ПОСТРОЕНИЕ УНИВЕРСАЛЬНОЙ ОБЪЕКТНО-РЕЛЯЦИОННОЙ СУБД НА ОСНОВЕ АЛГЕБРЫ ОБЪЕКТНЫХ ОТНОШЕНИЙ

А.Ю. Козловский
(СапктПетербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения, Россия)

В последнее время значительно активизировался поиск новых, альтернативных направлений развития СУБД. В число таких многообещающих направлений входят объектно-ориентированные (ООБД) и объектнореляционные (ОРБД) базы данных. Однако, несмотря на то, что данные подходы представляются весьма перспективными, попытки их реального воплощения сталкиваются со значительными трудностями. Глубинной причиной здесь можно считать отсутствие надежного теоретического аппарата.

В данной работе предлагается способ устранения возникающих трудностей. Была разработана замкнутая алгебра объектных отношений, являющаяся расширением реляционной алгебры и позволяющая описывать операции над объектами декларативным образом. Алгебра объектных отношений позволяв оперировать объектами произвольной сложности, объекты выступают в качестве элементов кортежей отношений. Операции определены над отношениями и результатами операций также являются отношения, что обеспечивает замкнутость алгебры. Отношения находятся в непервой нормальной форме (NF') Наличие операций над вложенными отношениями и возможностей, аналогичных введению обобщенных кванторов количества и соотношения делают объектно-реляционную алгебру гораздо более мощной по сравнению с реляционной. С помощью двух новых примитивных операторов сборки и разборки вложенных отношений очень просто реализуются операции обобщенного деления и группировки. Предложен элегантный подход к обработке неопреде ленных значений с помощью вложенных отношений, позволивший отказаться от использования трехзначной логики и NULL-значений. Несмотря на свок" мощность, алгебра является достаточно простой, и число новых операций, которые в неё добавлены по сравнению с реляционной алгеброй, незначительно.

Таким образом, предложен мощный ненавигационный язык запросов к объектной СУБД, который может в равной мере успешно применяться как i качестве языка незапланированных запросов к объектной базе данных, так и в качестве основного языка описания правил целостности и взаимодействие объектов.

При использовании реляционной СУБД разработчику приходится переводить модель физической системы с языка предметной области на язык нормализованных реляционных таблиц, и затем описывать операции над базой данных в терминах таблиц. Главным преимуществом от использования алгебры объектных запросов является то, что разработчик запроса непосредственно оперирует терминами предметной области, что существенно увеличивает семантический смысл данных и операций над ними. Если в реляционной базе данных потребуется изменить структуру таблиц, это скорее всего приведет к тому, что большинство запросов к базе придётся переписывать заново. Разработчик может в определённой мере защититься от этого, используя механизм представлений (view), но это лишь в незначительной степени спасает его, так как большинство сложных и представляющих интерес представлений являются необновляемыми. Напротив, разработчик, использующий предлагаемый подход к построению объектно-реляционной СУБД практически не ощутит последствий от изменения внутренней структуры базы.

В настоящее время ведется работа по реализации системы, построенной с помощью предложенного теоретического базиса. Система состоит из следующих основных компонентов:

1. Клиентская часть: набор элементов визуального представления объектов объектно-реляционной базы данных, объектный браузер, невизуальные компоненты удалённого взаимодействия с объектным сервером.

2. Объектно-реляционное ядро, осуществляющее обработку поступаюших запросов на языке алгебры объектов и выполнение запроса в распределённой среде, а также отвечающее за управление метаданными, описывающими распределенную объектно-реляционную систему.

3. Средство для разработки и генерации классов. Классы представляют собой внешние модули, которые могут быть написаны как СОМ-, CORBAобъектьг или Java апплеты, и реализующие сложную бизнес-логику взаимодействия объектов, требующую алгоритмического языка обработки.

4. Набора сервисов хранения, обеспечивающих сохранение данных объектов в долговременной памяти.

5. Набора картриджей подключения сервисов хранения к существующим реляционным СУБД.

Таким образом, система представляет из себя универсальную высокопроизводительную объектно-реляционную надстройку над некоторым множеством реляционных СУБД принимая таким образом на себя функции менеджера транзакций и являясь промежуточным звеном (middleware) между (1) произвольным клиентским приложением, использующем одну из современных архитектур типа СОМ или CORBA, посылающим запросы на высокоуровневом декларативном языке объектных отношений, и (2) произвольным множеством современных реляционных СУБД хранящих объектные данные в табличной форме. При этом система может брать на себя функции управления таблицами реляционной СУБД и, применяя методы управляемой денормализации данных, добиваться существенного увеличения производительности.

В качестве языка программирования для написания прототипа системы выбраны системы Delphi и C++ Builder, используемые совместно. Прототип планируется реализовать к лету 1999 года.