4. Моделирование запросов и транзакций на языке сетей Петри

Анализ процессов обслуживания запросов пользователей и транзакций позволяет выделить четыре основных типа операций, выполняемых над БД: выборка данных из БД в соответствии с условиями запроса пользователя; обновление данных в БД; добавление новых элементов в БД (операция вставки данных); удаление устаревших или ненужных элементов из БД (операция удаления данных).

Операция выборки и обновления данных не приводит к изменению состава и структуры БД. Они могут выполняться всеми категориями пользователей БД: конечными пользователями, прикладными и системным программистами, группой администратора банка данных. Последние две операции связанны с изменением состава и (или) структуры БД. Поэтому эти два специфичных типа операций над БД находятся в компетенции группы администратора банка данных, который принимает решение о модификации БД.

Структура запросов пользователей с учетом введенных четырех основных (базовых) типов операций над информационными ресурсами БД может быть представлена в виде последовательности тех или иных операций над информационными ресурсами БД, выполняемыми в соответствии с условиями запросов.

Структуру запроса при его обслуживании представим в виде двудольного ориентированного графа G_K(N, F), где первому типу вершины графа (множеству N) соответствуют логические записи, выбираемые при выполнении k-го запроса, а второму типу вершин (множеству F) соответствуют типы операций манипулирования данными (выборки, обновления, вставки или удаления), выполняемые над соответствующими записями БД.

Ориентация дуг графа G_К(N, F) означает следующее: дуга от элемента множества N к элементам множества F – использование данных в конкретной операции, а от элемента множества F к элементу множества N – формирование результатов выполнения той или иной операции. На рис. 5 приведен двудольный граф, построенный для запросов первого типа.

Рисунок 5 – Представление запросов в виде двудольного графа

В данном процессе требуются только операции последовательной выборки из БД записей N₁^БД (операция f₁), N₂^БД (операция f₂) и N₃^БД (операция f₃). Результатом операции f₁ является формирование в рабочей области оперативной памяти запроса искомых записей N₁^ОП, результатом операции f₂ – формирование искомых записей N₂^ОП с учетом результатов операции f₁ (т.е. N₁^ОП); результатом операции f₃ – формирование искомых записей N₃^ОП с учетом результатов операции f₂ (т.е. N₂^ОП). Сами операции выборки при этом включают определенную последовательность процедур и операторов языка манипулирования данными СУБД.

Для исследования динамики обслуживания запросов перейдем от представления запросов в виде двудольных графов к представлению их в виде моделей на языке сетей Петри. Для этого вначале построим модели фрагментов реализации отдельных типов операций над записями БД в виде соответствующих структур на языке сетей Петри. Общая модель структуры запросов на языке сетей Петри получится путем композиции ее из типовых фрагментов с учетом последовательности реализации отдельных операций и используемых при этом данных.

Для построения моделей отдельных типов операций в виде фрагментов на языке сетей Петри поставим в соответствие: 1) процедурам манипулирования данными (множеству F) переходы сетей (множество Т); 2) используемым при этом записям баз данных (множеству N) – позиции сетей Петри (множество Р).

Иными словами, для построения моделей обработки запросов в виде фрагментов сетей Петри необходимо сформировать два множества: 1) множество переходов сетей Петри Т, которое ставится в соответствие множеству F процедур манипулирования данными; 2) множество позиций сетей Петри Р, которое ставится в соответствии множеству N записей баз данных.

Рассмотрим построение моделей фрагментов для каждого типа операций.