Навигационные базы данных

Навигационная парадигма опирается все на тот же аппарат табличного представления данных, где имя колонки соответствует имени атрибута, строка — совокупности свойств некоторой сущности, выступающей в качестве атомарной на данном уровне описания. На следующем уровне описания этой же сущности атрибут может быть раскрыт с подобающей степенью детализации, но главное: описание будет вновь доведено до атомарного уровня — в противном случае все ухищрения лишены какого бы то ни было смысла. Процесс построения описательной структуры навигационной БД связан с процедурой поэтапной декомпозиции свойств сложного объекта в некоторой плоскости отношений (отношения включения, подчинения и т. д.). Так, протоколируя процесс последовательной разборки автомобиля и записывая после разборки некоторого узла или агрегата перечень деталей и крепежных элементов (с указанием их спецификации), можно синтезировать структуру описания, схожую со структурой навигационной базы данных.

Изучение такой БД может дать информацию о «конструкции», а вернее, о композиции и характеристиках объектов, описания которых хранятся в ней. То есть, разобранный автомобиль можно собрать вновь, не копаясь в баночках с разнокалиберными винтиками и шпунтиками. В случае ведения протокола разборки автомобиля в реляционной базе данных, пришлось бы бегать с каждым болтом от ведерка с болтами к агрегату — проверять, не подойдет ли... — Хорошо еще, что эта работа возложена на плечи СУБД. Связи в навигационных БД установлены жестко — «открыть» новую вам не даст СУБД, заявив о попытке нарушить существующую схему отношений. Внести коррективы в систему отношений можно лишь взаимодействуя с СУБД в качестве разработчика.

Очевидно, что подобные БД могут применяться во многих отраслях, где требуется высокое быстродействие, где анализ связей уже завершен, а его результаты признаны удовлетворительными. По некоторым своим свойствам навигационные БД довольно близки к идеологии системного подхода, однако многообразие связей и отношений здесь даже теоретически не может быть учтено во всей своей полноте. Опять же, примитивные интерфейсы, используемые для отображения данных, зачастую предоставляются средствами СУБД (это плюс), но при попытке их усложнения или усовершенствования приходится обращаться к прикладным программам, размещаемым на рабочем месте клиента. С другой стороны все эти отношения могут быть сымитированы в реляционных СУБД, а значит, разработчик, имеющий опыт работы только с одним типом СУБД, оказывается способен создавать БД как классического реляционного типа, так и псевдо-навигационного типа (что потребителю выливается в необходимость приобретения более высокопроизводительного компьютерного оборудования, но удешевляет стадию разработки).

ОБЪЕКТНЫЕ БАЗЫ ДАННЫХ

Мы уже рассмотрели реляционные и навигационные БД, но ни те, ни другие не были признаны нами в качестве средства хранения данных, отвечающего потребностям ИАР и сущности системного подхода (это не значит, что они вообще не могут быть эффективно использованы при ведении ИАР). Еще одной парадигмой построения баз данных, наследующей свойства навигационных баз данных, является парадигма объектных баз данных. Парадигма объектных баз данных по своей сути близка идеологии имитационного моделирования: для описания объектов учета такие БД используют комплекс компонент описания, обеспечивающий учет не только атрибутов объекта, но и системных связей, их параметров, правил комбинирования, проверки допустимости значений и так далее. В классическом варианте объектных БД объекты идентифицируются по именному принципу, их свойства определяются набором общих (свойственных родительскому классу) и частных (свойственных данному экземпляру объекта или производному классу) характеристик. Чрезвычайно полезными механизмами, введенными в модель объектных БД, являются механизмы наследования и переопределения свойств объектов и классов. Чтобы проиллюстрировать этот механизм, приведем следующие утверждения в «объектном стиле»: «Книга — есть документ, отличающийся тем, что носитель символьных данных объединен в блок. Свиток — есть документ, отличающийся тем, что носитель символьных данных представляет собой скрученную в рулон широкую ленту». Как видим, понятия введены на основе использования ранее введенных понятий-классов верхнего уровня «документ» и «носитель символьных данных», за счет чего упрощено описание производных понятий (а термины и понятия, естественно, могут выступать в роли объектов хранения).

Своим бурным развитием объектные базы данных обязаны человеческой лени (как двигателю прогресса), системному анализу, языку программирования Си и, в первую очередь — системам автоматизированного проектирования, использовавших такие способы описания для представления информации об элементной базе проектирования (микросхемах, транзисторах и т. д.). Свойства таких элементов было удобно описывать с применением методов наследования и переопределения свойств и техники стратификации: отдельно — логические функции элемента, отдельно — описание габаритных параметров, отдельно — временные и частотные характеристики, отдельно — параметры входных и выходных сигналов (уровни нуля и единицы, амплитудно-частотная характеристика и т. д.). В результате комбинирования элементов, описанных таким образом, еще на стадии разработки устройства выявляются грубые ошибки проектировщика, смоделированы и рассмотрены эпюры сигналов в контрольных точках и так далее. По существу одновременно с проектированием устройства синтезировалась имитационная модель проектируемого устройства. Естественно, что как бы ни была многообразна элементная база, используемая для разработки электронных устройств, количество уникальных имен было конечным, а задача идентификации конкретного элемента могла решаться, например, по реализуемой им логической функции, что не требовало высокого развития логического аппарата поиска данных.

Постепенно приходило понимание того, что подобный подход приемлем и при описании объектов другой природы, в том числе, и людей, выступающих в фиксированных (заданных некими регламентами, например, должностными инструкциями) ролях. То есть, всего того, что может рассматриваться в качестве объекта, принадлежащего к некоторому классу и обладающего собственными и системными свойствами, для которого определены нормативные способы манипулирования им, его нормативное поведение и иные характеристики.

Еще одним полезным свойством объектных технологий является то, что данные, описывающие объект учета, могут быть сопровождены и информацией об интерфейсе их представления. Например, в качестве одного из атрибутов при описании микросхемы в системах автоматизированного проектирования (САПР) использовалось описание ее графического начертания. Однако это было только начало, поскольку метод отображения начертания был реализован в оболочке САПР. Позже, за счет унификации языков программирования и графических интерфейсов операционных систем, стало возможным и совместное хранение данных с описаниями методов их отображения и обработки. Это позволяет при получении исполнительной системой комбинированного блока данных и формализованных описаний алгоритмов их обработки, воспользоваться теми процедурами, которые позволяют корректно обрабатывать и отображать именно этот экземпляр или класс данных. То есть, на момент получения данных их потребитель может в принципе не располагать методами и программами обработки данного класса данных, а все изменения в методах обработки данных, автоматически станут доступны их потребителям. Такая идеология рассматривается как наиболее перспективная, в ее русле разработаны языки гипертекстовой разметки SGML, XML, HTML, MathML, языки программирования Java Script, Java и ряд иных языков программирования и управления представлением данных, разработанных в последние годы.

Однако, основной бич объектных баз данных — система именования объектов. Да, вы можете получить и изучить иерархию объектов и классов, схему наследования и переопределения свойств для конкретного класса объектов хранения, но этого мало... Поскольку основным идентификатором объекта является его имя, а не свойства (!), манипуляция экземплярами классов затруднена: это уже не таблицы, а более сложные структуры данных. А значит, решение исследовательских задач, связанных со сравнением свойств объектов, в таких БД затруднено (ведь речь идет уже не о сравнении величин, а о сравнении объектов, структура которых может и различаться). А сами объектные базы данных в большей степени пригодны для решения задач синтеза, то есть, работ типа проектирования, но не для анализа. Хотя, если рассматривать ИАР как целостный цикл работы с информацией, то становится понятно, в чем именно заключается привлекательность объектных баз данных с точки зрения аналитика — они представляют собой инструмент подготовки и проведения имитационного моделирования и проверки гипотез. Но, к сожалению, классические объектные БД не могут выступать в роли инструмента анализа, проводимого по схеме восхождения от общего к частному и обратно.

Жаль... А ведь как привлекательна идея «данные, модели и методы в одном флаконе»! Так и хочется спросить: «Девушка, а у вас такого же, но с перламутровыми пуговицами не найдется?». Что ж, Технология — девушка запасливая: есть у нее и «с перламутровыми»...

Поиски путей согласования системного подхода с компьютерными технологиями хранения, поиска и обработки данных привели к разработке еще двух технологий: объектно-реляционной модели организации хранения данных и модели гетерогенных хранилищ данных (или хранилищ данных — Data Warehouse). Однако по порядку...