Тема 2. Базы и банки данных. Информационные системы в коммерческой деятельности

Вопрос 1. Постреляционные БД: современные направления развития баз данных. Ограничения реляционных БД, постреляционные СУБД, объектно-ориентированные СУБД, объектно-реляционные СУБД.

Современные направления развития баз данных.

Ограничения реляционных баз данных.

Появление реляционных СУБД стало важным шагом вперед по сравнению с иерархическими и сетевыми СУБД, в этих системах стали использоваться непроцедурные языки манипулирования данными, и была достигнута значительная степень независимости данных от обрабатывающих программ. В то же время, выяснился ряд недостатков реляционных систем.

Во-первых, сама реляционная модель ограничена в представлении данных. Реляционная модель данных не допускает естественного представления данных со сложной (иерархической) структурой, поскольку в ее рамках возможно моделирование лишь с помощью плоских отношений (таблиц). Все отношения принадлежат одному уровню, многие значимые связи между данными либо теряются, либо их поддержку приходится осуществлять в рамках конкретной прикладной программы.

По определению в реляционной модели поля кортежа могут содержать лишь атомарные значения. Однако, в таких приложениях как САПР (системы автоматизированного проектирования), ГИС (геоинформационные системы), искусственный интеллект системы оперируют со сложно структурированными объектами.

Пример:

Пусть нам необходимо создать базу данных земельных участков. Каждый участок задается координатами узлов ломаной линии, ограничивающей его по периметру. В этом случае спроектировать реляционную таблицу невозможно, т.к. заранее не известно количество узлов для всех участков. Также невозможно написать общие процедуры (вычисление площади, нахождение пересечения и т.д.) для всех случаев.

Кроме того, даже в том случае, когда сложный объект удается "уложить" в реляционную базу данных, его данные распределяются, как правило, по многим таблицам. Соответственно, извлечение каждого такого объекта требует выполнения многих операций соединения (join), что значительно замедляет работу СУБД.

Обойти это и предыдущее ограничения можно было бы в том случае, если бы реляционная модель допускала возможность

• определения новых типов данных

• определение наборов операций, связанных с данными определенного типа

Во-вторых, имеются определенные недостатки и в реализации тех возможностей, которые прямо не предусматриваются реляционной моделью, но стали непременным атрибутом всех современных СУБД:

Цикл существования реляционной базы данных состоит в переходе от одного целостного состояния к другому. Однако нельзя избежать такой ситуации, когда пользователь вводит данные, формально удовлетворяющие ограничениям целостности, но не соответствующие реальному состоянию предметной области. В этом случае предыдущее "истинное" значение данных будет утеряно.

Реляционная СУБД выполняет над данными не только те действия, которые задает пользователь, но и дополнительные операции в соответствии с правилами, заложенными в базу данных. Этот механизм реализуется с помощью триггеров, однако аппарат триггеров весьма сложен в отладке и полностью не реализован ни в одной системе.

Первые работы, в которых отмечались эти и ряд других недостатков, появились уже в начале 80-х годов. Одна из наиболее ярких статей была опубликована в 1990 г. – «Системы баз данных третьего поколения Манифест». Вслед за первым Манифестом последовали Манифест систем объектно-ориентированных баз данных (М. Аткинсон, Ф. Бансилон, Д. ДеВитт, К. Диттрих, Д. Майер, С.Здоник, СУБД № 4 1995) и Третий манифест (Х.Дарвин, К.Дэйт, СУБД № 1 1996).

Из названия этих публикаций ясно, что революционная ситуация в области хранения и управления данными назрела.