ИНТЕЛТЕК ПЛЮС

Тема доклада
Внутренняя организация ОСУБД на примере Versant, Poet, ODB-Jupiter
НПЦ «ИНТЕЛТЕК ПЛЮС» www.inteltec.ru

Области применения ОСУБД
САПР, Case-средства
Автоматизация производственных процессов
Автоматизация управления предприятием
Геоинформационные, картографические системы
Телекоммуникации
Internet приложения
НПЦ «ИНТЕЛТЕК ПЛЮС» www.inteltec.ru

ОСУБД Versant
Компания Versant представляет программные продукты:
Versant Developer Suite - сервер ОСУБД + комплект разработчика;
Versant enJin - сервер объектно-ориентированного промежуточного уровня, ориентированный на обработку Java-объектов.
Основной акцент делается на разработку приложений средствами Java, хотя при этом обеспечивается работа с ОСУБД на языках C, C++, Smalltalk.
http://www.versant.com
НПЦ «ИНТЕЛТЕК ПЛЮС» www.inteltec.ru

ОСУБД Poet
POET Software представляет следующие продукты:
Poet Database - сервер хранилища данных;
Poet Object Server - диспетчер объектов ОСУБД;
SQL Object Factory - сервер объектно-ориентированного промежуточного уровня, обеспечивающий прозрачную работу пользователей как с собственным сервером ОСУБД, так и с инородными для нее СУБД типа Oracle, DB2, MS SQL.
Значительное внимание уделяется на разработку Java-приложений.
http://www.poet.com, http://support.poet.de
НПЦ «ИНТЕЛТЕК ПЛЮС» www.inteltec.ru

ОСУБД ODB-Jupiter
Компания НПЦ «ИНТЕЛТЕК ПЛЮС» представляет ОСУБД
ODB-Jupiter. В состав которой входят компоненты:
сервер хранилища объектов;
сервер-диспетчер объектов, также реализующий функции объектно-ориентированного промежуточного уровня
В настоящее время на основе ОСУБД ODB-Jupiter создан коммерческий продукт - информационно-поисковая система ODB-Text.
http://www.inteltec.ru
НПЦ «ИНТЕЛТЕК ПЛЮС» www.inteltec.ru

Особенности построения ОСУБД. Модель данных.
НПЦ «ИНТЕЛТЕК ПЛЮС» www.inteltec.ru
Требования ODMG 3.0
Объектная модель, предписывающая формат представление данных, их однозначную идентифицируемость, методы типизации данных и построения иерархий типов;
Язык запросов OQL для ОСУБД;
Набор служебных функций для организации доступа к базе данных, получения схемы данных, работы с транзакциями;
Библиотеки программиста для работы с ОСУБД для языков Java, C++, Smalltalk

Особенности построения ОСУБД. Модель данных.
НПЦ «ИНТЕЛТЕК ПЛЮС» www.inteltec.ru
Основные элементы объектной модели

Особенности построения ОСУБД. Модель данных.
НПЦ «ИНТЕЛТЕК ПЛЮС» www.inteltec.ru

Идентификаторы объектов ОСУБД.
НПЦ «ИНТЕЛТЕК ПЛЮС» www.inteltec.ru
ОСУБД Versant
OID = { Storage ID : Object ID }
Storage ID - 4 байта
Object ID - 8 байт
ОСУБД Poet
OID = { Class ID : Object ID }
Class ID, Object ID - 4 байта
ОСУБД ODB-Jupiter
OID = { Storage ID : Class ID : Object ID }
Storage ID - 4 байта
Object ID - 8 байт
Class ID - строка без ограничения длины

Особенности построения ОСУБД. Методы организации клиент-серверного взаимодействия.
НПЦ «ИНТЕЛТЕК ПЛЮС» www.inteltec.ru
Клиент-серверная архитектура ОСУБД

Особенности построения ОСУБД. Методы организации клиент-серверного взаимодействия.
НПЦ «ИНТЕЛТЕК ПЛЮС» www.inteltec.ru
Клиент-серверные архитектуры СУБД

Организация хранилищ данных
НПЦ «ИНТЕЛТЕК ПЛЮС» www.inteltec.ru
системное хранилище используется для хранения системы классов. Системное хранилище создается на этапе создания базы данных и содержит информацию о классах, о наличии и месторасположении пользовательских хранилищах;
пользовательское хранилище для хранения пользовательских объектов;
служебное хранилище, функция которого - хранение временной информации, например о заблокированных объектах, об активных транзакциях, различного вида списки запросов пользователей и т.д.

Организация хранилищ данных в ОСУБД Versant
НПЦ «ИНТЕЛТЕК ПЛЮС» www.inteltec.ru
Классификация по типу базы данных:
1) Групповые базы данных;
2) Персональные базы данных.
Классификация по типу функциональному назначению:
системный раздел (system volume) - создается автоматически при формировании базы данных;
раздел данных (data volumes) - может быть добавлен для увеличения доступного объема базы;
раздел логического протокола (logical log volume) и раздел физического протокола (physical log volume) предназначены для хранения служебной информации о транзакциях, блокировках для обеспечения возможности отката транзакций и восстановления базы.

Организация хранилищ данных в ОСУБД ODB-Jupiter
НПЦ «ИНТЕЛТЕК ПЛЮС» www.inteltec.ru
системное хранилище, которое содержит описатели схемы данных и ряд служебных объектов;
хранилище безопасности, хранящее информацию о группах, пользователях и их прав доступа;
пользовательские хранилища для хранения объектов пользователей.

Организация хранилищ данных в ОСУБД ODB-Jupiter
НПЦ «ИНТЕЛТЕК ПЛЮС» www.inteltec.ru
Варианты организации взаимодействия
серверов ОСУБД и сервера данных
Единая ЭВМ
Различные ЭВМ

Некоторые функции ОСУБД
ведение схемы данных
ведение версий объектов;
транзакции и блокировки;
длинные транзакции и блокировки;
разделение доступа к объектам.
НПЦ «ИНТЕЛТЕК ПЛЮС» www.inteltec.ru

Ведение схемы данных ОСУБД
Схема данных является основой функционирования ОСУБД, содержит описание хранимых типов, их иерархии и взаимосвязи.
Изменение схемы данных ОСУБД, как правило, не требует изменения хранимых данных.
ОСУБД предусматривают динамическое изменение схемы данных.
НПЦ «ИНТЕЛТЕК ПЛЮС» www.inteltec.ru

Ведение схемы данных ОСУБД
ODB-Jupiter
выполнение функций, предусмотренных ODMG;
возможность ведения группы алиасов атрибута;
возможность работы с «анонимными» объектами.
НПЦ «ИНТЕЛТЕК ПЛЮС» www.inteltec.ru

Некоторые характеристики ОСУБД на примере ODB-Jupiter
количество типов в схеме данных: до 216
количество атрибутов типа: до 216
количество объектов в одном хранилище: до 250
количество объектов одного типа и хранилища: до 264
объем данных, содержащихся в объекте: до 264
количество хранилищ: до 232
НПЦ «ИНТЕЛТЕК ПЛЮС» www.inteltec.ru

Ведение версий объектов
НПЦ «ИНТЕЛТЕК ПЛЮС» www.inteltec.ru
Управление версиями в ОСУБД Versant

Разделение доступа к объектам
НПЦ «ИНТЕЛТЕК ПЛЮС» www.inteltec.ru
ОСУБД Poet, ОСУБД Versant - необходима самостоятельная реализация механизма разделения доступа к объектам.
ОСУБД ODB-Jupiter - реализует разделение доступа в соответствии с классом «B3» Orange book и классом «5» ГОСТ Р 51241-98.

НПЦ «ИНТЕЛТЕК ПЛЮС» www.inteltec.ru
Транзакции и блокировки
Транзакции:
короткие;
длинные;
вложенные;
параллельные.
Блокировки:
короткие;
продолжительные;
оптимистические.

НПЦ «ИНТЕЛТЕК ПЛЮС» www.inteltec.ru
Язык запросов ОСУБД
Группа ODMG для связи с ОСУБД разработала язык OQL:
Язык опирается на объектную модель ODMG;
основная конструкция языка - это конструкция SELECT...FROM...WHERE…GROUP BY…HAVING…ORDER BY...;
результат запросов представляет собой множество объектов. Сложные взаимосвязи объектов могут напрямую указываться в запросе, что является одной из отличительных особенностей OQL от языка SQL;
язык является функциональным, операторы могут объединятся в выражение в качестве операндов;
может использоваться в качестве языка программирования;
возможно увеличение его функциональности.

Язык запросов ОСУБД
НПЦ «ИНТЕЛТЕК ПЛЮС» www.inteltec.ru
Группы операторов OQL:
операторы сравнения - операторы типа равно, не равно, больше, меньше и их комбинации;
строковые операции, позволяющие указывать требование на полное совпадение, частичное совпадение или на соответствие некоторой последовательности;
операции с классами, конструкторы стандартных типов set, bag, list, array(..), struct(..), а также конструкторы типов пользователя;
операции с множествами объектов типа пересечения, объединения, дополнения и др.;
предикаты объединения типа AND, OR, NOT, используемые для указания условия на поиск данных;
простые выражения типа сложения, вычитания, умножения, деления, остаток от деления;

Язык запросов ОСУБД
НПЦ «ИНТЕЛТЕК ПЛЮС» www.inteltec.ru
Пример запроса в OQL:
select distinct struct( name: x.name, hps:(select y from x.subordinates as y where y.salary>100000))
from Employees x
Тип результата:
set
)>

Язык запросов ОСУБД. Расширение языка OQL в СУБД Versant:
НПЦ «ИНТЕЛТЕК ПЛЮС» www.inteltec.ru В функциональных библиотеках ОСУБД добавлены операции с классами, позволяющие указать, возвращать ли объекты непосредственно базового класса, или только объекты классов потомков;
возможно управление логическими путями в запросах;
введены дополнительные конструкции SQL;
введено понятие «виртуальный атрибут».

Язык запросов ОСУБД. Расширение языка OQL в СУБД Versant:
НПЦ «ИНТЕЛТЕК ПЛЮС» www.inteltec.ru
Управление логическими путями в запросах
car color == «red», 0("exists")
Sue - Одна ссылка со значением «red».
Rob - Одна ссылка со значением «red».
car color == «red», O_ALL_PATHS
Sue - Две завершенные ссылки, все ссылки имеют значение «red».
car color == «red», O_EMPTY_TRUE
Sue - Одна ссылка со значением «red».
Rob - Одна ссылка со значением «red».
Ned - Нет завершенных ссылок.

Язык запросов ОСУБД. Расширение языка OQL в СУБД Versant:
НПЦ «ИНТЕЛТЕК ПЛЮС» www.inteltec.ru
Конструкции Versant Query Language(VQL):
COMMIT Commit transaction.
DELETE Delete objects.
INSERT Insert objects.
QUIT Terminate application.
ROLLBACK Roll back transaction.
SELECT Find objects.
UPDATE Update objects.

Язык запросов ОСУБД. Расширение языка OQL в СУБД Versant:
НПЦ «ИНТЕЛТЕК ПЛЮС» www.inteltec.ru
Виртуальные атрибуты ОСУБД Versant:
Пример: выборка книг на немецком языке, имеющих названия, начинающиеся с букв определенного диапазона.
PClassObject
::Object().select(NULL,FALSE,
PPredicate(PAttribute("/national de_DE utf8 Book::title") > "U" && PAttribute("/national de_DE utf8 Book::title") == "V"));
Результат:
книги, имеющие названия, начинающиеся с букв диапазона ["U", "V"], то есть "U", "U" и "V".
..

Язык запросов ОСУБД. Поиск текстовых данных
НПЦ «ИНТЕЛТЕК ПЛЮС» www.inteltec.ru
ОСУБД Versant: поддержка национальных кодировок;
ОСУБД Poet: хранение текста в формате Unicode, система Verity® для поиска с учетом морфологии языка, по лексикографической или фонетической близости;
ОСУБД ODB-Jupiter: изначально ориентирована на поиск текста на русском языке. Содержит специальный язык запроса с возможностью указания параметров запроса, позволяющий вводить запрос на естественном русском языке.

Язык запросов ОСУБД. Поиск текстовых данных
НПЦ «ИНТЕЛТЕК ПЛЮС» www.inteltec.ru
Язык запросов ОСУБД ODB-Jupiter включает конструкции, позволяющие обрабатывать текстовые данные, в частности, на русском языке:

Язык запросов ОСУБД. Тенденции развития
НПЦ «ИНТЕЛТЕК ПЛЮС» www.inteltec.ru
Унифицированный язык запросов СУБД;
Типовой набор функций, выполняемых СУБД (select, insert, update);
Типовой набор сервисных функций, выполняемых СУБД (sin, cos, ln);
Расширяемость за счет возможности создания пользовательских функций;
Поддержка расширений базового языка SQL за счет специализированных дополнений:
полнотекстовый поиск текстовых данных;
поиск не текстовых данных;
преобразование форматов данных;
Разделение прав доступа к данным к данным.

Промежуточный объектно-ориентированный слой
НПЦ «ИНТЕЛТЕК ПЛЮС» www.inteltec.ru
Использование данных из СУБД сторонних производителей;
расширение функциональных возможностей внешних СУБД за счет эмуляции отсутствующих функций;
обеспечение «прозрачного» интерфейса доступа к данным для пользователей ОСУБД;
оптимальное использование внешних баз данных для хранение классификаторов и т.д.;
использование таких СУБД как DB2, Oracle.

Промежуточный объектно-ориентированный слой Poet SQL Object Factory
НПЦ «ИНТЕЛТЕК ПЛЮС» www.inteltec.ru
Варианты организации внутреннего взаимодействия ОСУБД Poet

Отображение объектной схемы данных на реляционную структуру
НПЦ «ИНТЕЛТЕК ПЛЮС» www.inteltec.ru
Описание класса на языке C++:
persistent class Person
{
PtString name;
int age;
PtDate birthDate;
};
Результат преобразования в запрос на языке определения данных РСУБД:
CREATE TABLE SCHEMA.PERSONC101V0(
-- Identity columns
OID NUMBER (38) not null,
CID NUMBER (38) not null,
–- Columns for class members
NAME0V0 VARCHAR2 (50),
AGE1V0 NUMBER (38),
BIRTHDATE2V0 DATE,
PRIMARY KEY ( OID ));

Отображение объектной схемы данных на реляционную структуру
НПЦ «ИНТЕЛТЕК ПЛЮС» www.inteltec.ru
Пример C++ POET Object Model:
persistent class Car
{
PtString make;
PtString model;
int year;
};
persistent class RichPerson
{
PtString name;
lset
fleet;
lset
villas;
};
Результат преобразования в запрос DDL СУБД Oracle:
CREATE TABLE SCHEMA.RICHPERSONC102V0
( OID NUMBER (38) not null, CID NUMBER (38) not null,
NAME0V0 VARCHAR2 (50), PRIMARY KEY ( OID )
);
CREATE TABLE SCHEMA.FLEETC102P0V0
( OID NUMBER (38) not null,
CID NUMBER (38) not null,
EID NUMBER (38) not null,
-– An Object ID points to the actual persistent object.
CAROID0V0 NUMBER (38), CARCID1V0 NUMBER (38),
PRIMARY KEY ( OID, EID )
);
CREATE TABLE SCHEMA.VILLASC102P1V0
( OID NUMBER (38) not null, CID NUMBER (38) not null,
EID NUMBER (38) not null,
DATA0V0 VARCHAR2 (50), –- PtString elements
PRIMARY KEY ( OID, EID )

Варианты реализации наследования при отображении на реляционную структуру
Варианты организации наследования в Poet SQL Object Factory.
НПЦ «ИНТЕЛТЕК ПЛЮС» www.inteltec.ru

Заключение
Тенденции развития ОСУБД:
унификация языка запросов;
формализация методов работы с объектами и управления работой ОСУБД;
построение разделяемых компонентных систем;
создание объектных надстроек, позволяющих интегрировать разнородные СУБД в рамках единого интерфейса программиста
НПЦ «ИНТЕЛТЕК ПЛЮС» www.inteltec.ru

Научно-производственный центр «ИНТЕЛТЕК ПЛЮС»
Научно-производственный центр
ИНТЕЛТЕК ПЛЮС
НПЦ «ИНТЕЛТЕК ПЛЮС» www.inteltec.ru
http://www.inteltec.ru

НПЦ «ИНТЕЛТЕК ПЛЮС» www.inteltec.ru
Язык запросов ОСУБД
Допустимые имена атрибутов
struct Date {
int day;
Base b;
};
struct Base {
int id;
int code;
};
Допустимые:
Date::day
Date::b.Base::id
Date::b.Base::code
struct Date {
int day;
Base *b;
};
struct Base {
int id;
int code;
};
Допустимые:
Date::day
Date::b->Base::id
Date::b->Base::code

Язык запросов ОСУБД
НПЦ «ИНТЕЛТЕК ПЛЮС» www.inteltec.ru
Определение именованных запросов в OQL:
define age(x) as
select p.age
from Persons p
where p.name=x;
Определение типов в OQL и варианты создания их объектов:
typedef set
vectint;
vectint(select distinct age from Persons where name=“John”)
vectint(set(1,3,10))

Язык запросов ОСУБД
НПЦ «ИНТЕЛТЕК ПЛЮС» www.inteltec.ru
Обработка элементов пронумерованных коллекций в OQL:
list(a,b,c,d)[1:3]
element( select x from Courses x
where x.name=“OQL” and x.number=“101”).requires[0:2]
first(element( select x from Courses x
where x.name=“OQL” and x.number=“101”).requires)
list(1,2)+list(2,3) -> list(1,2,2,3)
Dict[“OQL”]

Язык запросов ОСУБД
НПЦ «ИНТЕЛТЕК ПЛЮС» www.inteltec.ru
Операции с группами в OQL:
bag(2,2,3,3,3) union bag(2,3,3,3) -> bag(2,2,3,3,3, 2,3,3,3)
bag(2,2,3,3,3) intersect bag(2,3,3,3) -> bag(2,3,3,3)
bag(2,2,3,3,3) except bag(2,3,3,3) -> bag(2)