1.4.3 Реляционная модель данных

По мере роста объема обрабатываемой информации и повышения требований к БД и приложениям, проектирования, управления и использования БД становилось более трудоемким. Отсутствовала возможность написания нерегламентированных запросов.

Существующие БД обеспечивали ограниченную целостность по данным, но любые структурные изменения в БД заставляли полностью переделывать все прикладные программы.

Реляционная модель была предложена Э.Коддом в 1970 году. Внешняя концептуальная простота достигается за счет ресурсов компьютера, а компьютеры в то время не обладали достаточной мощностью для реализации реляционной модели. Поэтому на машинах третьего поколения реляционные СУБД практически не использовались.

Реляционная модель БД реализуется с помощью сложнейшей системы управления реляционной базой данных (РСУБД, RDBMS – Relational Database Management System). РСУБД выполняют те же функции, что и иерархические и сетевые СУБД, но в ее состав входят и дополнительные функции, делающие ее модель простой для понимания и внедрения.

Одним из важных преимуществ является то, что РСУБД предоставляет возможность оперировать обычными понятиями человеческой логики. Она берет на себя управление всеми сложными деталями физической реализации БД. Поэтому пользователю она представляется в виде набора таблиц.

Таблицы также называют отношениями или математическими множествами. Каждая таблица содержит набор пересекающихся строк и столбцов (row – columns). Строки называются картежи. Еще одно важное понятие – домен. Домен – это пул, из которого взяты значения из столбца (или столбцов) для связи между картежами. Домен может иметь имя, по которому к нему можно обращаться. Он может состоять из одного или нескольких столбцов.

Реляционная модель обеспечивает минимальный уровень избыточности данных.

В реляционной таблице хранятся наборы связанных логических объектов (сущностей, entities). В этом отношении таблица имеет сходство с файлом. Важное отличие таблицы от файла заключается в том, что таблица обеспечивает полную независимость по данным, а также структурную независимость, поскольку является исключительно логической структурой. Пользователя и проектировщика абсолютно не касается, каким образом данные физически хранятся в БД.

Преимущества реляционной модели.

Структурная независимость. Поскольку реляционная модель БД не использует навигационную схему доступа к данным, маршрут доступа к данным не имеет значения для проектировщиков, программистов и конечных пользователей. Изменения в структуре БД не влияют на доступ к данным со стороны СУБД. Поэтому в реляционной модели данных достигается структурная независимость;

Концептуальная простота. Реляционная модель на концептуальном уровне еще более проста для понимания, т.к. таблицы похожи на формы документов, с которыми пользователь привык работать;

Простота проектирования, реализации, управления и использования. Поскольку в реляционной модели достигается и независимость по данным и структурная независимость, становится проще проектировать БД и управлять ею;

Нерегламентированные запросы. Не последнюю роль в широком распространении реляционных моделей сыграла возможность создавать нерегламентированные запросы. Стандартным языком запросов является язык SQL (Structured Query Language). Язык SQL относится к языкам четвертого поколения (4GL), который позволяет определить ‘Что надо сделать?’ без указания того ‘Как это сделать?’ Запросы на SQL требуют меньшего программирования.

Любое SQL – предложение состоит из трех частей: интерфейс пользователя, набор таблиц внутри БД и SQL – машина.

Интерфейс включает в себя систему меню, операции запросов и генераторы отчетов.

В основном такой интерфейс дает возможность конечному пользователю взаимодействовать с данными. Любой интерфейс – это реализация представлений поставщика программного обеспечения об удобном способе манипулирования данными.

Можно спроектировать свой интерфейс с собственными настройками с помощью генераторов приложений, которые являются стандартными средствами в РСУБД.

Скрытая от конечного пользователя SQL-машина создает структуру таблиц, обслуживает словари данных и системный каталог, обеспечивая доступ к БД, а также транслирует запросы пользователей в формат, пригодный для обработки.

Мощная система управления базой данных. Развитые РСУБД являются более сложными, чем иерархические и сетевые СУБД, т.к. они выполняют гораздо больше задач, часто значительно более сложных, скрывает физический уровень, как от проектировщика, так и от пользователя.

Недостатки реляционной модели.

Существенные требования к оборудованию и системному программному обеспечению, т.к. требует значительных системных и аппаратных ресурсов;

Возможность «скоростных» проектов и реализаций. Удобная и простая среда разработки позволяет малоподготовленному пользователю создавать БД и отчеты;

Из-за простоты многие пользователи считают необходимым создавать свои пользовательские БД. Т.о. из одной БД может получиться некоторое количество подмножеств БД, что, в свою очередь, может вызвать информационную проблему.