Характеристики качества баз данных

Современные базы данных являются одними из массовых специфических объектов в сфере информатизации, для которых в ряде областей необходимо особенно высокое качество и его квалифицированное системное проектирование. Базу данных можно расс­матривать как два компонента:

- программные средства системы управления базой данных (СУБД), независимые от сферы их применения, структуры и смыслового содержа­ния накапливаемых и обрабатываемых данных;

- информацию базы данных (ИБД), доступную для накопления, упорядочивания, обработки и ис­пользования в конкретной проблемно-ориенти-рованной сфере приме­нения.

При этом одна и та же система управления базой данных (СУБД) может обрабатывать различные по структуре, составу и содержанию данные, а одни и те же данные могут управляться программными средствами различных СУБД. Хотя эти компоненты тесно взаимодействуют при реализации конкретной прикладной БД, первоначально при проектировании они создаются или выбираются практически независимо и могут рассматриваться в их ЖЦ как два объекта, которые различаются:

- номенклатурой и содержанием показателей качества, определя­ющих их назначение, функции и потребительские свойства;

- технологией и средствами автоматизации разработки и обеспечения всего ЖЦ каждого объекта;

- категориями специалистов, обеспечивающих: создание, эксплуатацию или применение компонентов БД;

- комплектами эксплуатационной и технологической документации, поддержи­вающими жизненный цикл объектов.

Первым компонентом для системного анализа и требований к качеству является комплекс программ СУБД. Практически весь набор характеристик и атрибутов качества ПС, изложенный в стандарте ISO 9126, в той или иной степени, может использоваться при формировании требований к качеству СУБД. Во всех случаях важнейшими характеристиками качества СУБД являются требования к функциональной пригодности для процессов формирования и изменения информационного наполнения БД администраторами, а также доступа к данным и представления результатов пользователям БД. Ниже за основу принята номенклатура и содержание стандартизированных характеристик сложных комплексов программ, которые адаптируются применительно к понятиям и особенностям компонентов баз данных. В зависимости от конкретной проблемно-ориентированной области применения СУБД, приоритет при системном анализе требований к качеству может от­даваться различным, конструктивным характеристикам: либо надежности и защищенности применения (финансовая сфера), либо удобству использования малоквалифицированными поль­зователями (социальная сфера), либо эффективности использования ресурсов (сфера материально-технического снабжения). Однако, практически во всех случаях сохраняется некоторая роль ряда дру­гих конструктивных показателей качества.

Вторым компонентом БД является собственно накапливаемая и обрабатываемая информация. В системах баз данных доми­нирующее значение приобретают сами данные, их хранение и обра­ботка. Ниже сделан акцент на системный анализ требований и составляющих характеристик качества этого объекта - на информацию баз данных (ИБД) с предположением, что средства СУБД способны их обеспечить. Для оценивания качества информации БД может сохраняться общий, методический подход к выделению адекватной номенклатуры стандартизированных в ISO 9126 базовых характеристик и субхарактеристик качества ПС. Выделяемые показатели качества должны иметь практический интерес для пользователей БД и быть упорядо­чены в соответствии с приоритетами практического применения. Кроме того, каждый выделяемый показатель качества ИБД должен быть пригоден для достаточно достоверного оценивания или измерения, а также для сравнения с требуемым значением при испытаниях заказчиком.

При проектировании каждой БД в контракте, техническом задании и в специфика­ции должны селектироваться и формализоваться представительный набор функциональных требований к качеству ИБД, адекватный ее назначению и области применения, а также требова­ниям заказчика и потенциальных пользователей. Так же как для ПС, характеристики качества ИБД можно разделить на функциональные и конструктивные. Их номенклатура, содержание и субхарактеристики ниже базируются на описаниях, рекомендуемых стандартом ISO 9126. Они представляются достаточно универсальными и применимыми для систематизации характеристик качества информации баз данных. Однако номенклатура показателей качества не всегда может ограничиваться только характеристиками информации в БД, а должна включать ряд уточнений, отражающих комплексную эффективность и функциональную пригодность совместного применения СУБД и ИБД пользователями в реальных условиях.

Функциональная пригодность ИБД может представлять сложную проблему для определения соответствия требований реальным значениям необходимых атрибутов качества, особенно, для больших распределен­ных БД при использовании разнообразной и сложной информации об анализируемых объектах. Мерой качества функциональной пригодности может быть степень покрытия целей, назначения и функций БД, доступной пользователям информацией. Так же как для ПС, для баз данных в составе функциональной пригодности целесообразно использовать группу субхарактеристик, определяющих функциональные и структурные требования к базам данных. Дополнительно функциональная пригодность многих ИБД может отражаться:

- полнотойнакопленных описаний объектов - относительным числом объектов или документов, имеющихся в БД, к общему числу объектов по данной тематике или по отношению к числу объектов в аналогичных БД того же назначения;

- идентичностью данных- относительным числом описаний объектов, не содержащих дефекты и ошибки, к общему числу документов об объектах в ИБД;

- актуальностьюданных - относительным числом устарев­ших данных об объектах в ИБД к общему числу накопленных и обраба­тываемых данных.

К конструктивным характеристикам качества информации БД в целомможно отнести, с некоторым уточнением понятий, субхарактеристик и атрибутов, практически все стандартизированные показатели качества ПС, которые представлены в ISO 9126. Требования к информации баз данных так же должны содержать обеспечение ее надежности, эффективности использования ресурсов ЭВМ, практичности - применимости, сопровождаемости и мобильности. Содержание и атрибуты этих конструктивных характеристик в данном случае несколько отличаются от применяемых для программ, однако, их сущность, как базовых понятий и характеристик качества объектов, целесообразно использовать при проектировании для систематизации и регламентированного формирования требований к этим компонентам систем. Меры и шкалы для оценивания конструктивных характеристик, в значительной степени, могут применяться те же, что при анализе качества программных средств.

Корректность или достоверность данных - это степень соответствия информации об объектах в БД, реальным объектам вне ЭВМ в данный момент времени, определяющая­ся изменениями самих объектов, некорректностями записей о их состоянии или некорректностями расчетов их характеристик. При системном проектировании выбор и установление требований к корректности данных в БД, можно оценивать по степени покрытия накопленными, актуальными и достоверными данными состояния и изменения внешних объектов, которые они отражают (см. табл. 11.1). Кроме того, к корректности БД можно отнести некоторые объемно-временные характеристики сохраняемых и обрабатываемых данных:

- объем базы данных - относительное число записей описаний объектов или до­кументов в базе данных, доступных для хранения и обработки, по сравнению с полным числом реальных объектов во внешней среде;

- оперативность - степень соответствия динамики изменения описаний данных в процессе сбора и обработки, состояниям реальных объектов, или величина допустимого запаздывания между появлением или изменением харак­теристик реального объекта, относительно его отражения в базе данных;

- глубина ретроспективы- максимальный интервал времени от даты выпуска и/или записи в базу данных самого раннего документа до настоящего времени;

- динамичность - относительное число изменяемых описаний объ­ектов к общему числу записей в БД за некоторый интервал времени, определяемый периодичностью издания версий БД.

Защи­щенность информации БД реализуется, в ос­новном, программными средствами СУБД, однако в сочетании с под­держивающими их средствами организации и защиты данных. Цели, назначение и функции защиты тесно связаны с особенностями функциональной пригодности каждой ИБД. При проектировании свойства защищать информацию баз данных от негативных воздействий описываются обычно составом и номенклатурой методов и средств, используемых для защиты от внешних и внутренних угроз.

Надежность информации баз данных может основываться на применении понятий и методов теории надежности, которая позволяет получить ряд четких, измеряемых ин­тегральных показателей их качества. Надежная ИБД, прежде всего, должна обеспечивать доста­точно низкую вероятность потери работоспособности - отказа, в процессе ее функционирования в реальном времени. Быстрое реагирование на потерю или искажение данных и восстановление их достоверности и работоспо­собности за время меньшее, чем порог между сбоем и отказом, обеспечивают высокую надежность БД. Если в этих ситуациях происходит достаточно быстрое восстановление, такое что не фиксируется отказ, то такие события не влияют на основные показатели надежности - наработку на отказ и коэффициент готовности ИБД. Непредсказуемость вида, места и времени проявления дефектов ИБД в процессе эксплуатации приводит к необходимости создания специальных, дополнительных систем оперативной защиты от непре­думышленных, случайных искажений данных. Надежность должна повышаться за счет средств обеспечения помехоустойчивос­ти, оперативного контроля и восстановления ИБД.

Стандартом ISO 9126 рекомендуется анализировать и учитывать надежность комплексов программ четырьмя субхарактеристиками, которые могут быть применены также для формирования требований к характеристикам качества информации БД. Завершенность - свойство ИБД, состоящее в способности не попадать в состояния отказов вследствие потерь, искажений, ошибок и дефектов в данных. Устойчивость к дефектам и ошибкам - свойство ИБД автоматически поддерживать заданный уровень качества данных в случаях проявления дефектов и ошибок или нарушения установленного интерфейса по данным с внешней средой. Для этого в ИБД рекомендуется вводить оперативное обнаружение дефектов и ошибок информации, их идентификацию и автоматическое восстановле­ние (рестарт) нормального функционирования ИБД.

Восстанавливаемость - свойство ИБД в случае отказа возобновлять требуемый уровень качества информации, а также корректировать поврежденные данные. Для этого необходимы вычислительные ресурсы и время на выявление неработоспособного состояния, диагностику причин отказа, а также на реализацию процессов восстановления. Доступность или готовность - свойство ИБД быть в состоянии полностью выполнять требуемую функцию в данный момент времени при заданных условиях использования информации базы данных. Обобщение характеристик отказов и восстановления произво­дится в критерии коэффициент готовности ИБД. Этот показатель отража­ет вероятность иметь восстанавливаемые данные в работоспособном состоянии в произвольный момент времени.

Эффективность использования ресурсов ЭВМ при анализе реального функционирования БД отражается временными характеристиками взаимодействия конечных пользо­вателей и администраторов ИБД в процессе эксплуатации базы данных по прямому назначению. Временная эффективность БД определяется длительностью выполнения заданных функций и ожидания результатов от ИБД в средних и/или наихудших случаях, с учетом приоритетов задач. Она зависит от объема, структуры и скорости обработки данных, влияющих непосредственно на интервал времени завершения конкретного вычислительного процесса, и от пропускной способности - производительности, т.е. от числа заданий, которое можно реализовать на данной ЭВМ в заданном интервале времени (см. табл. 11.2).

Используемость ресурсов или ресурсная экономичность в стандартах отражается занятостью ресурсов центрального процессора, оперативной, внешней и виртуальной памяти, каналов ввода-вывода, терминалов и каналов сетей связи. Эта величина определяется структурой, функциями и объемом ИБД, а также архитектурными особенностями и доступными ресурсами ЭВМ. В зависимости от конкретных задач и особенностей ИБД и ЭВМ при проектировании и выборе атрибутов качества ИБД может доминировать либо абсолютная величина занятости ресурсов различных видов, либо относительная величина использования ресурсов каждого вида при нормальном функционировании ИБД.

Практичность - применимость - зачастую значительно определяет функциональную пригодность и полезность применения ИБД для квалифицированных пользователей. В число пользователей могут быть включены администраторы, конечные и косвенные пользователи, которые находятся под влиянием или зависят от качества информации БД. В эту группу показателей качества входят субхарактеристики и атрибуты с различных сторон отражающие функциональную понятность, удобство освоения, системную эффективность и простоту использования данных. Некоторые субхарактеристики можно оценивать экономическими показателями - затратами труда и времени специалистов на реализацию некоторых функций взаимодействия с данными (см. табл. 11.3).

Понятность зависит от качества документации и субъективных впечатлений потенциальных пользователей от функций и характеристик ИБД. В проекте ее можно представить качественно четкостью функциональной концепции, широтой демонстрационных возможностей, полнотой, комплектностью и наглядностью представления в эксплуатационной документации возможных функций и особенностей реализации данных в БД. Она должна обеспечиваться корректностью и полнотой описания исходной и результирующей информации, а также всех деталей применения ИБД для пользователей.

Простота использованияИБД - возможность удобно и комфортно её эксплуатировать и управлять данными. Для этого должны быть обеспечены: достаточный объем параметров управления, реализуемых по умолчанию, информативность сообщений пользователям, наглядность и унифицированность управления экраном, а также доступность изменения функций ИБД в соответствии с квалификацией пользователей и минимум операций, необходимых для реализации определенного задания и анализа результатов. Некоторые атрибуты этой субхарактеристики доступны при установлении количественных требований путем указания трудоемкости и длительности соответствующих процессов подготовки и обучения квалифицированных пользователей к эффективной эксплуатации ИБД.

Изучаемость может определяться требованиями затрат трудоемкости и длительности подготовки пользователя к полноценной эксплуатации информации БД. Изучаемость ИБД зависит от внутренних свойств и сложности структуры информации БД, а также от субъективных характеристик квалификации конкретных пользователей. Она может также характеризоваться объемом эксплуатационной документации и/или объемом и качеством электронных учебников.

Сопровождаемость информации БД в проекте может отражаться удобством и эффективностью исправления, усовершенствования или адаптации структуры и содержания описаний данных в зависимости от изменений во внешней среде применения, а также в требованиях и функциональных спецификациях заказчика. Обобщенно качество сопровождаемости ИБД можно представить потребностью трудовых и временных ресурсов для её обеспечения и для реализации. Возможные затраты экономических, трудовых и временных ресурсов на развитие и совершенствование качества ИБД зависят не только от внутренних свойств данных, но также от запросов и потребностей пользователей на новые функции и от готовности заказчика и разработчика удовлетворить эти потребности. По объему предполагаемых изменений, а также вновь вводимых в очередную версию данных с учетом сложности и новизны их разработки могут быть сформулированы требования на их реализацию.

Совокупность субхарактеристик сопровождаемости ПС, представленная в стандарте ISO 9126, вполне применима для описания требований к этому показателю качества информации БД, в основном, теми же организационно-технологическими субхарактеристиками. Анализируемость ИБД зависит от стройности архитектуры, унифицированности интерфейсов, полноты и корректности технологической и эксплуатационной документации на БД. Изменяемость состоит в приспособленности структуры и содержания данных к реализации специфицированных изменений и расширений и к управлению конфигурацией данных. Изменяемость зависит не только от внутренних свойств ИБД, но также от организации и инструментальной оснащенности процессов сопровождения и конфигурационного управления, на которые ориентирована в проекте архитектура, внешние и внутренние интерфейсы данных.

Тестируемость зависит от величины области влияния изменений, которые необходимо тестировать при модификациях структуры и содержания данных в ИБД, от сложности тестов для проверки их характеристик. Ее атрибуты зависят от четкости формализации в системном проекте правил структурного построения компонентов и всего комплекса ИБД, от унификации межмодульных и внешних интерфейсов, от полноты и корректности технологической документации. Субхарактеристики изменяемость и тестируемость данных доступны количественному определению по величине трудоемкости и длительности реализации этих функций при типовых операциях с данными при применении различных методов и средств автоматизации.

Мобильность данных БД, так же как для программ, можно характеризовать в основном длительностью и трудоемкостью их инсталляции, адаптации и замещаемости при переносе ИБД на иные аппаратные и операционные платформы. Информация о процессах, происходящих во внешней среде, может иметь большие объем и трудоемкость первич­ного накопления и актуализации, что определяет необходимость ее тщательного хранения и регламентированного изменения. Так как перенос БД часто обусловлен необходи­мостью увеличения ресурсов ЭВМ, доступных для решения новых перспективных задач, их проект становится естественным расширением функций ИБД относительно исход­ной версии проекта. Для оценки качества и определения требований к мобильности ИБД, так же как для ПС, следует решать задачу сравнения достигаемого эф­фекта и затрат для методов переноса или повторной разработки ком­понентов и наполнения базы данных в конкретных условиях с учетом всех перечисленных фак­торов и затрат.

Дата добавления: 2014-01-13