Проблемы реляционной модели БД

Классификации БД

Нереляционные модели данных

Модель данных — это система типов данных, типов связей между ними и допустимых видов ограничений целостностей, которые могут быть для них определены.

DM=<D(заданное множество, носитель структуры), R(конечный набор отношений в котором могут находиться элементы множества или типовая характеристика структуры), A(ограничительные условия накладываемые на отношения и аксиомы структур)>

I. По взаимодействию концептуальной модели данных и системы БД.

1. модель данных отстутствует = то есть невозможно сделать априорные(до опыта) предположения ни о концептуальной моделе данных, ни об отношениях моделиb данных. Примеры: тексты(научно художественная литература), фотографии и другие медиа данные. Разумеется какая то структура в этих массивах есть, однако эта структура на сегодняшний день не поддается конструктивному математическому описанию. Такие объекты хранятся целиком - это тексто-графические или инфо-логические БД. Из текстов предварительно извлекаются мета-данные — это поисковые, информационно-справочные системы:

I.1.1. Индексирование (набор ключевых слов)

I.1.2. Аннотирование (краткая информация)

I.1.3. Рубрицирование (сам автор пишет, только ему известно)

I.1.4. Тегирование (название фоток)

2. Модель данных существует, но она в каком-либо смысле малоинформативна для построения БД. (Иначе это - база слабо структурированных данных или семантические сети).

Различные варианты размеченных гипертекстовых и гипермедийных БД. (здесь имеется некоторая информация о частичном порядке внутри совокупности массивов данных, но нет информации об отношении между элементарными данными внутри массива.) Пример реализации — XML. Проблема состоит в том, что мы не знаем или априорно не можем предположить типы связей.

3. Модель данных существует, но она описана частично синтаксически, а частично семантически (т. е. по смыслу и требует для машинной обработки креативного участия программиста). Пример: файловые системы хранения.

4. На синтаксическом уровне т. е. формально существует полноценная модель данных (объкты заданны, связи между ними установленны и типизированы), эта модель известна системе БД. Это называется факто-гафические или дата-логические. Пример: различные отношения в хорошем определенном бизнесе.

I.4.1. Иерархические БД

I.4.2. Релфционные БД

I.4.3. Сетевые БД

5. Модель данных задана, но она объектная

I.5.1. Объектные БД

I.5.2. Объектно-реляционные БД

Синтаксическая модель данных описана не только экстенсионально (как набор фактов), но и интенсионально (как процедуры логического вывода).

6. Логические БД. Основной реалией модели данных является отдельный факт. Факт — это привязанное ко времени событие в предметной области, определяемое сравнительно небольшим набором параметров. Система OLAP.

I.6.1. Факты являются справочными данными, доступными только для чтения и не изменяются с течением времени при этом таблицы фактов имеют огромный размер по стравнению с таблицами размерности (это называется хранилище данных или банка данных (схема звезда или схема снежинка)).

I.6.2. Возможно оперативное агрегирование фактических данных по любым размерностям или их совокупностям (это называется многомерная модель данных или система OLAP).

II. Классификация по возможности поддержки параллельной работы.

1. Однопользовательские базы и многопользовательские базы.

2. Территориально централизованные и территориально распределенные.

III. Историческая (по истории введения в практику построений информационных систем)

1. До СУБД

III.1.1. файловые системы

III.1.2. БД 1-ого поколения — 2-ух уровневые, иерархические и сетевые.

III.1.3. 2-ого поколения - 3-ех уровневые, реляционные.

III.1.4. 3-его поколения — объектные, объектно-реляционные, симантическое моделирование данных.

Реляционная модель ориентируется на следующие структуры данных:

· Данные характеризуются небольшим количеством типов, каждый из которых представлен большим количеством экземпляров.

· Поддерживаемая бизнес-модель полностью известна к началу БД и не меняется сильно.

Сильные стороны РБД:

· Строгое теоретическое обоснование, на базе логики предикатов первого порядка.

· Наличие декларативного языка SQL, являющегося де-факто языком.

· Обеспечение независимости от данных: можно создать пустую структуру и потом закладывать в нее данные.

· Пригодность для систем интерактивной обработки транзакций.

· Простота в освоении, наглядность.

Источники проблем РБД - слабые стороны:

1. Неадекватное представление сущности реального мира. Процесс нормализации обычно приводит к созданию таблиц-связок, т.е. отношений не существующих в реальном мире  появляется проблема в большом количестве операций соединения.

В РБД не существует механизма установления различия между разными типами данных. Пример: «имеет, владеет, управляет» выражаются единым смыслом «имеет». Это означает, что реляционная модель семантически перегружена.

2. Слабая поддержка ограничений целостности, в частности, корпоративных ограничений.

3. Однородная структура данных. Такая структура является слишком жесткой и не позволяет представить объекты реального мира с большим уровнем вложенности.

4. Ограниченный набор операций.

5. Сложности при обработке рекурсивных запросов. Рекурсии не возможно выполнить только на основании ограниченного количества операций, а циклов в РБД нет.

6. Из 3, 4, 5 следует, что реляционная модель – плоская модель, она не поддерживает вложенности и иерархии

7. Отсутствие длительных, уникальных и динамически изменяемых транзакций

8. Не гибкая структура БД.

Для решения рассмотренных проблем существует 2 пути:

1. Использование чисто объектной модели данных.

2. Решение реляционной модели объектных возможностей.