Проектирование и реализация баз данных в СУБД MySQL с использованием MySQL Workbench

Ñ.À. Ìàðòèøèí, Â.Ë. Ñèìîíîâ,

Ì.Â. Õðàï÷åíêî

Ìîñêâà

ÈÄ «ÔÎÐÓÌ» — ÈÍÔÐÀ-Ì

Äîïóùåíî Ó÷åáíî-ìåòîäè÷åñêèì îáúåäèíåíèåì âóçîâ
ïî óíèâåðñèòåòñêîìó ïîëèòåõíè÷åñêîìó îáðàçîâàíèþ

â êà÷åñòâå ó÷åáíîãî ïîñîáèÿ äëÿ ñòóäåíòîâ

âûñøèõ ó÷åáíûõ çàâåäåíèé, îáó÷àþùèõñÿ

ïî íàïðàâëåíèþ 9

«Èíôîðìàöèîííûå ñèñòåìû è òåõíîëîãèè»

ÏÐÎÅÊÒÈÐÎÂÀÍÈÅ È ÐÅÀËÈÇÀÖÈß

ÁÀÇ ÄÀÍÍÛÕ Â ÑÓÁÄ MySQL

C ÈÑÏÎËÜÇÎÂÀÍÈÅÌ

MySQL Workbench

ÌÅÒÎÄÛ È ÑÐÅÄÑÒÂÀ ÏÐÎÅÊÒÈÐÎÂÀÍÈß

ÈÍÔÎÐÌÀÖÈÎÍÍÛÕ ÑÈÑÒÅÌ È ÒÅÕÍÎËÎÃÈÉ

ÈÍÑÒÐÓÌÅÍÒÀËÜÍÛÅ ÑÐÅÄÑÒÂÀ

ÈÍÔÎÐÌÀÖÈÎÍÍÛÕ ÑÈÑÒÅÌ

09.03.02

2021

2021.

Москва :

Список сокращений и понятий

ANSI (American National Standards Institute, ANSI) — американский национальный институт стандартов.
CASE (ComputerAided Software Engineering) — набор инструментов и методов программной инженерии, позволяющий автоматизировать процесс разработки программного обеспечения.
DDL (Data Definition Language — язык описания данных) — семейство компьютерных языков, используемых в компьютерных программах для описания структуры баз данных.
EERмодель (Enhanced EntityRelationship) — отличается от
ERмодели наличием понятий класса и суперкласса, специализация и
обобщение, а также понятием «объединение» или «категория», служащего для представления совокупности объектов, которая объединяет
объекты различных типов сущностей.
ERмодель (EntityRelationship) — модель сущность—связь используется при концептуальном проектировании баз данных.
FK (Foreign Key) — внешний ключ.
IDEF
(Icam
DEFinition
или
другой
вариант
—
Integrated
DEFinition) — методологии семейства ICAM (Integrated ComputerAided Manufacturing), созданные для эффективного обмена информацией между всеми специалистами — участниками программы
ICAM.
InnoDB — одна из выбираемых подсистем низкого уровня в СУБД
MySQL.
MyISAM — одна из основных (наряду с InnoDB) систем хранения
данных в СУБД MySQL.
ODBC (Open Database Connectivity) — программный интерфейс
доступа к базам данных.
PK (Primary Key) — первичный ключ.
SQL (Structured Query Language — «язык структурированных запросов») — универсальный компьютерный язык, применяемый для

создания, модификации и управления данными в реляционных базах
данных.
SSH (Secure SHell — «безопасная оболочка») — сетевой протокол
сеансового уровня, позволяющий производить удаленное управление
операционной системой и туннелирование TCPсоединений (например, для передачи файлов).
SSL (Secure Sockets Layer — уровень защищенных сокетов) —
криптографический протокол, который обеспечивает установление
безопасного соединения между клиентом и сервером.
Атрибут в ERмодели — любая характеристика сущности, значимая для рассматриваемой предметной области и предназначенная для
квалификации, идентификации, классификации, количественной характеристики или выражения состояния сущности.
БД — база данных.
Обратный инжиниринг — восстановление структуры уже существующей на сервере базы данных.
ОС — операционная система.
ПО — программное обеспечение.
Прямой инжиниринг — создание физической модели.
СПО — свободное программное обеспечение.
СУБД — система управления базами данных.
Связь (Relationship) в ERмодели — это поименованная ассоциация между двумя сущностями, значимая для рассматриваемой предметной области.
Сущность (Entity) — в ERмодели реальный либо воображаемый
объект, имеющий существенное значение для рассматриваемой предметной области, информация о котором подлежит хранению (указанное справедливо только в ERмодели).

4
Список сокращений и понятий

Предисловие

В настоящее время отсутствует методическое пособие, которое
бы полностью описывало весь процесс проектирования, реализации
и администрирования базы данных в СУБД MySQL с использованием
MySQL Workbench. Преимуществом использования СУБД MySQL в
сочетании с MySQL Workbench является, с одной стороны, простота
установки и полная согласованность программного обеспечения, используемого для проектирования и реализации баз данных. С другой
стороны, рассматриваемое ПО является свободно распространяемым
(СПО) и может функционировать как под операционной системой
Windows, так и под ОС Linux.
Заметим также, что единая среда, позволяющая проектировать,
реализовывать и администрировать базу данных, значительно упрощает процесс создания конечного продукта и снижает временные затраты разработчика, повышая наглядность его работы.
Приведенные в пособии примеры могут быть использованы для
курсового и дипломного проектирования, а также во многих разработках, связанных с созданием информационных и автоматизированных систем и интернетсайтов.
Пособие рассчитано на студентов, обучающихся по направлениям 230100 «Информатика и вычислительная техника» (специальность
230102 «Автоматизированные системы обработки информации и
управления»), 230400 «Информационные системы и технологии»,
220400 «Управление в технических системах».
Пособие предназначено для получения практических навыков
при изучении дисциплин: «Управление данными», «Технологии обработки информации», «Инструментальные средства информационных
систем», «Методы и средства проектирования информационных систем и технологий». Также может быть использовано при изучении
дисциплин: «Проектирование программного обеспечения автоматизированных систем обработки информации и управления», «Проектирование информационных систем», «Базы данных».

Изучению материала пособия должно предшествовать знание такого материала, как основы реляционных баз данных, нотации IDEF,
протокол TCP/IP, изучаемых в курсах «Информационные технологии», «Инфокоммуникационные системы и сети».
Пособие может быть с успехом использовано аспирантами, специалистами в области автоматизированной обработки информации и
управления, а также лицами, занимающимися самообразованием.

Авторы

6
Предисловие

Введение

СУБД MySQL — это система управления реляционными базами
данных. Программное обеспечение MySQL — это ПО с открытым кодом. На вебсайте MySQL (http://www.mysql.com) представлена самая
последняя информация о программном обеспечении MySQL. Код написан на C и C++. СУБД может быть установлена на все операционные системы с работающими потоками Posix и компилятором C++.
MySQL поддерживает большое число типов данных столбцов, практически все стандарты функций ANSI SQL, а также программный интерфейс доступа к базам данных ODBC. MySQL позволяет управлять
очень большими базами данных (более 50 миллионов записей). Система основана на привилегиях и паролях, за счет чего обеспечивается
гибкость и безопасность, а также возможность верификации с удаленного компьютера. Пароли являются защищенными, поскольку
при передаче по сети при соединении с сервером они шифруются.
Очевидно, что в настоящее время создание баз данных невозможно без их тщательного проектирования с применением CASEсредств.
Использование современных CASEсредств для проектирования различного рода программных продуктов на сегодняшний день связано
не просто с необходимостью облегчить труд разработчика ПО, но и с
необходимостью иметь инструмент, позволяющий также стандартизировать процесс разработки, получить наглядные графические модели разрабатываемого ПО, повторно использовать разработки и иметь
возможность разделения огромных по объему задач между разработчиками.
При разработке баз данных часто в связи с большим объемом информации, необходимой для хранения, возникают сложности даже с
построением логической модели, не говоря уже о физической модели, в которой необходимо учесть возможности конкретной системы
управления баз данных (СУБД). В связи с этим многие СУБД создают
свои CASEсредства, позволяющие разработчику в значительной степени автоматизировать процессы моделирования, проектирования и

реализации баз данных. В настоящий момент в состав пакета разработчика помимо СУБД MySQL входит CASEсредство Workbench, которое также может быть получено на сайте (http://www.mysql.com) и
установлено. Его использование в значительной мере упрощает и делает более наглядным процесс проектирования баз данных.
MySQL Workbench — инструмент для визуального проектирования баз данных, который позволяет проектировать, моделировать,
создавать и эксплуатировать БД. С его помощью можно представить
модель базы данных в графическом виде, устанавливать связи между
таблицами, восстанавливать структуры уже существующей на сервере
БД (обратный инжиниринг), использовать редактор SQL запросов,
позволяющий сразу же отправлять их на сервер и получать ответ в
виде таблицы, редактировать данные в таблице в визуальном режиме.
Следует заметить, что основные принципы работы с MySQL
Workbench остаются неизменными вне зависимости от того, установлена ли СУБД на ОС Windows или ОС Linux. Различия в большей степени касаются коммерческой и свободно распространяемой версий.
Некоторые возможности доступны только для коммерческого варианта. Также более новые версии могут незначительно отличаться от
предыдущих, например иметь небольшие расхождения в наименовании пунктов меню или экранов. Однако основные подходы разработки и реализации не изменяются.
В цикле лабораторных работ будут рассмотрены основные возможности использования MySQL Workbench для администрирования, проектирования и реализации баз данных, в том числе реализация баз данных традиционным способом при помощи создания
таблиц и связей между ними, а также при помощи построения
ERмоделей.

8
Введение

Общие сведения о ERмоделях

При построении баз данных CASEсредства чаще всего ориентированы на два уровня представления модели — логический и физический. 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, хотя
имеется стандарт основных типов данных, в каждой конкретной
СУБД могут использоваться дополнительно и свои типы данных),
физическая модель зависит от используемой СУБД. Следовательно,
одной и той же логической модели могут соответствовать несколько
различных физических моделей.
Создание модели данных, как правило, начинается с проектирования логической модели. Для проектирования могут использоваться различные инструменты, однако в последнее время наиболее часто применяются CASEсредства (Computer Aided Software Engineering) —
средства для автоматизации проектирования программных продуктов.
Как правило, CASEсредства предлагают построение ERмоделей. ERмодель или модель «Сущность—связь» — это аббревиатура от
английских слов Entity—Relationship. Приведем определения основных понятий модели, как они даны в [2].
Сущность (Entity) — реальный либо воображаемый объект, имеющий существенное значение для рассматриваемой предметной области, информация о котором подлежит хранению.
В ERмодели каждая сущность должна обладать уникальным идентификатором. Каждый экземпляр сущности должен однозначно идентифицироваться и отличаться от всех других экземпляров данного типа
сущности. Каждая сущность должна обладать некоторыми свойствами:
• каждая сущность должна иметь уникальное имя, и к одному и
тому же имени должна всегда применяться одна и та же интер

претация. Одна и та же интерпретация не может применяться к
различным именам, если только они не являются псевдонимами;
• сущность обладает одним или несколькими атрибутами, которые либо принадлежат сущности, либо наследуются через связь;
• сущность обладает одним или несколькими атрибутами, которые однозначно идентифицируют каждый экземпляр сущности;
• каждая сущность может обладать любым количеством связей с
другими сущностями модели.
Атрибут — любая характеристика сущности, значимая для рассматриваемой предметной области и предназначенная для квалификации, идентификации, классификации, количественной характеристики или выражения состояния сущности. Атрибут представляет тип
характеристик или свойств, ассоциированных с множеством реальных или абстрактных. Экземпляр атрибута — это определенная характеристика отдельного элемента множества. В ERмодели атрибуты ассоциируются с конкретными сущностями. Таким образом, экземпляр
сущности должен обладать единственным определенным значением
для ассоциированного атрибута.
Связь (Relationship) — поименованная ассоциация между двумя
сущностями, значимая для рассматриваемой предметной области.
Связь — это ассоциация между сущностями, при которой, как правило, каждый экземпляр одной сущности, называемой родительской
сущностью, ассоциирован с произвольным (в том числе нулевым) количеством экземпляров второй сущности, называемой сущностьюпотомком, а каждый экземпляр сущностипотомка ассоциирован в точности с одним экземпляром сущностиродителя. Таким образом, экземпляр сущностипотомка может существовать только при
существовании сущности родителя.
Связи может даваться имя, выражаемое грамматическим оборотом глагола и помещаемое возле линии связи. Имя каждой связи между двумя данными сущностями должно быть уникальным, но имена
связей в модели не обязаны быть уникальными. Имя связи всегда
формируется с точки зрения родителя, так что предложение может
быть образовано соединением имени сущностиродителя, имени связи, выражения степени и имени сущностипотомка.
Существуют следующие типы связи: одинкодному, одинкомногим и многиекомногим. Связь одинкодному отображает такой характер связей между сущностями, когда каждому экземпляру
одной сущности соответствует только один экземпляр другой, и на10
Введение