Глава 11. Направления развития концепций и систем обработки данных
11.1. Еще раз о проектировании и реализации систем баз данных
Приведем из [7] обзор проблем, связанных с реальностью проектирования и использования систем баз данных.
Прежде всего, необходимо отметить, что многое из классических подходов и методов на практике не используется или используется плохо. В первую очередь, это относится к использованию формализованных методов и моделей, если только они не входят в используемую модель данных непосредственно, а должны применяться проектировщиками для получения и верификации высокого качества проектных решений. Например, полная процедура нормализации высоких степеней и минимизации набора отношений не проводится или проводится редко ввиду ее громоздкости и высоких требований к квалификации проектировщика; оптимизация размещения БД на устройствах внешней памяти и по сети проводится "на глазок". В последнее время значительно меньше внимания уделяется и инструментальным средствам автоматизации физического проектирования БД, включая математическое и натурное моделирование характеристик, в том числе, распределенных БД.
Это объясняется несколькими, отчасти субъективными, причинами:
- громоздкостью методов, используемых в рамках "каскадной" схемы, в условиях практической невозможности обеспечить устойчивость больших интегрированных решений в мире с постоянно меняющимися требованиями к информационным системам;
- высокими требования к квалификации проектировщиков в области теоретических основ классического проектирования БД;
- относительной легкостью выполнения реорганизации логической и физической структуры БД в современных СУБД, что зачастую становится одной из ловушек для проектировщика.
Существенны и ограничения, свойственные классическим методам. Классические модели и методы ориентировались на организацию хранения и обработки хорошо структурированных данных, чему отвечало понятие "атрибута" как свойства объекта, представляемого атомарным элементом данных. Именно вследствие этого, как отмечалось ранее, документальные БД выделились в особый тип баз данных.
Спустя годы и десятилетия после объявления своих классических моделей и концепций классики в явном виде указали на их ограниченность. Так, в [25] было признано, что "при обсуждении моделирования семантики данных акцент делается на структурные аспекты в ущерб аспектам обработки. Структура без соответствующих операций или подразумеваемых методов подобна анатомии в отсутствии физиологии". А в [26] отмечается, что "...обладание большой корпоративной БД имеет маленькое значение, если конечные пользователи не имеют возможностей легко синтезировать необходимую информацию из этих запасов данных". Проектирование БД (и ИС в целом) по классическим правилам полноты и целостности часто стало признаваться практически бессмысленным. "К 1990 году почти все аспекты стандартной процедуры работы с информационными технологиями были оспорены, и вычислительные архитектуры вырвались из-под контроля. ... Стандарты программирования размывались, а понятие неизбыточных, непротиворечивых, высококачественных данных годилось разве что для груды хлама" [16].
Вместе с тем становились значимыми новые причины появления новых требований. Глобальность компьютерных коммуникаций и падение удельной стоимости средств вычислительной техники привели ко многим новым возможностям. Список типов хранимых и обрабатываемых данных расширился до пределов, определяемых самым общим нормативным значением понятия "данное". В базы данных включаются не только неформатированные элементы и полнотекстовые фрагменты: успешно создаются и широко используются мультимедийные, геоинформационные и другие БД. Более того, новые возможности ИТ привели к увеличению рыночных возможностей и требований потребителей, как следствие - к резкому усилению конкуренции в различных отраслях промышленности и услуг. Это в свою очередь стимулировало появление технологии бизнес-реинжиниринга [27] и строительство киберкорпораций [15]. Эти подходы ориентированы, в первую очередь, на осуществление радикальных изменений в организации основной деятельности предприятий и, в частности, на резкое снижение затрат времени, числа работников и других ресурсов; глобализацию работы с клиентами и партнерами в любой точке мира, в том числе в режиме 24*365; увеличение мобильности персонала - снабжение работника всеми возможностями для самостоятельного получения конечного результата и ориентацией на будущие потребности клиента.
Новые требования к архитектуре корпоративных ИС и, как следствие - новые требования к корпоративным БД должны рассматриваться как интеграция трех составных частей: требований бизнес-реинжиниринга, человеческого фактора и методов новых ИТ. Реальное объединение этих трех составных частей, каждая из которых приобрела в 90-е годы качественно новое наполнение, включает следующие требования:
- обеспечение максимальных возможностей для каждого работника, то есть поддержка выполнения всех бизнес-функций тем самым работником, который и получает конечный результат;
- использование архитектуры и программных средств хранилища данных, средств Оперативной Аналитической Обработки Данных (OLAP), применение средств быстрой разработки приложений (RAD), средств поддержки принятия решений (DSS) на основе хранилища данных, OLAP и RAD/EIS; применение средств DSS на основе анализа БД прецедентов, а также методов логического вывода, нейронных сетей и др.;
- предложение единого интерфейса пользователя для работы с разными компонентами данных и приложений
- разработка концепции и структуры корпоративной базы данных для новой ИС, реализация структуры БД, предполагающая снятие (существенное уменьшение) ограничений на ее развитие, в том числе, при смене функций или функциональных компонентов обработки информации; применение методов компонентного проектирования БД
- постоянная актуализация понятийной модели деятельности предприятия для учета новых понятий, возникающих при изменении прикладных компонент на функционально сходные и при изменении видов деятельности предприятия, и построение на этой основе новых интерфейсов между компонентами ИС;
- динамическое администрирование фрагментами распределенной корпоративной БД при изменении частоты их использования, при модификации их структуры и при изменении их размещения.
Объединение требований к динамике и разнообразию типов информационных потоков, обрабатываемых в ИС, с учетом роста их объемов и требований к разнообразию методов обработки позволяет дать следующую обобщенную характеристику технологий, определяющих архитектуру БД:
- компонентная технология проектирования и представления предметно- ориентированных баз данных, допускающих работу пользователей через общие интерфейсы;
- расширенная технология Хранилища Данных, интегрирующая наследованные форматированные данные, архивные текстовые документы, звуковые и видеоархивы, и включающая средства оперативной аналитической обработки данных, необходимые виды "дружественных" интерфейсов;
- открытость БД для включения в нее и получения из нее информации с использованием принципов и средств глобальной сети Internet;
- использование архитектуры Открытых Систем, расширенной методами и средствами, обеспечивающими открытость компонентного проектирования БД, переносимость, интероперабельность, масштабируемость и др.
Еще раз напомним, что требование интеграции ресурсов появилось в связи с необходимостью комплексирования ресурсов и, в первую очередь систем БД, основанных на разных моделях данных и управляемых разными СУБД. Основной задачей такой интеграции является предоставление пользователям интегрированной системы некоторой глобальной схемы БД, обеспечение метода доступа к данным, в том числе автоматическое преобразование операторов манипулирования данными в операторы, понятные соответствующим локальным СУБД, организация доступа к данным на сетевом уровне.
Среди направлений исследований и разработок последних лет, в той или иной степени ориентированных на решение этих задач, и получивших не только развитие, но также нашедших практическое воплощение и применение, можно выделить следующие:
- объектно-ориентированные базы данных, как развитие парадигмы построения баз данных на основе хорошо формализованных моделей, ориентированные на расширение возможностей использования атрибутивных представлений объектов и процессов предметной области, а также учет поведенческого аспекта;
- ориентированная на интеграцию данных технология Хранилища данных - построение федеративных систем неоднородных БД, объединяющая на логическом или физическом уровне наследованные форматированные данные, архивные текстовые документы, звуковые и видеоархивы, и включающая средства оперативной аналитической обработки данных, необходимые виды "дружественных" интерфейсов;
- интеграция с Internet-технологиями – не только включение в состав СУБД средств и интерфейсов поддержки Internet-доступа, но и создание Internet-протоколов и технологий, ориентированных на задачи информационного (документального) поиска.
Назад к разделу "10.6. Пример администрирования базы данных в среде MicroSoft SQL Server"
Вперед к разделу "11.2. Объектно-ориентированные базы данных"