Расширение реляционной модели для лучшего отражения семантики

Э. Ф. Кодд
Перевод: М.Р. Когаловский

Источник: журнал Системы Управления Базами Данных # 5/1996, издательский дом «Открытые системы»
Новая редакция: Сергей Кузнецов, 2009 г.

Оригинал: E.F. Codd. Extending the Database Relational Model to Capture More Meaning. ACM Transactions on Database Systems, Vol. 4, # 4, December 1979. Текст доступен здесь.

Содержание

1. ВВЕДЕНИЕ

2. РЕЛЯЦИОННАЯ МОДЕЛЬ

2.1. Структуры

2.2. Реляционная алгебра (без учета неопределенных значений)

2.3. Расширения алгебры, допускающие неопределенные значения

3. СВЯЗЬ С ЛОГИКОЙ ПРЕДИКАТОВ

4. ОБОЗНАЧЕНИЕ СУЩНОСТЕЙ

5. ТИПЫ СУЩНОСТЕЙ

6. КЛАССИФИКАЦИЯ СУЩНОСТЕЙ И АССОЦИАЦИЙ

7. СУЩНОСТИ И ИХ НЕПОСРЕДСТВЕННЫЕ СВОЙСТВА

8. МНОГОЗНАЧНЫЕ И КОСВЕННЫЕ СВОЙСТВА СУЩНОСТЕЙ

9. АССОЦИАЦИИ

9.1. Ассоциативные сущности

9.2. Несущностные ассоциации

9.3. Декомпозиция ассоциаций

10. ДЕКАРТОВА АГРЕГАЦИЯ

11. ОБОБЩЕНИЕ

11.1. Безусловное обобщение

11.2. Альтернативное обобщение

12. АГРЕГАЦИЯ ПОКРЫТИЯ

13. ПРЕДШЕСТВОВАНИЕ СОБЫТИЙ

14. КАТАЛОГ RM/T

15. ОПЕРАЦИИ RM/T

15.1. Операции над именами

15.2. Операции над множествами

15.3. Графовые операции

15.4. Примеры

16. СВОДКА ВОЗМОЖНОСТЕЙ RM/T

17. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

БЛАГОДАРНОСТИ

ЛИТЕРАТУРА

В последние три-четыре года рядом исследователей изучались "семантические модели" для форматированных баз данных. Цель заключалась в том, чтобы более или менее формальным образом удерживать больше смысла данных. Благодаря этому проектирование баз данных могло бы стать в большей мере семантическим, и сама система базы данных могла бы вести себя более разумным образом. Двумя главными идеями являются:

1. поиск смысловых единиц, являющихся настолько мелкими, насколько это возможно – атомарная семантика;
2. поиск смысловых единиц, более крупных, чем обычные n-арные отношения – молекулярная семантика.

В данной статье предлагаются расширения реляционной модели, позволяющие поддерживать определенную атомарную и молекулярную семантику. Эти расширения представляют собой синтез многих идей из опубликованных работ в области семантического моделирования. Кроме того, вводятся новые правила вставки, обновления и удаления, а также новые алгебраические операции.

1. ВВЕДЕНИЕ

Реляционная модель для форматированных баз данных [5] была задумана уже десять лет назад, главным образом, как инструмент, призванный освободить пользователя от потребности иметь дело с нагромождением деталей представления данных в среде хранения. Такая независимость от реализации, сочетающаяся с мощью алгебраических операций над n-арными отношениями, и открытые вопросы, касающиеся зависимостей (функциональных, многозначных и соединения) внутри отношений и между ними, стимулировали исследования в управлении базами данных (см. [30]). Реляционная модель также обеспечила архитектурную основу для проектировании баз данных и некоторых систем управления базами данных общего назначения, таких как MACAIMS [13], PRTV [38], RDMS(GM) [41], MAGNUM [19], INGRES [37], QBE [46] и System R [2].

В течение нескольких последних лет работы многих исследователей были нацелены на сохранение (достаточно формальным образом) большего смысла данных при сохранении независимости от реализации. Эту деятельность иногда называют семантическим моделированием данных (semantic data modeling). В действительности, задача сохранения смысла данных является бесконечной. Поэтому ярлык "семантическое" не должен интерпретироваться в каком-либо абсолютном смысле. Более того, разработанные ранее модели баз данных (иногда подвергающиеся нападкам как "синтаксические") были не лишены некоторых семантических возможностей (взять, например, домены, ключи и функциональные зависимости). Поставленная цель является, тем не менее, чрезвычайно важной, поскольку даже небольшой успех может привнести понимание и порядок в область проектирования баз данных. Кроме того, сохраняемая в компьютере модель данных, ориентированная на фиксацию смысла данных, должна позволить ему реагировать на запросы и другие транзакции более осмысленным образом. Такая модель могла бы послужить также более эффективным посредником между многочисленными внешними представлениями, используемыми прикладными программами и конечными пользователями, с одной стороны, и многочисленными внутренними хранимыми представлениями, с другой стороны.

В последних статьях, посвященных семантическому моделированию данных, придается особое значение структурным аспектам, иногда в ущерб аспектам манипулирования. Структура без соответствующих операций или методов вывода похожа на анатомию без физиологии. В некоторых исследованиях сохраняются явные связи с реляционной моделью, и они выиграли от заимствования операций этой модели. Точно так же реляционная модель сохранила ясные связи с логикой предикатов и, следовательно, может перенимать ее методы логического вывода.

Что касается смысла, то, очевидно, возникают два дополнительных вопроса.

1. Что представляет собой атомарный факт (атомарная семантика)?
2. Какие более крупные группы информации образуют осмысленные единицы (молекулярная семантика)?

После обзора реляционной модели мы вводим классификационную схему для сущностей, свойств и ассоциаций. Затем мы обсуждаем расширения реляционной модели, которые отражают эту классификацию и поддерживают такие аспекты молекулярной семантики, как абстракция путем обобщения и декартовой агрегации. Расширенная модель предназначена, главным образом, для проектировщиков баз данных и искушенных пользователей.

Содержание Вперёд