Основы теории баз данных

- Сформированы основы методологии моделирования данных. Полигоном для исследований в этой области стали разработки, связанные с графовыми моделями данных, прежде всего сетевой модели данных CODASYL и иерархической модели данных. Помимо моделей данных, не связанных с какой-либо конкретной областью применений, были созданы также модели данных, учитывающие специфику предметной области приложения. Некоторые из созданных моделей стандартизованы в виде комплекса воплощающих их языковых средств (языков определения данных, манипулирования данными, языков запросов) и широко используются в реализациях программного обеспечения.

- Одним из крупнейших достижений в области технологий баз данных является создание реляционной модели данных, которая позволила получить результаты, чрезвычайно важные как для развития общей теории баз данных, так и для практических приложений. Сформировалась мощная индустрия программного обеспечения реляционных баз данных. Разработчики поставляют широкий спектр реляционных СУБД для приложений различного масштаба. Международный стандарт языка запросов SQL, воплощающий функциональность реляционной модели данных, стал унифицированным интерфейсом коммерческих реляционных СУБД.

- Появление объектных СУБД позволило эффективно использовать технологии баз данных в таких областях приложений, где применение реляционных СУБД требовало различных нетрадиционных подходов, искусственных приемов и значительных дополнительных усилий, связанных с ними. В ряде случаев для этих целей приходилось создавать специальные модели данных, отвечающие потребностям разрабатываемых приложений, и реализовывать их как более высокий уровень представления данных над реляционной моделью. Иногда такие модели удавалось строить как расширения реляционной модели.

- В 90-е годы в связи с интенсивным развитием приложений систем баз данных для поддержки принятия решений, прежде всего в управлении экономикой, были разработаны и стали широко использоваться на практике методы многомерного моделирования данных, которые, в свою очередь, послужили основой технологий OLAP и хранилищ данных. Поставщики программного обеспечения предоставляют в настоящее время разнообразные программные продукты OLAP, базирующиеся как на реляционных СУБД, так и на системах, непосредственно поддерживающих многомерные модели данных.

В связи с рождением новой технологической платформы Web, основанной на языке XML, в технологиях баз данных начало формироваться новое направление в технологиях баз данных -- XML-ориентированные базы данных (называемые также базами данных XML. В области моделирования данных большое внимание уделяется разработке методов отображения моделей данных, созданию спецификаций отображения для различных пар моделей, стандартизации отображения моделей данных для некоторых технологий. Механизмы отображения данных стали важнейшими функциональными компонентами различного рода сред интеграции данных, а также систем управления данными с многоуровневой архитектурой. Объектные базы данных. Несмотря на то, что подавляющая доля приложений систем баз данных базируется на реляционных технологиях, их доминирующая роль начинает несколько ослабевать. Разработаны и все шире применяются объектные технологии, основанные на открытых стандартах. Расширяется практическое применение платформы CORBA, обеспечивающей создание распределенных неоднородных сред и интегрированной с технологиями Web. Эта ситуация стимулирует использование объектных технологий в системах баз данных, в частности СУБД, основанных на стандарте объектных баз данных ODMG. Важно заметить, что платформа СОRВА дает возможность с применением техники адаптеров (Wrapper) решать весьма злободневную проблему продления жизни унаследованных систем. На пути миграции реляционных технологий к объектным, осуществляемой эволюционным путем, созданы объектно-реляционные серверы баз данных с расширяемой системой типов данных. XML-ориентированные базы данных. Как указывалось выше, в последние годы активно формируется новое направление в технологиях баз данных, связанное с перспективной технологической платформой Web -- платформой XML (см. главу 4). Системы баз данных нового типа должны oбecпeчивaть эффeктивнoe xpaнeниe кoллeкций XML-дoкyмeнтoв и дocтyп к ним. Для разработок XML-ориентированных баз данных стало выпускаться программное обеспечение, основным элементом которого являются XML-ориентированные СУБД. Координирующую роль в разработке технологий XML-ориентированных баз данных играет консорциум XML:DB. Проект разрабатываемого консорциумом W3C стандарта языка запросов XQuery для платформы XML обеспечивает новый вариант пользовательского интерфейса для XML-ориентированных СУБД наряду с уже используемыми для этих целей стандартами DOM, XSLT, XPath, SAX и др. Интеграция неоднородных информационных ресурсов. В последние годы большое внимание стали уделять проблемам интеграции неоднородных информационных ресурсов. Предложены общие подходы в этой области, различные архитектурные решения, разработаны многочисленные действующие системы. Ряд SQL-серверов баз данных включает шлюзы для доступа к внешним (по отношению к базе данных) данным.. Важное место в обеспечении интеграции информационных ресурсов Web и реляционных баз данных, несомненно, будет принадлежать уже упоминавшемуся ранее разрабатываемому новому компоненту стандарта языка SQL, называемому SQL/XML Во многих исследовательских проектах значительное внимание уделяется проблемам интеграции неоднородных информационных ресурсов на семантическом уровне. Одно из важных и быстро развивающихся направлений приложений в этой области -- электронные библиотеки. Техника хранения данных. Помимо моделирования данных существенное развитие получила техника хранения данных и доступа к ним. Разработаны и применяются в СУБД, выпускаемых различными поставщиками, разнообразные высокопроизводительные методы организации хранимых данных и доступа к ним, которые основаны на многочисленных способах индексирования, хеширования и т.д. Специальные эффективные методы доступа созданы, например, для случая временных и пространственно-временных данных, для хранения больших объектов базы данных. Актуальность этой ветви технологий баз данных возрастает в связи с появлением крупных баз данных терабайтового и пентабайтового объема. Обработка пользовательских запросов. Выполнены многочисленные исследования в области оптимизации обработки запросов в системах баз данных, основанных на различных моделях данных и технологиях, в частности в системах, функционирующих на аппаратных платформах с параллельной архитектурой. Их результаты используются в выпускаемых промышленностью серверах баз данных. Тем не менее этот круг проблем в контексте новых технологий и практически важных частных случаев не прекращает привлекать внимание специалистов. Особенно существенное значение указанные разработки имеют для создания очень больших

баз данных. Управление транзакциями. Разработаны разнообразные продвинутые модели транзакций и протоколы для механизмов управления транзакциями, обеспечивающие эффективное управление конкурентным доступом к данным, защиту целостности данных и восстановление баз данных в необходимых случаях в сосредоточенных и распределенных системах баз данных различного рода, в системах реального времени и других классах систем со специфическими условиями функционирования. В современных СУБД стала широко применяться, в частности, модель гнездующихся транзакций. Интерфейсы прикладного программирования. Большое значение для эффективной разработки приложений систем баз данных имеет создание развитого комплекса стандартизованных языковых средств интерфейсов прикладного программирования как для SQL-серверов, так и для объектных СУБД, основанных на спецификациях стандарта ODMG, аналогичные проблемы решаются также и для нового класса систем -- XML-ориентированных СУБД. Системы распределенных баз данных. Системы распределенных баз данных стали обыденной реальностью. Отработаны методы распределения данных и управления распределенными данными. Предложены и широко применяются на практике архитектурные подходы, обеспечивающие масштабируемость приложений, реализующие принципы многозвенной архитектуры «клиент-сервер», архитектуры промежуточного слоя, мобильных архитектур. Локальные системы. Наряду с крупными распределенными системами в массовом масштабе используются локальные системы баз данных, главным образом на платформах персональных компьютеров. Технологии баз данных на персональных компьютерах позволяют вместе с тем сочетать на рабочем месте пользователя операции с локальной базой данных и с общей корпоративной базой данных. С появлением персональных компьютеров технологии баз данных стали доступны весьма широкому кругу пользователей. Безопасность данных. В связи с широким практическим использованием технологий баз данных стали весьма актуальными проблемы обеспечения безопасности данных. Особенно острыми они стали благодаря активным разработкам распределенных систем различного назначения и массовому использованию технологий Web. Наряду с общими стандартами информационной безопасности, используемыми в компьютерных системах различного назначения, были созданы специальные методы и модели безопасности для информационных систем. В частности, в системах баз данных широко распространена модель многоуровневой безопасности Конвергенция информационных технологий. Имеет место взаимопроникновение идей, сближение технологий баз данных, технологий Web и технологий текстовых систем. В крупных приложениях эти технологии часто используются совместно, иногда также с применением технологий CORBA, OLE/COM и Java. Среда Web обеспечила глобальный доступ к огромному количеству баз данных. Разработка платформы XML обеспечивает новые возможности для эффективного доступа к информационным ресурсам этой среды, а также для создания новых технологий интеграции информационных ресурсов. Производство программного обеспечения. Активные практические разработки систем баз данных во многих сферах применения привели к интенсивному развитию производства программного обеспечения систем баз данных. В результате сложился мощный конкурентный рынок программного обеспечения систем баз данных, насыщенный многочисленными программными продуктами -- реляционными, объектно-реляционными и объектными СУБД, разнообразными средствами их окружения, инструментарием CASE-технологий и т.д. Таким программным обеспечением оснащен практически весь спектр выпускаемых промышленностью аппаратных платформ -- от электронных секретарей и ноутбуков до суперкомпьютеров. Высокий уровень конкуренции в производстве программного обеспечения, в свою очередь, стал существенным стимулирующим фактором дальнейшего развития технологий баз данных. Разработка приложений. Важная характерная черта современного состояния практического применения технологий баз данных состоит в том, что сформировалась культура разработки крупных приложений, неотъемлемой составной частью которой стало использование инструментария CASE, а также различных средств быстрой разработки, поставляемых всеми ведущими производителями серверов баз данных и другими компаниями. Этот инструментарий основан по большей части на методах объектного анализа и проектирования. Широкое распространение получил в этой области стандарт унифицированного языка моделирования UML. Поддержка принятия решений. Технологии баз данных стали необходимым средством разработки систем поддержки принятия решений. В связи с потребностями управления экономикой были разработаны методология, модели данных (в частности, многомерные модели данных) и инструментарий для создания приложений, обеспечивающих поддержку принятия решений. Для реализации таких приложений созданы и широко применяются технологии OLAP, хранилищ данных (Data Warehousing), а также глубинного анализа данных (Data Mining). Стандарты систем баз данных. Значительные достижения имеются в создании актуальных индустриальных и международных стандартов технологий баз данных, которые определяют функциональные возможности разрабатываемых инструментальных средств и используемых технологий. Они служат прежде всего для обеспечения мобильности приложений и данных, повторного использования информационных ресурсов, интероперабельности и открытости базирующихся на них систем.

Размещено на Allbest.ru