Реляционная модель данных

Реляционная модель впервые была предложена Э. Ф. Коддом (Е. F. Codd) в 1970 году в его основополагающей статье "Реляционная модель данных для больших совместно используемых банков данных". В настоящее время публикацию этой статьи принято считать поворотным пунктом в истории развития систем баз данных, хотя следует заметить, что еще раньше была предложена модель, основанная на множествах. Цели создания реляционной модели формулировались следующим образом:

• Обеспечение более высокой степени независимости от данных. Прикладные программы не должны зависеть от изменений внутреннего представления данных, в частности от изменений организации файлов, переупорядочивания записей и путей доступа.

• Создание прочного фундамента для решения семантических вопросов, а также проблем непротиворечивости и избыточности данных. В частности, в статье Кодда вводится понятие нормализованных отношений, т.е. отношений без повторяющихся групп. (Процесс нормализации обсуждается в лекции №05, 06)

• Расширение языков управления данными за счет включения операций над множествами.

Хотя интерес к реляционной модели обусловлен несколькими разными причинами, все же наиболее значительные исследования были проведены в рамках трех проектов с очень разной судьбой. Первый из них разрабатывался в конце 1970-х годов в исследовательской лаборатории корпорации IBM в городе Сан-Хосе, штат Калифорния, под руководством Астрахана (Astrahan), результатом чего стало создание системы под названием "System R", являвшейся прототипом истинной реляционной СУБД. Этот проект был задуман с целью получения реальных доказательств практической применимости реляционной модели посредством реализации предусматриваемых ею структур данных и операций. Этот проект также зарекомендовал себя как важнейший источник информации о таких проблемах реализации, как управление транзакциями, управление параллельной работой, технология восстановления, оптимизация запросов, обеспечение безопасности и целостности данных, учет человеческого фактора и разработка пользовательского интерфейса. Выполнение проекта стимулировало публикацию многих научно-исследовательских статей и создание других прототипов реляционных СУБД. В частности, работа над проектом System R дала толчок проведению следующих важнейших разработок:

• создание языка структурированных запросов SQL (это название произносят либо по буквам "S-Q-L", либо (иногда) с помощью мнемонического имени "See-Quel"), который с тех пор приобрел статус формального стандарта ISO (International Organization for Standardization) и в настоящее время является фактическим стандартом языка реляционных СУБД;

• создание различных коммерческих реляционных СУБД, которые впервые появились на рынке в конце 1970-х и начале 1980-х годов, таких как DB2 и SQL/DS корпорации IBM, а также Oracle корпорации Oracle Corporation.

Вторым проектом, который сыграл заметную роль в разработке реляционной модели данных, был проект INGRES (Interactive GRaphics REtrieval System), работа над которым проводилась в Калифорнийском университете (город Беркли) почти в то же самое время, что и над проектом System R. Проект INGRES включал разработку прототипа реляционной СУБД с концентрацией основного внимания на тех же общих целях, что и проект System R. Эти исследования привели к появлению академической версии INGRES, которая внесла существенный вклад в общее признание реляционной модели данных. Позже от данного проекта отпочковались коммерческие продукты INGRES фирмы Relational Technology Inc. (теперь INGRES II фирмы Computer Associates) и Intelligent Database Machine фирмы Britton Lee Inc.

Третьим проектом была система Peterlee Relational Test Vehicle научного центра корпорации IBM, расположенного в городе Петерли, Великобритания [305]. Этот проект был более теоретическим, чем проекты System R и INGRES. Его результаты имели очень большое и даже принципиальное значение, особенно в таких областях, как обработка запросов и оптимизация, а также функциональные расширения системы.

Коммерческие системы на основе реляционной модели данных начали появляться в конце 1970-х - начале 1980-х годов. В настоящее время существует несколько сотен типов различных реляционных СУБД, как для мэйнфреймов, так и для персональных компьютеров, хотя многие из них не полностью соответствуют точному определению реляционной модели данных. Примерами реляционных СУБД для персональных компьютеров являются СУБД Access и FoxPro фирмы Microsoft, Paradox фирмы Corel Corporation, InterBase и BDE фирмы Borland, а также R:Base фирмы R:Base Technologies.

Благодаря популярности реляционной модели многие нереляционные системы теперь обеспечиваются реляционным пользовательским интерфейсом, независимо от используемой базовой модели. Основная сетевая СУБД, система IDMS фирмы Computer Associates, теперь называется CA-IDMS/SQL и поддерживает реляционное представление данных. Другими СУБД для мэйнфреймов, в которых поддерживаются некоторые реляционные компоненты, являются Model 204 фирмы Computer Corporation of America и ADABAS фирмы Software AG.

Кроме того, позже были предложены некоторые расширения реляционной модели данных, предназначенные для наиболее полного и точного выражения смысла данных, для поддержки объектно-ориентированных понятий, а также для поддержки дедуктивных возможностей.