Общие понятия объектно-реляционных баз данных

В конце 1996 года, компанией “Informix”, была распространена новая разработка программного продукта “Informix” Universal Server. После этого, термин “объектно-реляционные базы данных” надежно укрепился в сознании, как разработчиков программного продукта, так и среди пользователей. Разработка этого программного продукта связана с приобретением компании “Illustra” и поступлением на работу в “Informix” Майкла Стоунбрейкера. В результате слияния двух фирм и на основе основного серверного решения “Informix” Dynamic Server и СУБД “Illustra” и был получен этот программный продукт(рисунок 3).

Рисунок 3 – Хранение объектов в ОРСУБД

Объектно-реляционная модель хранения данных – это объектно-ориентированная структура, построенная на возможностях реляционной технологии, а также на достоинствах объектно-ориентированного направления[15].

Объектно-реляционная СУБД (ОРСУБД), на самом деле, является реляционной системой управления, поддерживающей все современные технологии, построенные на объектно-ориентированном методе, с применением классов, объектов и наследований, реализованные в структуре баз данных и с помощью языка запросов.

На самом деле, фирма “Illustra” была создана для коммерциализации такой СУБД, как “Postgres” разработанной при участии того же Майкла Стоунбрейкера, в Калифорнийском институте города Беркли. СУБД “Postgres” послужила основой для создания СУБД “PostgreSQL”, которая на сегодняшний день считается одной из наиболее перспективных СУБД в категории “Open Source”. Насколько известно, направление в развитии “Postgres” сопровождалось внедрением новейших идей (строго очерченная система правил, поддержка темпоральных данных и т.д.), которые были использованы на проекте Майкла Стоунбрейкера “Ingres”, еще до появления проекта “Postgres”.

Если говорить просто, то понятие ОРСУБД сопровождается следующим определением: это обычная реляционная СУБД, с возможностями расширений в области объектно-ориентированных данных. Но, те ОРСУБД, которые представлены на рынке, не относятся к классическим реляционным из-за отсутствия поддержки реляционных моделей хранения данных. Их работа основана на другой модели, поддерживаемой стандартом языка SQL. Ко всему сказанному, можно добавить, что мир объектов определен несколько расплывчато и туманно, что не позволяет утверждать об основных возможностях объектно-ориентированной архитектуры.

На основании подхода UniSQL, касающегося объектно-реляционной модели управления базой данных, следует ориентироваться на такие функции системы, которые представлены на рисунке 4.

Рисунок 4 – Основные функции ОР СУБД

Для объектно-реляционных моделей приложения разрабатывались из расчета на изменения и доступ к корпоративным данным, находящихся в таблицах, куда занесены такие типы данных, как “Integer”, “Number”, “Date” и “Char”. После появления СУБД “Oracle 8”, начали записываться в таблицы и другие типы данных, в том числе и современные “объектные”. Все эти типы являются составными элементами современного стандарта ANSI SQL:99[1].

Группой инженеров компании “Oracle” было разработано расширение SQL (в том числе DDL и DML), с новыми возможностями, предоставляемыми пользователям. К ним следует отнести[8]:

- Сохранение объектов в БД (в виде таблиц или в столбцах таблиц).

- Создание новых собственных типов и их связей, которые задаются разработчиками.

- Формирование запросов на изменение и вставку этих объектов.

С точки зрения методологии, основным локомотивом в формировании перспективного реляционного подхода и определения средств, переложенных на эталон языка SQL, является “Манифест систем баз данных третьего поколения”, который был обнародован непосредственно под управлением Майкла Стоунбрейкера в 1990 году. В этом документе были заложены 3 основных принципа систем будущего[21]:

- Наряду с классическими услугами управления базами данных, СУБД 3-го поколения обязаны гарантировать поддержку наиболее перспективных разработок.

- СУБД 3-го поколения должны состоять из СУБД 2-го поколения.

- СУБД 3-го поколения должны быть открытыми для других подсистем.

Эти основы были заложены в 13-ти технических решениях, направленных на предоставление развитой системы типов, на основе наследования и инкапсуляции. Если более внимательно посмотреть на стандарты SQL:1999 и SQL:2003, а также на возможности, которым располагают СУБД “DB2” и “Oracle”, то можно отметить, что они соответствуют всем трем принципам “Манифеста”. Проблема лишь состоит в том, насколько эти принципы являются “объектными”.

Проблемы развития ОРСУБД

В последнее время, по отношению к ОРСУБД не наблюдается каких-либо серьезных размышлений. Для тех, кто создает приложения вполне очевидно, что расширенные возможности SQL ограничиваются возможностями серверного программирования, где используются процедуры и функции хранения.

Объектно-ориентированное направление считается самым перспективным в плане решения различных классических задач исследования программного продукта. В основу философии определения объектно-ориентированной технологии заложено то, что все программное обеспечение должно создаваться на основе простых и часто повторяющихся компонентов[5].

Принято считать, что создание программного продукта и управление базами данных – это абсолютно разные направления. Философия баз данных направлена на основные понятия сохранения информации. Что касается создания программного обеспечения, то здесь присутствуют динамические процессы, связанные с тонкостями создания программ. На самом деле, с появлением 3-го поколения СУБД, эти два направления были объединены в один комплекс, для решения задач, связанных с данными и процессами, проектирующимися на эти данные[6].

Каждая фирма или компания отличается своей спецификой работы, что накладывает ограничения на работу с данными. В связи с этим, требуется так же специфическое программное обеспечение для создания условий реализации бизнес-логики предприятия и условий доступа к базам данных. Например, если на предприятии создана реляционная база данных, где хранится информация о наличии продукции на складе, то должны быть созданы условия для использования этих данных и для других бизнес-целей. Для этого необходимо создать программное обеспечение, с помощью которого и будет осуществляться контроль за наличием продукции на складах[22]. Возможно объединение нескольких складов, при помощи программы, для доступа к информации из любой точки и для любого пользователя. На основе этих данных реально осуществлять аналитические расчеты, на основе которых может осуществляться планирование и выпуск наиболее востребованных товаров. Таким образом, создав локальную сеть и соединив ее с глобальной, реально решать любые бизнес-задачи.

На рисунке 5 представлен пример объектно-реляционной модели.

Рисунок 5– Объектно-реляционная модель

Примеры ОРСУБД

«Oracle Database» – это объектно-реляционная система управления базами данных, разработанная на основе объектно-ориентированной технологии хранения информации. Ее назначение – это управление созданием и использованием баз данных.

Корпорация “Oracle” еще в июне 1997 года разработала свою первую СУБД, которая соответствовала возможностям СУБД “Oracle 7.3”. Это решение считается наиболее удачным для компании “Oracle”. А уже в СУБД “Oracle 9i” (2002 года) были предприняты шаги к расширению возможностей объектно-реляционной СУБД “Oracle 8”[11].

Как и любое другое программное обеспечение реляционной СУБД, Oracle Database построена поверх SQL, стандартизованного языка программирования, который используют администраторы баз данных, аналитики данных и другие ИТ-специалисты для управления базами данных и запроса данных, хранящихся в них.

 Oracle Database использует структуру столбцов и столбцов, которая соединяет связанные элементы данных в разных таблицах друг с другом; В результате пользователям не нужно хранить одни и те же данные в нескольких таблицах для удовлетворения потребностей обработки. Реляционная модель также предоставляет набор ограничений целостности для поддержания точности данных; Эти проверки являются частью более широкого соблюдения принципов атомарности, согласованности, изоляции и долговечности, которые все вместе называются свойствами ACID, и предназначены для обеспечения надежной обработки транзакций базы данных.

С архитектурной точки зрения сервер базы данных Oracle включает в себя базу данных для хранения данных и один или несколько экземпляров базы данных для управления файлами, содержащимися в базе данных. Базы данных имеют сочетание физических и логических структур хранения. Физические структуры хранения включают файлы данных, управляющие файлы, содержащие метаданные о базе данных и онлайн-файлах повторного журнала, которые документируют изменения данных. Логические структуры хранения включают блоки данных; Экстенты, которые группируют логически смежные блоки данных; Сегменты, которые представляют собой множества экстентов; И табличные пространства, которые служат логическими контейнерами для сегментов.

“PostgreSQL” – это наиболее развитая ORDBMS система в мире и считается реальной альтернативой различного рода коммерческим базам данных.

 “PostgreSQL” работает на применении индексов, интеллектуальном формировщике запросов, тонкого механизма блокировок, системами управления буферами памяти и кеширования, отличной масштабируемостью, в условиях огромной конкуренции[2].

“Informix” – это представительница семейства систем управления реляционными базами данных, разработанных фирмой IBM. “Informix” считается флагманом среди СУБД IBM, предназначенных для онлайновой процедуры обработки транзакций (OLTP), а также, как программный продукт, подходящий для решения задач интегрирования.

В последней версии 11.7 были внесены некоторые нововведения. К ним следует отнести: новый подход в обработке контрольной точки, а также возможность создания независимых дополнительных серверов в репликации. Кроме этого, образовался абсолютно новый уровень изоляции – LAST COMMITTED READ, который дает возможность получить самую последнюю принятую версию строк, в условиях, когда какой-либо другой параллельный сеанс пытается осуществить блокировку на уровне строк[3].

Этот раздел посвящён понятиям, касающимся объектно-реляционных баз данных, принципов их построения, основные рабочие функции, перспективы развития на будущее и примеры уже разработанных и действующих систем управления базами данных.