Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Информатика arrow Базы данных

Взаимосвязь моделей данных, физическая организация БД

Приводится сравнительная характеристика достоинств различных моделей данных, правила преобразования данных из одной модели в другую, что очень важно при построении распределенной базы данных из уже действующих локальных баз данных с одинаковыми или разными моделями данных.

Рассматривается процедура выбора модели данных (в общем случае – неоднозначная) в процессе проектирования базы данных.

Обсуждаются вопросы физического построения базы данных: методы размещения, обновления и доступа к данным в базе данных.

Сравнительная характеристика моделей данных, преобразование моделей данных

Описанные и гл. 5–8 свойства реляционных, сетевых, иерархических, объектно-иерархических и объектно-реляционных моделей данных (многомерные модели считаем разновидностью иерархических моделей данных) возможно систематизировать и сравнить (табл. 9.1). Из таблицы видно, что ни одна из моделей не удовлетворяет полностью требованиям, предъявляемым к современным БД.

В связи с этим возникает ряд проблем, основными из которых являются: 1) преобразование моделей данных; 2) выбор модели данных и СУБД.

Обсудим эти проблемы.

Детально процедуры преобразования (отображения) рассмотрены позднее, здесь рассмотрим общую постановку задачи.

Возможные варианты преобразований [10] МД (в себя и другие модели) показаны на рис. 9.1.

Таблица 9.1

Сравнительная характеристика моделей БД

Вид модели

Достоинства

Недостатки

Иерархическая

Простота понимания

Высокое быстродействие при совпадении структур базы данных и запроса

Отношения М: М могут быть реализованы только искусственно

Могут быть избыточные данные

Усложнение операций включения и удаления

Удаление исходных сегментов приводит к удалению порожденных сегментов

Процедурный характер построения структуры БД и манипулирования данными

Доступ к любому порожденному сегменту возможен только через корневой сегмент

Сильная зависимость логической и физической моделей

Ограниченный набор структур запроса

Невозможность реализации таблиц с нелинейной структурой

Сетевая

Сохранение информации при уничтожении записи-владельца

Более богатая структура запросов

Меньшая зависимость логической и физической моделей

Возможность реализации таблиц с нелинейной структурой

Отношения М: М могут быть реализованы только искусственно

Необходимость программисту знать логическую структуру БД

Процедурный характер построения структуры БД и манипулирования данными

Возможная потеря независимости данных при реорганизации БД

Реляционная

Произвольная структура запроса

Простота работы и отражения представлений пользователя

Отделение физической модели от логической и логической от концептуальной

Хорошая теоретическая проработка

Отношения Μ : М могут быть реализованы только искусственно Необходимость нормализации данных Возможность логических ошибок при нормализации и реализации Невозможность реализации таблиц с нелинейной структурой

Объектно-

ориентированная

Неограниченный набор типов данных

Возможность реализации таблице нелинейной структурой

Послойное представление данных

Высокая скорость работы из-за отсутствия ключа

Ненужность нормализации

Легкая расширяемость структуры и ее гибкость

Повторное использование типов данных и компонент

Реализация отношений М:М

Сложность освоения модели из-за сложности структуры БД Нечеткий язык программирования Недостаточная защита данных

Нечетко проработанный одновременный доступ

Плохая обозримостт" структуры

В преобразовании выделяют трансформацию структур (схем и ограничений), определяемых ЯОД (позиция А – операции не охвачены), операций, соответствующих ЯМД (позиция Б). Следует заметить, что при ручном преобразовании МД, как это сделано в гл. 5-9, взаимооднозначного соответствия может (из-за ограничений) и не быть, поэтому на рис. 9.1 введено понятие изоморфизма – конструктивности (позиция Б).

Считаем, что отображения конструктивны, если реализация БД, соответствующая одной исходной схеме Ss, отображается в другую реализацию, соответствующую другой, целевой схеме St:

Виды преобразований

Рис. 9.1. Виды преобразований:

А – операции охвачены; Б – схемы изоморфны; В – модели одш'аковы

В общем случае это отображение – гомоморфизм. Кратко опишем возможные формы преобразования.

Реструктуризация – изменение структуры в рамках одной МД: схема отношения, включая функциональные зависимости, преобразуется в схему с теми же зависимостями.

Трансляция – проектирование схемы, когда требования приложений выражаются средствами одной модели данных, а реализация осуществляется с помощью другой модели.

Реорганизация является частным случаем реструктуризации, когда схемы Ss и St изоморфны.

Конвертирование определяется так: для данной схемы Ss, соответствующей модели Ms и ассоциированной с ней БД получить схему St, соответствующую модели Mt и ассоциированной с ней БД.

Детализируем "операционные" понятия.

Взгляд (View) представляет собой подсхемы различных пользователей в многопользовательском режиме.

Трансформация: для данной схемы Ss модели Ms найти схему St, соответствующую модели Mt, которая может быть использована для операций над БД со схемой Ss. Это может быть отображение взгляда в иерархическую и сетевую модели.

Гомогенная РБД – построение глобальной схемы из локальных (однотипных) схем, покрывающих все другие схемы.

Гетерогенная РБД – общий случай интеграции локальных БД в распределенную БД (РБД).

Остальные преобразования являются частными случаями интеграции. Из них интерес представляют трансляция, трансформация и конвертирование.

Наиболее общими являются преобразования интеграции: гомогенные и гетерогенные, подробно исследуемые позднее.

При реструктуризации схема St – результат применения к схеме Ss операций реляционной алгебры и реляционного исчисления с отображением структур и ограничений. Решение определяется специфическими ограничениями модели. В реляционной модели, например, реструктуризация не имеет особых трудностей, поскольку спецификация структур и ограничений, равно как и управление ими, разделено.

Так, любое отношение Rt степени n в схеме St есть результат функции f(Rs) той же степени η отношения Ss.

Сложнее с ограничениями (функциональными зависимостями). Пусть имеются в схеме Ss отношения: R(A, В), S(C, D) и ограничения А → В, С → D. Положим, что St:Т = RA=C • S. Тогда в St имеется зависимость А → BD.

Обратимость отображения не всегда имеет место,

S : R(A, В, С), АВ → С, С → BS,:

S = π A, C(R), Т = πB, C(R), С → В.

Функциональная зависимость АВ → С не включена в St, поскольку А, В, С не появляются в схеме одного и того же отношения. Из-за функциональной зависимости С → В соединение S и Т по С образует соединение без потерь информации (S и Т дает R), но возможность поддерживать ограничение АВ → С утрачивается.

Отметим, что совокупность правил отображений структур и функциональных зависимостей, как показано в гл. 4, обладает полнотой и надежностью: достоверные исходные данные дают достоверные результаты.

Реструктуризация может быть проведена и для других МД.

Сложность конвертирования заключается в том, что оно оперирует не виртуальными, а реальными объектами. Это имеет место, например, при создании из двух БД одной, причем операции могут осуществляться на физическом или логическом уровне.

Трансформация реляционной МД в иерархическую и сетевую показана в гл. 5-7. Такая процедура с операциями может быть использована при переходе от концептуальной модели, которая ближе всего к реляционной МД, к иерархической и сетевой МД.

 
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

Популярные страницы