Історія розвитку технологій баз даних

Якщо спробувати стисло прослідити історію розвитку технологій баз даних, то в ній можна виділити декілька важливих етапів.

60-ті роки характеризуються народженням перших ідей, а також формуванням основ методології побудови систем баз даних, яка незабаром стала грати ключову роль в розробці інформаційних систем самого різного призначення. Великий внесок належить тут Робочій групі з баз даних CODASYL (CODASYL DBTG) і низці комітетів цієї організації, головною заслугою яких прийнято рахувати створення повного комплексу мовних специфікацій СУБД, заснованих на мережевій моделі даних. Проте, без сумніву, не менш важливу роль зіграли запропоновані ними цілісна архітектурна концепція систем управління базами даних, а також ряд важливих принципів організації і функціонування таких систем (управління доступом, захист цілісності даних, адміністрування даними, процедури баз даних - прообраз тригерів в SQL, принципи побудови інтерфейсів прикладного програмування СУБД і т.п.).

70-ті роки слід розглядати як час зародження реляційних технологій і накопичення досвіду їх практичної реалізації. Вже на початку 70-х років, услід за публікацією основоположної статті Е. Кодда про реляційну модель даних був реалізований ряд ранніх систем - MacAIMS, IS/1 (згодом названа PRTV), RANDEZVOUS і ін. Дещо пізніше були здійснені широко відомі крупні наукові проекти і створені дослідницькі прототипи функціонально розвинутих реляційних СУБД, перш за все System R (компанія IBM Corp.) і Ingres (Каліфорнійський університет, Берклі). Були створені реляційні мови SQL і QBE - основа майбутніх програмних продуктів масового вживання. Великий вплив на подальші процеси розвитку мали також проведені в цей період „розвідувальні” дослідження Робочої групи по базах даних ANSI/X3/SPARC (1975). Ця робота поклала початок активної діяльності зі стандартизації в галузі баз даних, викликала необхідність переосмислення концепції моделі даних, стимулювала появу нових архітектурних підходів. На їх основі почалися дослідження в області розподілених систем і відображення моделей даних. Були створені нові моделі, що дозволяють „утримувати” більше семантики. До їх числа відносяться створена П. Ченом модель „сутність-зв’язок” (1976), розширена реляційна модель Э. Кодда RM/T (1979) і ін. Перша з цих моделей дотепер займає одну з ключових позицій в інструментальних засобах проектування баз даних, друга - зробила великий вплив на розвиток класичного реляційного підходу.

80-ті роки, безумовно, стали етапом становлення і досягнення домінуючого положення реляційних систем. З появи в 1979 році системи Oracle почалося швидке зростання числа реалізацій комерційних реляційних програмних продуктів для різних програмно-апаратних платформ. Еволюційним шляхом продовжувався розвиток їх функціональних можливостей. Діяльність зі стандартизації мови SQL (перший її стандарт був прийнятий ANSI в 1976 році) неабиякою мірою сприяла остаточному переважанню реляційних СУБД на ринку програмного забезпечення систем баз даних. До початку 90-х років був створений цілий спектр високопродуктивних SQL-серверів баз даних, що отримали широке використання для створення інформаційних систем різноманітного призначення. Велика увага стала надаватися розвитку розподілених систем, зокрема, на основі локальних обчислювальних мереж. Була запропонована архітектурна концепція „клієнт-сервер”. Виникли технології систем баз даних на платформі персональних комп’ютерів.

Реляційна технологія відбулася. Проте вже тоді існувало, і з розвитком апаратурних можливостей розширювалося коло додатків, для яких ця технологія була неадекватною. Прикладами можуть служити мультимедійні додатки, системи, що оперують просторово-часовими даними, системи автоматизації проектування, CASE-системи і т.п. В реляційних СУБД відсутні, наприклад, необхідні для таких додатків, засоби визначення нових типів даних користувачем, моделювання поведінки сутностей предметної області, підтримка багатоверсійності екземплярів даних і схеми.

Разом з тим багато розробників інформаційних систем були вимушені відмовлятися від використовування типових СУБД загального призначення у зв’язку з їх „надлишковістю”. Ядро комерційних систем, що поставляються, зазвичай є монолітним. Воно часто виявляється функціонально надлишковим в конкретному застосуванні і тим самим вимагає надмірних (щодо таких застосувань) ресурсів. Можливості вибору потрібної конфігурації ядра типової системи самим користувачем і конструювання „полегшеної СУБД", спеціально орієнтованої на даний додаток і такої, що не вимагає зайвих ресурсів, як правило, не передбачаються.

З цих причин у ряді провідних наукових центрів, стурбованих подальшою долею реляційних систем баз даних, в другій половині 80-х років був зроблений ряд дослідницьких проектів, задача яких полягала в пошуку шляхів подолання вказаних труднощів. Основну увагу в них надавалося питанням міграції в середовища, засновані на об’єктній парадигмі, розширюваності підтримуваної системи типів даних і гнучкого конфігурування СУБД. Рішення всіх цих проблем дозволило б адаптувати нові системи до потреб нетрадиційних додатків. Особливо помітний вплив на подальший розвиток надали проекти Postgres (M. Стоунбрекер, Каліфорнійський університет, Берклі), Starburst (Би. Ліндсей, Л. Хаас і ін., IBM Almaden Research Center), EXODUS (M. Кері, Д. Девітт, Вісконсинській університет), Genesis (Д. Баторі, Техаський університет, Остін). Саме ці проекти великою мірою визначили функціональні можливості, що з’явилися в другій половині 90-х років, серверів баз даних нового покоління, створених провідними виробниками програмних продуктів для систем баз даних.

З початку 90-х років. спостерігається особливо помітне пожвавлення в розвитку, як теоретичних досліджень, так і практичних технологій розробки систем баз даних і інформаційних систем. Активізувалася і індустрія програмного забезпечення, призначеного для цих цілей. Важливими стимуляторами прогресу тут стали значні досягнення в розвитку концепцій відкритих систем, стрімкі кроки у вдосконаленні обчислювальних мереж і глобальних телекомунікацій. Були створені і почали активно використовуватися технології проектування програмного забезпечення засновані, як правило, на об’єктному підході.

Безперечний вплив на вказані процеси мав також розвиток Інтернет і реалізація в його середовищі проекту глобальної гіпертекстової інформаційної системи - відомої „всесвітньої павутини”. Був накопичений значний власний потенціал в теорії і технологіях баз даних, перш за все в аспектах архітектури систем і в моделюванні даних. Нарешті, в даний період був розроблений і встановлений цілий спектр індустріальних і офіційних міжнародних стандартів, що отримав широке визнання.

 

Ухвалення стандарту SQL-92 додало новий імпульс розвитку реляційних систем. В той же час в 90-ті роки, були зроблені значні кроки для забезпечення практичного використовування об’єктного підходу в області баз даних. Це відбувалося у значній мірі під впливом успішного практичного втілення об’єктно-орієнтованої парадигми в системах програмування, що отримали масове розповсюдження. Опублікований в 1989 році широко відомий Маніфест об’єктно-орієнтованих систем баз даних підтвердив думку наукового співтовариства про актуальність об’єктного напряму в області баз даних. Оскільки в маніфесті були сформульовані бажані характеристики об’єктно-орієнтованих систем, він визначив тим самим основні напрями їх розвитку. Консорціум ODMG прийняв ряд версій стандарту об’єктних баз даних (поточна версія цього стандарту ODMG 2.0 була опублікована в 1997 році). Були створені „чисто” об’єктні програмні продукти (Objectivity/DB, GemStone, ObjectStore, O2, POET, Omniscience, Versant і ін.), що різною мірою відповідають вказаному стандарту. Разом з тим почався еволюційний процес „об’єктивізації” провідних реляційних СУБД. „Універсальні сервери баз даних”, що з’явилися в 1996 - 1997 роках (нові версії популярних систем Informix, DB2, Oracle) стали об’єктно-реляційними. Їх важливою особливістю є підтримка розширюваної системи типів даних.

В даний період почалися також інтенсивні розробки крупних корпоративних інформаційних систем, заснованих на нових підходах і новому інструментарії. З’явилися можливості ефективної інтеграції систем баз даних в середовище Інтернет, для корпоративних систем були запропоновані технології Інтранет. Отримали розвиток і стали широко використовуватися ідеї архітектури проміжного шару, а також компонентні підходи до формування інформаційних ресурсів і розробки програмного забезпечення.

Багато досягнень в розвитку технологій баз даних на всіх етапах їх розвитку, звичайно, стали можливими тільки завдяки значному прогресу в області обчислювальної техніки і телекомунікацій (нова архітектура, наприклад системи з масовим паралелізмом, істотне підвищення продуктивності процесорів, вдосконалення запам’ятовуючих пристроїв, успіхи в розробках обчислювальних мереж і глобальних комунікацій, створення персональних комп’ютерів і мобільних комп’ютерних середовищ і т.д.).

Отже, сьогоднішні технології баз даних є вельми обширною і надзвичайно розгалуженою сферою, як в частині їх власних можливостей, так і відносно різноманіття додатків.

Деякі сміливо оголошені прогнози часто виявлялися некоректними. Так, наприклад, вельми привабливими в кінці 70-х років були дослідження в області машин баз даних - спеціалізованих процесорів, які обслуговують специфічні потреби управління даними інформаційної системи значною мірою тим же способом, яким традиційні комунікаційні процесори обслуговують потреби в області комунікацій. Написана в 1983 році стаття „Машини баз даних: ідея, час якої пройшов? Критика майбутнього машин баз даних” передбачала кончину машин баз даних. Проте успіх систем баз даних з високим рівнем паралелізму „спростовує передбачене в статті 1983 року зникнення машин баз даних”. Такі зовнішні чинники, як переважання реляційної моделі даних (що було важко собі уявити в 1983 році, коли реляційні програмні продукти тільки почали з’являтися) і придатність реляційних запитів для паралельного виконання, сприяли спростуванню передбаченої кончини машин баз даних.