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 реляционых систем. Во-первых, сама реляционная модель ограничена в представлении данных:

• Как мы уже видели (см. п.5.5.3) 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 автоматизироваанного 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 релизации 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 вводити 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 соотвествии 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. В следующих разделах мы рассмотрим некоторые способы преодоления указанных недостатков. Кроме того, много полезной информации содержится в следующих публикациях:

Литература:

• Д.Васкевич Кризис баз данных и проблема выбора: повестка дня до 2001 года. СУБД N1, 1995
• С.Д.Кузнецов Направления исследований в области управления базами данных: краткий обзор. СУБД N 1, 1995
• А.Зильбершатц, М.Стоунбрейкера, Дж.Ульман Базы данных: достижения и перспективы на пороге 21-го столетия. СУБД N 3, 1996

Постреляционные СУБД.

Постреляционная модель данных представляет собой расширенную реляционную модель, в которой отменено требование атомарности атрибутов. Поэтому постреляционную модель называют "не первой нормальной формой" (NF2) или "многомерной базой данных". Она использует трехмерные структуры, позволяя хранить в полях таблицы другие таблицы. Тем самым расширяются возможности по описанию сложных объектов реального мира. В качестве языка запросов используется несколько расширенный SQL, позволяющий извлекать сложные объекты из одной таблицы без операций соединения.

Существует несколько коммерческих постреляционных СУБД, более подробные сведения о них можно получить на веб-серверах фирм-производителей. Пожалуй, самыми известными из них являются системы Adabas, Pick и Universe.

Литература:

• Т.В. Грачева ADABAS - основа технологий SOFTWARE AG. СУБД N 2 1995
• Л.Л. Винокуров, Д.В. Леонтьев, А.Ф. Гершельман СУБД ADABAS - основа универсального сервера баз данных. СУБД N2, 1997
• Т.Г. Лаврентьева, И.Г. Шабаев UNIVERSE - Развитие реляционных стандартов. СУБД N 2 1995
• Е.К. Ким, И.Г. Шабаев, В.А. Бычков Проектирование трехмерных баз данных в СУБД uniVerse. СУБД N 3 1996
• Д.Рамодин Многомерный мир базы данных. Мир ПК, N 3, 1997