнопку Referential Integrity Default в окне выбора СУБД. ERwin предлагает три типа стратегий:
1. Restrict - запрещающая. Она характеризуется запрещением действий со связанными сущностями.
2. Cascade - каскадная. Такая стратегия заключается в осуществлении каскадных операций над связанными сущностями.
3. Set Null - нулевая. Эта стратегия заключается в установлении Null - значения поля.
После выбора СУБД приступим к описанию данных в ее терминах. Для этого нужно выбрать из меню, всплывающего по правому щелчку на сущности, пункт <имя выбранной СУБД> Database Schema. В открывшемся окне можно задать имена таблиц и их полей, а также характеристики этих полей.
На практике часто бывает, что не все связи какого-либо типа определяются одинаковыми стратегиями поддержки ограничений целостности. Для изменения стратегий по конкретной связи воспользуйтесь пунктом Referential Integrity из меню, всплывающего по правому щелчку на связи. Если на диаграмме отсутствует информация о выбранных стратегиях, поместите указатель напротив пункта Display / Referenda Integrity.
Чтобы построить скрипт для выбранной СУБД, нажмите пиктограмму «Сгенерировать скрипт для сервера». При этом ERwin строит схему базы данных согласно определенным таблицам. Если выбранная СУБД поддерживает написание триггеров, то они строятся в зависимости от выбранных стратегий поддержки ограничений целостности.
ФИЗИЧЕСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ
На этом этапе проектирования добавим дополнительные индексы к полученной схеме. Для этого воспользуйтесь пунктом <имя СУБД> Index меню, всплывающего по правому щелчку на сущности. В открывшемся окне нажмите кнопку New для построения нового индекса, после чего укажите атрибут для него, щелкнув на визуальном изображении этого атрибута. Заметим, что теперь на общей диаграмме атрибуты, по которым построены индексы, отмечены буквами АК. Это значит, что они являются альтернативными ключами.
ЗАДАНИЕ
1. Построить с использованием ERwin концептуальную схему базы данных для органа по сертификации. Описание предметной области приведено ниже.
Орган по сертификации аккредитован на выдачу сертификатов по некоторым видам продукции. Каждый вид продукции описывается кодом (согласно классификатору), наименованием типа (например, молочная продукция) и видом (например, молоко). На каждый вид продукции может существовать несколько нормативных документов, а действие каждого нормативного документа распространяется на несколько видов продукции. Нормативный документ характеризуется уровнем (ГОСТ, ОСТ и т.п.), номером и названием.
Сертификат выдается только на один вид продукции и только одному клиенту. Один и тот же клиент может обращаться в орган по сертификации несколько раз, поэтому нужно хранить информацию о клиентах (код организации, ее наименование, адрес и телефон).
Клиент может обратиться в орган по сертификации с одним из двух видов заявления на сертификацию: заявкой или декларацией. В зависимости от этого оформляются различные виды внутренней документации и хранится различная информация.(Таблица1)
Таблица 1
При этом нумерация заявок и деклараций является сквозной. Это значит, что если есть заявка под номером, то декларации под этим номером быть не должно.
Орган по сертификации хранит информацию о своих сотрудниках (личный код, фамилия, должность и адрес). Кроме того, необходимо знать, какую именно работу и по какому заявлению выполнил сотрудник. Работы, проводимые по заявлению, могут быть четырех видов: оформить заявление, принять решение по заявке, принять решение о выдаче сертификата, выдать сертификат. По одному и тому же заявлению различные виды работ могут выполнять разные сотрудники. В концептуальной схеме обязательно должно присутствовать разбиение на категории. Кроме того, необходимо использовать роли внешних ключей.
2. Преобразовать концептуальную схему в таблицы выбранной СУБД с использованием ERwin. Построить триггеры.
3. Создать для базы данных трех пользователей со следующими правами:
1) «Отчеты» - право чтения на всю информацию (другие права отсутствуют);
2) «Справочники» - все права на информацию о сотрудниках, клиентах, продукции и нормативных документах;
3) «Документация» - все права на информацию о внутренней документации органа по сертификации и клиентах; право чтения на данные о продукции и нормативных: документах.
Отчет должен содержать:
Распечатку концептуальной схемы из ERwin;
Обоснование выбора стратегий поддержки ограничений целостности базы;
Структуру таблиц и триггеров;
Описание средств создания пользователей базы.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Какие виды связей могут существовать в предметной области?
2. Как устранить из схемы базы данных связь вида «многие ко многим»?
3. В чем различие идентифицирующей и неидентифицирующей связей?
4. В каких случаях возникает необходимость описания ролей внешних ключей?
5. Чем можно обосновать выделение категорий?
6. В чем различие полного и неполного разделения на категории?
7. Какие виды стратегий поддержки ограничений целостности применялись при выполнении лабораторной работы?
Список используемой литературы
1. Дейт К.Дж. Введение в системы баз данных.- Учеб. пособие: Пер.с англ. – 6-е изд. – М.и др.: Вильямс, 2000. – 846 с.
2. Робинсон С. Microsoft Access 2000: учеб. курс: пер. с англ. – СПБ.: Питер, 2001. – 511 с.
3. Кузнецов С.Д. Основы баз данных: Курс лекций: Учеб. пособие.М.:Интернет-ун-т Информ. технологий, 2005.-484 с.
4. Гофман В.Э.,Хомоненко А.Д. Работа с базами данных в Delphi. СПБ.:Dhv,2002.-656 с.
5. Маклаков С.В. Bpwin и Erwin. Cаse-средства разработки информационных систем.-М.:Диалог-Мифи, 2003.-254с.
6. Малыхина М.П. Базы данных: основы, проектирование, использование:Учеб. пособие для вузов.-2-е изд.-СПБ.:БХВ-Петербург,2006.-517 с.
6. Моделирование в ERwin
Место ERwin в информационном моделировании
Процесс построения информационной модели состоит из следующих шагов:
- определение сущностей;
- определение зависимостей между сущностями;
- задание первичных и альтернативных ключей;
- определение атрибутов сущностей;
- приведение модели к требуемому уровню нормальной формы;
- переход к физическому описанию модели: назначение соответствий имя сущности - имя таблицы, атрибут сущности - атрибут таблицы; задание триггеров, процедур и ограничений;
- генерация базы данных.
ERwin создает визуальное представление (модель данных) для решаемой задачи. Это представление может использоваться для детального анализа, уточнения и распространения как части документации, необходимой в цикле разработки. Однако ERwin далеко не только инструмент для рисования. ERwin автоматически создает базу данных (таблицы, индексы, хранимые процедуры, триггеры для обеспечения ссылочной целостности и другие объекты, необходимые для управления данными).
Отображение логического и физического уровня модели данных в ERwin
В ERwin существуют два уровня представления и моделирования - логический и физический. Логический уровень означает прямое отображение фактов из реальной жизни. Например, люди, столы, отделы, собаки и компьютеры являются реальными объектами. Они именуются на естественном языке, с любыми разделителями слов (пробелы, запятые и т.д.). На логическом уровне не рассматривается использование конкретной СУБД, не определяются типы данных (например, целое или вещественное число) и не определяются индексы для таблиц.
Целевая СУБД, имена объектов и типы данных, индексы составляют второй (физический) уровень модели ERwin.
ERwin предоставляет возможности создавать и управлять этими двумя различными уровнями представления одной диаграммы (модели), равно как и иметь много вариантов отображения на каждом уровне.
Компоненты диаграммы ERwin и основные виды представлений диаграммы
Диаграмма ERwin строится из трех основных блоков - сущностей, атрибутов и связей. Если рассматривать диаграмму как графическое представление правил предметной области, то сущности являются существительными, а связи - глаголами.
Выбор между логическим и физическим уровнем отображения осуществляется через линейку инструментов или меню. Внутри каждого из этих уровней есть следующие режимы отображения:
- Режим "сущности" - внутри прямоугольников отображается имя сущности (для логической модели) или имя таблицы (для физического представления модели); служит для удобства обзора большой диаграммы или размещения прямоугольников сущностей на диаграмме.
- Режим "определение сущности" служит для презентации диаграммы другим людям.
- Режим "атрибуты". При переходе от предметной области к модели требуется вводить информацию о том, что составляет сущность. Эта информация вводится путем задания атрибутов (на физическом уровне - колонок таблиц). В этом режиме прямоугольник-сущность делится линией на две части - в верхней части отображаются атрибуты (колонки), составляющие первичный ключ, а в нижней - остальные атрибуты. Этот режим является основным при проектировании на логическом и физическом уровнях.
- Режим "первичные ключи" - внутри прямоугольников - сущностей показываются только атрибуты/колонки, составляющие первичный ключ.
- Режим "пиктограммы". Для презентационных целей каждой таблице может быть поставлена в соответствие пиктограмма (bitmap).
- Режим "показ глагольной фразы". На дугах связей показываются глагольные фразы, связывающие сущности (для логического уровня) или имена внешних ключей (для физического уровня).
Диаграмма может занимать более чем один экран и более чем один лист при печати. Для обзора модели предусмотрены, кроме прокруток экрана, режимы уменьшения/увеличения изображения, отображение всей модели, отображение выделенной части модели.
Инструменты для создания модели в ERwin
Основные инструменты создания модели доступны как из меню, так и через окно инструментов. С их помощью создаются независимые и зависимые сущности, идентифицирующие и неидентифицирующие связи, полные и неполные категории, неспецифические связи и текстовые элементы.
Нажатием мыши над сущностью производится вход в один из многочисленных редакторов ERwin:
- редакторы, связанные с сущностью в целом (определение сущности, дополнительная информация, триггеры, индексы, характеристики таблицы, хранимые процедуры, связанные с таблицей);
- редакторы атрибутов (определение атрибутов, колонки таблицы в физическом представлении модели, репозитарий средства 4GL, например, расширенные атрибуты в PowerBuilder).
Идентификация сущностей. Сущности в ERwin
На диаграмме сущность изображается прямоугольником. В зависимости от режима представления диаграммы прямоугольник может содержать имя сущности, ее описание, список ее атрибутов и другие сведения.
Горизонтальная линия прямоугольника разделяет атрибуты сущности на два набора - атрибуты, составляющие первичный ключ в верхней части и прочие (не входящие в первичных ключ) в нижней части.
Сущность представляет собой множество реальных или абстрактных объектов, например, люди, места, события, факты, которые имеют общие характеристики. Сущность - это логическое понятие. Сущности соответствует таблица в реальной СУБД. В ERwin сущность визуально представляет три основных вида информации:
- атрибуты, составляющие первичный ключ;
- неключевые атрибуты;
- тип сущности (независимая/зависимая).
Первичный ключ - это атрибут или набор атрибутов, уникально идентифицирующий экземпляр сущности. Если несколько наборов атрибутов могут уникально идентифицировать сущность, то выбор одного из них осуществляется разработчиком на основании анализа предметной области.
Для каждого первичного ключа ERwin создает при генерации структуры БД уникальный индекс.
Экземпляры независимой сущности могут быть уникально идентифицированы без определения ее связей с другими сущностями; зависимая сущность, наоборот, не может быть уникально идентифицирована без определения ее связей с другими сущностями. Зависимая сущность отображается в ERwin прямоугольником с закругленными углами.
Связи (relationships) в ERwin
Связь - это функциональная зависимость между двумя сущностями (в частности, возможна связь сущности с самой собой). Например, важно знать фамилию сотрудника, и не менее важно знать, в каком отделе он работает. Таким образом, между сущностями "отдел" и "сотрудник" существует связь "состоит из" (отдел состоит из сотрудников). Связь - это понятие логического уровня, которому соответствует внешний ключ на физическом уровне. В ERwin связи представлены пятью основными элементами информации:
- тип связи (идентифицирующая, неидентифицирующая, полная/неполная категория, неспецифическая связь);
- родительская сущность;
- дочерняя (зависимая) сущность;
- мощность связи (cardinality);
- допустимость пустых (null) значений.
Связь называется идентифицирующей, если экземпляр дочерней сущности идентифицируется через ее связь с родительской сущностью. Атрибуты, составляющие первичный ключ родительской сущности, при этом входят в первичный ключ дочерней сущности. Дочерняя сущность при идентифицирующей связи всегда является зависимой.
Связь называется неидентифицирующей, если экземпляр дочерней сущности идентифицируется иначе, чем через связь с родительской сущностью. Атрибуты, составляющие первичный ключ родительской сущности, при этом входят в состав неключевых атрибутов дочерней сущности.
Для определения связей ERwin выбирается тип связи, затем мышью указывается родительская и дочерняя сущность. Идентифицирующая связь изображается сплошной линией; неидентифицирующая - пунктирной линией. Линии заканчиваются точкой со стороны дочерней сущности.
При определении связи происходит миграция атрибутов первичного ключа родительской сущности в соответствующую область атрибутов дочерней сущности. Поэтому такие атрибуты не вводятся вручную.
Атрибуты первичного ключа родительской сущности по умолчанию мигрируют со своими именами. ERwin позволяет ввести для них роли, т.е. новые имена, под которыми мигрирующие атрибуты будут представлены в дочерней сущности. В случае неоднократной миграции атрибута такое переименование необходимо. Например, сущность "посредническая сделка" имеет атрибут "код предприятия-продавца" и "код предприятия-покупателя". В данном случае первичный ключ сущности "предприятие" ("код предприятия") имеет две роли в дочерней сущности.
На физическом уровне имя роли - это имя колонки внешнего ключа в дочерней таблице.
Мощность связи представляет собой отношение количества экземпляров родительской сущности к соответствующему количеству экземпляров дочерней сущности. Для любой связи, кроме неспецифической, эта связь записывается как 1:n.
ERwin в соответствии с методологией IDEF1X предоставляет 4 варианта для n, которые изображаются дополнительным символом у дочерней сущности: ноль, один или больше (по умолчанию); ноль или один; ровно N, где N - конкретное число.
Допустимость пустых (NULL) значений в неидентифицирующих связей ERwin изображает пустым ромбиком на дуге связи со стороны родительской сущности.
Обозначения мощности соответственно ноль, один или больше, один или больше, ноль или один в нотации IE приведены на рис. 1.
Рис.1. Обозначения мощности связи в нотации IE
Имя связи на логическом уровне представляет собой "глагол", связывающий сущности. Физическое имя связи (которое может отличаться от логического) для ERwin означает имя ограничения (constraint) или индекса.
Графическое редактирование модели
Все объекты модели ERwin могут редактироваться средствами, принятыми в Windows - группировка, копирование, удаление, перемещение, использование системного буфера. Установка цветов и шрифтов осуществляется в удобных диалогах.
Компоненты модели, представленные текстом (имена сущностей, атрибутов, текстовые элементы) могут редактироваться непосредственно на экране.
Альтернативные ключи
Альтернативный ключ - это атрибут (или группа атрибутов), несовпадающий с первичным ключом и уникально идентифицирующий экземпляр сущности. Например, для сущности служащий (идентификатор служащего, фамилия. имя, отчество) группа атрибутов "фамилия", "имя", "отчество" может являться альтернативным ключом (в предположении, что на предприятии не работают полные тезки).
Для альтернативного ключа, как и для первичного, ERwin автоматически создает индексы при генерации БД.
Инвертированные индексы
Атрибуты, составляющие альтернативный ключ, однозначно (уникально) идентифицируют экземпляры сущности. В ERwin можно также составлять группы атрибутов, которые не идентифицируют уникально экземпляры сущности, но часто используются для доступа к данным. Для каждой такой группы атрибутов ERwin создает неуникальные индексы.
Одни и те же атрибуты сущности могут входить в несколько различных групп ключей.
Унификация атрибутов
Зависимая сущность может наследовать один и тот же внешний ключ от более чем одной родительской сущности, или от одной и той же родительской сущности через несколько связей. Если не введены различные роли для такого множественного наследования, ERwin считает, что в зависимой сущности атрибуты внешнего ключа появляются только один раз.
Унификация - это объединение двух или более групп атрибутов внешних ключей в один внешний ключ (группу атрибутов), в предположении, что значения одноименных атрибутов в дочерней сущности всегда одинаковы.
Рассмотрим пример: сущность "сотрудник" имеет первичный ключ "код сотрудника" и связан идентифицирующей связью с сущностями "супруга" и "дети". При этом происходит миграция первичного ключа в зависимые сущности. В свою очередь, сущность "супруга" связана неидентифицирующей связью с сущностью "дети". Имеются два пути миграции ключа, однако в сущности "дети" атрибут "код сотрудника" появляется один раз в качестве элемента первичного ключа.
Существуют случаи, когда унификация атрибутов дает неверный с точки зрения предметной области результат. Для отмены унификации для атрибутов вводятся имена ролей.
Некоторые сущности определяют целую категорию объектов одного типа. В ERwin в таком случае создается сущность для определения категории и для каждого элемента категории, а затем вводится для них связь категоризации. Родительская сущность категории называется супертипом, а дочерние - подтипом.
Например, сущность "сотрудник" может содержать данные как о штатных работниках, так и о временно нанятых. Первые и вторые имеют различные, частично пересекающиеся наборы атрибутов (минимальное пересечение подтипов составляет первичный ключ). Общая часть этих атрибутов, включая первичный ключ, помещается в сущность-супертип "сотрудник".
Различная часть (например, данные почасовой оплаты для временных работников и данные о зарплате и отпуске для штатных работников) помещается в сущности-подтипы.
В сущности-супертипе вводится атрибут-дискриминатор, позволяющий различать конкретные экземпляры сущности - подтипа.
В зависимости от того, все ли возможные сущности-подтипы включены в модель, категорийная связь является полной или неполной. Продолжая пример, если супертип может содержать данные об уволенных сотрудниках, то эта связь - неполной категоризации, так как для него не существует записи в сущностях - подтипах.
В ERwin полная категория изображается окружностью с двумя подчеркиваниями, а неполная - окружностью с одним подчеркиванием.
Реализация ссылочной целостности с помощью ERwin
Ссылочная целостность - это обеспечение требования, чтобы значения внешнего ключа экземпляра дочерней сущности соответствовали значениям первичного ключа в родительской сущности. Ссылочная целостность может контролироваться при всех операциях, изменяющих данные (INSERT/UPDATE/DELETE). Средства контроля ссылочной целостности в ERwin включают автоматическую генерацию триггеров и использование механизмов декларативной ссылочной целостности (для тех СУБД, которые поддерживают данные механизмы).
Для каждой связи на логическом уровне могут быть заданы требования по обработке операций INSERT/UPDATE/DELETE для родительской и дочерней сущности. ERwin представляет следующие варианты обработки этих событий:
- отсутствие проверки;
- проверка допустимости;
- запрет операции;
- каскадное выполнение операции (DELETE/UPDATE);
- установка пустого (NULL-значения) или заданного значения по умолчанию.
В соответствии с выбранным вариантом ERwin автоматически создает необходимые триггеры на диалекте SQL целевой СУБД. При этом ERwin пользуется библиотекой шаблонов триггеров, которые можно модифицировать.
При генерации структуры базы данных триггеры, обеспечивающие ссылочную целостность могут быть переопределены на трех уровнях:
- Могут быть переопределены триггеры, обеспечивающие правила для всей модели.
- Могут быть переопределены триггеры, указанные для конкретной связи.
- Могут быть переопределены триггеры, указанные для конкретной таблицы.
Тип переопределения указывается разработчиком при генерации схемы базы данных (рис. 6- соответственно RI Type Override, Relationship Override, Entity Override).
Хранение информации в модели ERwin
Обычно модели ERwin сохраняются на диск в виде файла. Имеется возможность хранить модель в целевой СУБД. Для этого с помощью самого ERwin в целевой СУБД создается метабаза ERwin. В этой базе данных сохраняется информация модели. В частном случае базой данных могут быть и dBase-файлы, с которыми ERwin работает через ODBC.
Пример разработки модели в ERwin
Рассмотрим цикл разработки на примере, приведенном в статье Кодда .
Коротко напомним содержательную сторону задачи. Ведется учет служащих. Для каждого служащего хранится информация о детях и о списке занимавшихся этим служащим должностей. Для должностей хранится информация по установленным должностным окладам.
Сначала создадим логический уровень модели. Для этого зададим режим отображения сущностей (Display/Entity Level). Создадим при помощи линейки инструментов сущности "служащий", "дети", "история работы", "история зарплаты". Будем именовать сущности на русском языке.
Выбрав каждую сущность, зададим для нее подробное описание на русском языке в редакторе "Entity Definition". Это описание появится в отчетах ERwin и может быть отображено на диаграмме.
Укажем связи между сущностями. Например, "служащий" связан идентифицирующей связью "является родителем" с сущностью "дети". Описание связи вводится в редакторе "Editor/Relationship".
Результат работы отображен на диаграмме ERwin (рис. 2).
Рис. 2. Диаграмма уровня сущности
Теперь перейдем в режим задания атрибутов (Display/Atribute Level). В редакторе "Entity/Attribute" зададим на русском языке имена ключевых и неключевых атрибутов. Заметим, что для дочерней сущности "дети" ключевой атрибут "номер служащего" не указывается вручную. ERwin обеспечивает его миграцию из родительской сущности. То же происходит с другими дочерними сущностями.
Для атрибута "имя" сущности "служащий" укажем, что он является альтернативным ключом (будем считать, что у всех служащих уникальные имена/фамилии). Для этого после имени атрибута поместим указатель AK1 в скобках.
Результат работы отображен на диаграмме ERwin (рис. 3) в нотации IDEF1X.
Рис. 3. Диаграмма уровня атрибутов в нотации IDEF1X
Вид той же диаграммы в нотации IE (Information Engineering) показан на рис.4.
Рис. 4. Диаграмма уровня атрибутов в нотации IE
Так как имена атрибутов и сущностей задавались нами на русском языке, для перехода к физическому уровню модели следует поставить им в соответствие идентификаторы таблиц, колонок и ограничений, удовлетворяющие правилам целевой СУБД (обычно это означает использование латинских букв, цифр и некоторых специальных символов).
В редакторе "Database Schema" указываем для каждой сущности соответствующее имя таблицы. Затем в редакторе "Attribute Definition" задаем имена колонок таблиц, соответствующие атрибутам сущностей. ERwin и здесь обеспечивает миграцию имен колонок в подчиненные таблицы.
На этом этапе можно воспользоваться и редактором "Extended Attributes" для определения расширенных атрибутов PowerBuilder (формата отображения, маски редактирования, правила контроля, выравнивания, заголовков и комментариев).
В редакторе "Relationship Definitions" указывается физическое имя связи, которое соответствует имени ограничения (constraint), создаваемого ERwin в базе данных.
Теперь все готово к созданию БД и нужно выбрать целевую СУБД (если этого не было сделано раньше). Выберем, например, Sybase System 10.
В редакторе SYBASE Database Schema задаем типы данных для колонок таблиц.
Диалог, в котором происходит выбор типа данных, приведен на рис.5.
Рис. 5. Определение физической модели
Теперь можно перейти к созданию базы данных. Для этого выполняется команда "Sybase schema generation". ERwin построит пакет SQL-предложений генерации базы данных. На рис.6 показан диалог выбора параметров генерации пакета для генерации БД. На рисунке видно, что может быть задан фильтр (генерация не всех таблиц), пакет SQL-предложений можно просмотреть (preview), распечатать, сохранить в файл (report), выполнить генерацию (generate).
Рис. 6. Выбор параметров генерации базы данных
7. Расширенные функции ERwin
Обратное проектирование (Reverse engineering)
Обратное проектирование, то есть восстановление информационной модели по существующей базе данных, используется при выборе оптимальной платформы (rightsizing) для существующей настольной (desktop) базы данных или базы данных на mainframe, а также при расширении (или модификации) существующей структуры, которая была построена без необходимой сопроводительной документации. После завершения процесса восстановления модели ERwin автоматически "раскладывает" таблицы на диаграмме. Теперь можно выполнять модификации уже с использованием логической схемы - добавлять сущности, атрибуты, комментарии, связи и т.д. По завершении изменений одна команда - синхронизировать модель с базой данных - актуализирует все проведенные изменения.
Построение модели может быть выполнено как на основании данных каталога базы данных, так и на основании пакета операторов SQL, с помощью которого была создана база данных.
Синхронизация с базой данных
В процессе разработки информационной системы может возникнуть ситуация, когда структура базы данных и информационная модель не соответствуют друг другу. ERwin предоставляет возможность привести их в соответствие.
Для этого предусмотрена функция синхронизации с базой данных. После подключения к СУБД предлагается список несоответствий между существующей структурой данных и моделью. Например, если в базе данных создана новая таблица, то ERwin предложит провести включение ее в модель. Если в модель добавлена новая таблица, ERwin предложит создать ее в реальной базе данных. Аналогично, при добавлении колонок в базе данных или в модели ERwin предлагает провести соответствующие операции по синхронизации. Процедура выбора синхронизируемых таблиц показана на рис.7.
Рис. 7. Выбор синхронизируемых таблиц
ERwin "знает" о таких особенностях хранения данных в отдельных СУБД, как сегменты (в Sybase) и табличное пространство (в Oracle). Информация о физическом размещении может быть включена в модель и использована при прямом и обратном проектировании.
Интерфейсы к СУБД
ERwin поддерживает прямой интерфейс с основными СУБД: DB2 версии 2 и 3, Informix версий 5.1, 6.0, 7.1, Ingres, NetWare SQL, ORACLE версий 6 и 7, Progress, Rdb версий 4 и 6, SQL/400 версий 2 и 3, SQLBase версий 5 и 6, SQL Server версий 4 и 6, Sybase версии 4.2, Sybase System 10 и 11, Watcom SQL. Отметим, что поддерживаются как самые современные, так и предыдущие версии основных СУБД (рис.8).
Рис. 8. Выбор СУБД для создания модели
ERwin поддерживает также настольные (desktop) СУБД: Microsoft Access, FoxPro, Clipper, dBASE III, dBASE IV и Paradox.
Проектирование на физическом уровне выполняется в терминах той базы данных, которую предполагается использовать в системе. Важно, что ERwin "известны" соответствия между возможностями СУБД различных производителей, вследствие чего возможно преобразование физической схемы, спроектированной для одной СУБД, в другую.
Для создания физической структуры БД может быть запрошена генерация DDL-скрипта (data definition language). При этом используется диалект SQL для выбранного типа и версии сервера. Хотя сгенерированный код не нуждается в модификации, имеется возможность его сохранить в файл или распечатать.
Поддержка средств 4GL
ERwin выпускается в нескольких различных редакциях, ориентированных на наиболее распространенные средства разработки 4GL. В числе поддерживаемых средств - PowerBuidler фирмы Powersoft, SQL Windows фирмы Gupta, Visual Basic фирмы Microsoft, Oracle*CASE фирмы Oracle.
Средства двунаправленного взаимодействия ERwin с базой данных обеспечивают управление информацией, ориентированной как на серверную, так и на клиентскую часть. Например, для PowerBuilder можно просматривать/редактировать расширенные атрибуты в редакторах ERwin.
Ориентация ERwin на средства 4GL позволяет задать для будущих приложений большинство параметров, непосредственно связанных с базой данных, уже на стадии проектирования информационной модели.
Покажем принципы организации такого взаимодействия на примере PowerBuilder.
PowerBuilder создает в базе данных несколько внутренних таблиц для хранения своего репозитария (расширенных атрибутов для datawindow). Использование расширенных атрибутов гарантирует сохранение стиля отображения одних и тех же колонок базы данных для всех приложений, создаваемых рабочей группой. В расширенных атрибутах задаются такие параметры, как формат отображения, стиль редактирования, выражение проверки на корректность, начальное значение, выравнивание, ширина и высота элемента отображения, метка для формы редактирования, заголовок для табличного отображения.
Для расширенных атрибутов допустимы те же операции синхронизации, что и для всей модели, то есть описания могут быть загружены в базу данных и, наоборот, созданные из среды PowerBuilder описания расширенных атрибутов могут быть загружены из базы данных в ERwin для модификации.
Пример определения расширенных атрибутов показан на рис.9.
Рис. 9. Задание расширенных атрибутов PowerBuilder
Функция ERwin по генерации DataWindow позволяет сгенерировать прототипы окон данных будущего приложения уже на стадии создания информационной модели. Для создания Data Windows предлагается Wizard, с помощью которого указывается стиль окна и выбранные колонки таблиц.
Описание интерфейса ERwin. Интерфейс CASE - средства ERwin состоит их трех основных частей. Первая - это главное меню и панели инструментов.
Кнопки на панелях инструментов повторяют некоторые основные команды в главном меню. Сохранить, открыть, создать новый файл, панель с кнопками увеличения или уменьшения масштаба отображение модели, переключатель между физической и логической моделью, переключатель между хранимыми отображениями, панель для редактирования стиля, размера и цвета шрифтов, панель с инструментами для построения геометрических фигур и несколько вспомогательных панелей инструментов (рис. 5.3).
Рис. 5.3.
Вторая - это Model Explorer. Она содержит три закладки: Model, Subject Areas и Domains. Чаще всего в Model Explorer применяется закладка Domains или Model (которая содержит все объекты и модели). В Domains отображаются соответственно домены, в Subject Areas - отображаемые области (рис. 5.4).
Рис. 5.4.
И третья - непосредственно область, отведенная для создания модели объектов, в которой создаются и редактируются все объекты модели. Снизу появляются закладки с именами запомненных хранимых отображений (Stored Displays) (рис. 5.5).
Рис. 5.5.
ERwin имеет два уровня представления данных модели: логический и физический. Логический уровень - это абстрактный взгляд на данные, на нем данные представляются так, как выглядят в реальном мире, например «Заказчик», «Цех» или «Фамилия сотрудника». Объекты модели, представляемые на логическом уровне, называются сущностями и атрибутами. Логическая модель данных может быть построена на основе другой логической модели, например модели процессов. Логическая модель данных является универсальной и никак не связана с конкретной реализацией СУБД.
Физическая модель данных, напротив, зависит от конкретной СУБД, фактически являясь отображением системного каталога. В физической модели содержится информация обо всех объектах БД. Поскольку стандартов на объекты БД не существует (например, нет стандарта на типы данных), физическая модель зависит от конкретной реализации СУБД. Следовательно, одной и той же логической модели могут соответствовать несколько разных физических моделей. Если в логической модели не имеет значения, какой конкретно тип данных имеет атрибут, то в физической модели важно описать всю информацию о конкретных физических объектах - таблицах, колонках, индексах, процедурах и т. д. Разделение модели на логические и физические позволяет решить много важных задач.
ERwin имеет несколько уровней отображения диаграммы: уровень сущностей, уровень атрибутов, уровень определений, уровень первичных ключей и уровень иконок. Переключиться между первыми тремя уровнями можно с использованием кнопок панели инструментов. Переключиться на другие уровни отображения можно при помощи контекстного меню, которое появляется, если «кликнуть» по любому месту диаграммы, не занятому объектами модели. В контекстном меню следует выбрать пункт Display Level и затем необходимый уровень отображения. ERwin позволяет связать с сущностью большую и малую иконки. При переключении на уровень иконок показывается большая иконка. Для отображения малой иконки следует выбрать в контекстном меню пункт Entity Display/Entity Icon. Маленькая иконка будет показана слева от имени сущности на всех уровнях отображения модели.
Установка цвета и шрифта. Установить шрифт и цвет объектов в ERwin можно несколькими способами. Во-первых, для установки цвета и шрифта объекта служит Font and Color Toolbar, которая располагается под основной панелью. Для редактирования шрифта и цвета конкретного объекта следует, щелкнув правой кнопкой мыши по сущности или связи и выбрав из всплывающего меню пункт Object Font & Color..., вызвать диалог Font/Color Editor, в котором определяются имя, описание и комментарии сущности. В диалоге Font/Color Editor можно выбрать шрифт и установить его размер, стиль и цвет, установить цвет заливки (свойство Fill Color, только для сущностей) и цвет линий (свойство Outline Color, только для сущностей).
При создании реальных моделей данных количество сущностей и атрибутов может исчисляться сотнями. Для более удобной работы с большими моделями в ERwin предусмотрены подмножества модели (Subject Areas), в которые можно включить тематически общие сущности. В подмножество модели может входить произвольный набор сущностей, связей и текстовых комментариев. Для создания, удаления или редактирования подмножеств модели нужно вызвать диалог Subject Areas (меню Model/Subject Areas...), в котором указывается имя подмножества и входящие в нее сущности. Все изменения, сделанные в любой Subject Area, автоматически отображаются на общей модели. Одна и та же сущность может входить в несколько Subject Area.
Хранимое отображение (Stored Display) - представление подмножества модели, отображающее специфический аспект структуры данных. Одна Subject Area может включать в себя несколько хранимых отображений. В хранимое отображение входят те же самые сущности и связи, что и в Subject Area, но они могут по-разному располагаться на экране, иметь разные уровни, различный масштаб и цвет объектов или фона.
Для создания хранимого отображения служит диалог Stored Displays (меню Format/Stored Display Settings...). Для переключения между хранимыми отображениями служат закладки в нижней части диаграммы.
Основные компоненты диаграммы ERwin - это сущности, атрибуты и связи. Каждая сущность является множеством подобных индивидуальных объектов, называемых экземплярами. Каждый экземпляр индивидуален и должен отличаться от всех остальных экземпляров. Атрибут выражает определенное свойство объекта. С точки зрения БД (физическая модель) сущности соответствует таблица, экземпляру сущности - строка в таблице, а атрибуту - колонка таблицы.
Создание логической модели данных предметной области «Мебель под заказ». Создаваемая логическая модель повторяет структуру проектируемой ИС. Для того чтобы создать сущность в области для создания моделей объектов, необходимо (убедившись предварительно, что вы находитесь на уровне логической модели: переключателем между логической и физической моделью служит раскрывающийся список в правой части панели инструментов) «кликнуть» по кнопке сущности на панели инструментов (ERwin Toolbox) Q , затем «кликнуть» по тому месту на диаграмме, где необходимо расположить новую сущность. Щелкнув правой кнопкой мыши по сущности и выбрав из всплывающего меню пункт Entity Properties..., можно вызвать диалог Entities, в котором определяются имя, описание и комментарии сущности (например, имя сущности - поставщик, описание - данные о поставщике). Каждая сущность определяется с помощью текстового описания в закладке Definition. Закладки Note, Note 2, Note 3, UDP (User Defined Properties - Свойства, определенные пользователем) служат для внесения дополнительных комментариев к сущности. Следующим шагом является создание атрибутов сущности. Как было указано выше, каждый атрибут хранит информацию об определенном свойстве сущности, а каждый экземпляр сущности должен быть уникальным. Атрибут или группа атрибутов, которые идентифицируют сущность, называется первичным ключом. Для создания атрибутов следует, «кликнув» правой кнопкой по сущности, выбрать в появившемся меню пункт Attributes.... Появляется диалог Attributes. Если щелкнуть по кнопке New..., то в появившемся диалоге New Attribute указываем имя атрибута, имя соответствующей ему в физической модели колонки и домен (например, имя атрибута - наименование поставщика). Домен атрибута будет использоваться при определении типа колонки на уровне физической модели. Для атрибутов первичного ключа в закладке General диалога Attributes необходимо сделать пометку в окне выбора Primary Key.
Для отображения иконки атрибута следует выбрать в контекстном меню пункт Entity Display и в каскадном меню включить опцию Attribute Icon. Малая иконка будет показана слева от имени атрибута на уровне атрибутов отображения модели. Имя сущности показывается над прямоугольником, изображающим сущность, список атрибутов сущности - внутри прямоугольника. Список разделен горизонтальной чертой, выше которой расположены атрибуты первичного ключа, ниже - неключевые атрибуты. Атрибуты должны именоваться в единственном числе и иметь четкое смысловое значение. Соблюдение этого правила позволяет частично решить проблему нормализации данных уже на этапе определения атрибутов. Например, создание в сущности Поставщик атрибута Телефоны поставщика противоречит требованиям нормализации, поскольку атрибут должен быть атомарным, т. е. не содержать множественных значений. Согласно синтаксису IDEF1X имя атрибута должно быть уникально в рамках модели (а не только в рамках сущности!). Каждый экземпляр сущности должен быть уникален и отличаться от других атрибутов. Следующим шагом создания модели является установление связей между сущностями. Каждая связь должна именоваться глаголом или глагольной фразой (Relationship Verb Phrases рис. 5.6). Имя связи выражает некоторое ограничение или бизнес-правило и облегчает чтение диаграммы, например:
Каждый ЗАКАЗЧИК ЗАКАЗы;
Каждый ЗАКАЗ ДИЗАЙН.
Рис. 5.В. Имя связи - Relationship Verb Phrases
Для создания новой связи следует:
- установить курсор на нужной кнопке в палитре инструментов (идентифицирующая или неидентифицирующая связь) и нажать левую кнопку мыши;
- щелкнуть сначала по родительской, а затем по дочерней сущности. При установлении связей между сущностями атрибуты первичного ключа родительской сущности мигрируют в качестве внешних ключей в дочернюю сущность. По умолчанию имя связи на диаграмме не показывается. Для отображения имени следует в контекстном меню, которое появляется, если щелкнуть левой кнопкой мыши по любому месту диаграммы, не занятому объектами модели, выбрать пункт Relationship Display и в контекстном меню включить опцию Verb Phrase.
Логическая модель данных предметной области «Мебель под заказ» приведена на рис. 5.7.
Рис. 5.7.
Полная атрибутивная модель представляет данные в третьей нормальной форме и включает все сущности атрибуты и связи и представлена на рис. 5.8.
На уровне сущностей модель представлена на рис. 5.9.
На рис. 5.10 представлена модель данных на уровне определений.
Рис. 5.8.
Рис. 5.Э. Уровень сущностей модели данных
