Скачать учебники

Тикунов В. С. Геоинформатика. Распределенные БД. Интегрированные и мультибазы данных. Объектно-ориентированные структуры БД.

Скачать полную версию учебника (с рисунками, формулами, картами, схемами и таблицами) одним файлом в формате MS Office Word Скачать книгу

Распределенные БД. Основная задача систем управления распределенными базами данных состоит в обеспечении средствами интеграции локальных баз данных, располагающихся в некоторых узлах вычислительной сети, с тем, чтобы пользователь, работающий в любом узле сети, имел доступ ко всем этим базам данных как к единой базе данных.
Возможны однородные и неоднородные распределенные базы данных. В случае однородных БД каждая локальная база данных управляется одной и той же СУБД. В неоднородной системе локальные базы данных могут относиться даже к разным моделям данных. Сетевая интеграция неоднородных баз данных — очень сложная проблема. Более успешно практически решается промежуточная задача — интеграция неоднородных SQL-ориентированных систем. Интегрированные и мультибазы данных. Проблема интегрированных (федеративных) неоднородных БД и мульти-БД возникла в связи с необходимостью комплексирования систем БД, основанных на разных моделях данных и управляемых разными СУБД. Основной задачей интеграции неоднородных БД является предоставление возможности автоматического преобразования операторов манипулирования БД глобального уровня в операторы, понятные соответствующим локальным СУБД.
При строгой интеграции неоднородных БД локальные системы БД утрачивают свою автономность. После включения локальной БД в федеративную систему все дальнейшие действия с ней, включая администрирование, должны вестись на глобальном уровне. Поскольку пользователи часто не соглашаются утрачивать локальную автономность, желая, тем не менее, иметь возможность работать со всеми локальными СУБД на одном языке и формулировать запросы с одновременным указанием разных локальных БД, развивается направление мульти-БД.
В системах мульти-БД не создается глобальная схема интегрирования, а применяются специальные способы наименования для Доступа к объектам локальных БД. В таких системах на глобальном Уровне допускается только выборка данных. Это позволяет сохранить автономность локальных БД.
Как правило, интегрировать приходится неоднородные БД распределенные в вычислительной сети, а это в свою очередь приводит к дополнительным проблемам интеграции: управление глобальными транзакциями, сетевая оптимизация запросов и т.д.
Для внешнего представления интегрированных и мульти-БД обычно используется реляционная модель данных, но в настоящее время все чаще предлагаются объектно-ориентированные модели.

Объектно-ориентированные структуры БД. В последнее время, особенно в разработках фирмы ESRI, большое внимание стало уделяться четвертому типу СУБД — объектно-ориентированному (здесь этот термин имеет отношение только к структуре БД и языку программирования, а не к объекту как реальности). Применение таких СУБД направлено на снижение объемов хранимой информации и времени последовательного поиска в БД. В ГИС такие структуры применяются, когда появляется необходимость управления сложными реальными объектами более разумным способом, чем простыми точками, линиями и полигонами, а также модификация БД при оверлее полигонов.
В объектно-ориентированных БД требуется, чтобы географические данные представляли собой совокупность элементов. При этом они характеризуются серией атрибутов и параметров поведения, которые определяют их пространственные, графические, временные, текстовые/численные размерности. Примерами таких элементов могут служить: участок железной дороги и связанное с ним здание вокзала; узел трубопровода с ответвлениями из труб разного диаметра и т.п. Такая структура позволяет унифицировать хранение геометрии и атрибутов при отображении взаимосвязанных объектов.
Направление объектно-ориентированных баз данных (ООБД) возникло сравнительно давно. Первые публикации появлялись уже в середине 80-х годов XX в., однако наиболее активно это направление развивается в последние годы. Возникновение направления ООБД определяется прежде всего потребностями практики: необходимостью разработки сложных информационных прикладных систем, для которых технология предшествующих систем БД не была вполне удовлетворительной.
Основу развития ООБД обеспечивают как предыдущие работы в области БД, так и давно развивающиеся направления языков программирования с абстрактными типами данных и объектно-ориентированных языков программирования. Исключительное влияние на концепции ООБД и всего объектно-ориентированного подхода оказал переход к семантическому моделированию данных-При наличии большого количества функционирующих проектов и коммерческих систем (пример — разработки ESRI) отсутствует общепринятая объектно-ориентированная модель данных по причине отсутствия общего согласия о принятии какой-либо модели. Имеются и более конкретные проблемы, связанные с разработкой декларативных языков запросов, выполнением и оптимизацией запросов, формулированием и поддержанием ограничений целостности, синхронизацией доступа и управлением транзакциями и т.д.

В наиболее общей и классической постановке объектно-ориентированный подход базируется на следующих концепциях:
• объекта и идентификатора объекта;
• атрибутов и методов;
• классов;
• иерархии и наследования классов.

Любая сущность реального мира в объектно-ориентированных языках и системах моделируется в виде объекта. Любой объект при своем создании получает генерируемый системой уникальный идентификатор, который связан с объектом все время его существования и не меняется при изменении состояния объекта.
Каждый объект характеризуется состоянием и поведением. Состояние объекта — набор значений его атрибутов. Поведение объекта — набор методов (программный код), оперирующих над состоянием объекта. Значение атрибута объекта — это тоже некоторый объект или множество объектов. Состояние и поведение объекта инкапсулированы в объекте; взаимодействие объектов производится на основе передачи сообщений и выполнении соответствующих методов.
Множество объектов с одним и тем же набором атрибутов и методов образует класс объектов. Объект должен принадлежать только одному классу (если не учитывать возможности наследования). Допускается наличие примитивных предопределенных классов, объекты-экземпляры которых не имеют атрибутов: целые, строки и т.д. Класс, объекты которого могут служить значениями атрибута объектов другого класса, называется доменом этого атрибута.
Допускается порождение нового класса на основе уже существующего класса — наследование. В этом случае новый класс, называемый подклассом существующего класса, наследует все его атрибуты и методы. Различаются случаи простого и множественного наследования. В первом случае подкласс может определяться только на основе одного класса, во втором случае классов может быть несколько.
При таком наборе базовых понятий (кроме наследования) объектно-ориентированный подход очень близок к подходу языков программирования с абстрактными (или произвольными) типами данных.
С другой стороны, если абстрагироваться от поведенческого аспекта объектов, объектно-ориентированный подход весьма близок к подходу семантического моделирования данных. Фундаментальные абстракции, лежащие в основе семантических моделей, неявно используются и в объектно-ориентированном подходе. На абстракции агрегации основывается построение сложных объектов, значениями атрибутов которых могут быть другие объекты. Абстракция группирования — основа формирования классов объектов.
Наиболее важным качеством ООБД является поведенческий аспект объектов. В прикладных системах с традиционной организацией БД существовал принципиальный разрыв между структурной и поведенческой частями. Структурная часть системы поддерживалась всем аппаратом БД, ее можно было моделировать, верифицировать и т.д., а поведенческая часть создавалась изолированно. В среде ООБД проектирование, разработка и сопровождение прикладной системы становятся процессом, в котором интегрируются структурный и поведенческий аспекты. Конечно, для этого нужны специальные языки, позволяющие определять объекты и создавать на их основе прикладную систему.
Специфика применения объектно-ориентированного подхода для организации и управления БД потребовала уточненного толкования классических концепций и некоторого их расширения. Эти потребности касаются спецификации знаний при определении класса (ограничений целостности, правил дедукции и т.п.), определении разного рода семантических связей между объектами, вообще говоря, разных классов и пересмотра понятия класса. В контексте ООБД оказывается более удобным рассматривать класс как множество объектов данного типа, т.е. одновременно поддерживать понятия типа и класса объектов.
Основные трудности объектно-ориентированного моделирования данных проистекают из того, что такого развитого математического аппарата, на который могла бы опираться общая объектно-ориентированная модель данных, не существует.
Принято выделять два уровня моделирования объектов: нижний (структурный) и верхний (поведенческий). На структурном уровне поддерживаются сложные объекты, их идентификация и разновидности связей. База данных — это набор элементов данных, связанных отношениями «входит в класс» или «является атрибутом». Важными моментами являются поддержание наряду с понятием «объект» понятия «значения», а также четкое разделение схемы БД и самой БД.

< Язык реляционных баз данных SQL. СУБД в архитектуре «клиент-сервер».

Содержание книги "Тикунов В. С. Геоинформатика."

Качество данных и контроль ошибок. Позиционная точность данных и типы ошибок. >

Скачать полную версию учебника (с рисунками, формулами, картами, схемами и таблицами) одним файлом в формате MS Office Word Скачать книгу

При копировании информации обязательны прямые ссылки на сайт, а также на авторов книг.
Все книги являются собственностью их авторов и служат исключительно для ознакомления.
© Edu-Knigi.ru, 2011. © Дизайн и программирование от студии "ПСГ".