Методи та способи організації реляційних баз часовозалежних даних

Abstract

У дисертаційній роботі вирішено важливу науково-прикладну проблему підвищення якості реляційних баз даних під час їхнього довготривалого використання незалежно від особливостей предметної області, програмних та апаратних засобів шляхом використання розроблених теоретичних засад та програмних засобів організації реляційних баз даних як інформаційних продуктів з урахуванням часових залежностей даних. З цією метою розроблено формальну узагальнену інформаційну модель предметної області, метамоментну часову реляційну модель даних на основі введеного поняття часово-залежних даних, що стало основою для нових методів подання реляційних баз даних за допомогою XML-технологій та повного набору операцій для маніпулювання реляційними базами даних з урахуванням часу як набору шаблонів SQL-запитів. Розроблено методи оцінювання якості реляційних баз даних з урахуванням часу на основі стандарту ISO-9126, що визначає напрямки підвищення якості реляційних баз даних як інформаційного продукту. У прикладному аспекті розроблено набір параметрів якості реляційних баз даних як інформаційних продуктів задля їхнього тривалого використання та розроблено декілька макетів реляційних баз часово-залежних даних. Експериментальні дослідження упродовж тривалого часу підтвердили коректність постановки задачі, достовірність побудованих формальних моделей та ефективність розроблених методів та засобів організації реляційних баз часово-залежних даних. Диссертация посвящена решению важной научно-прикладной проблемы повышения качества реляционных баз данных во время их длительного использования независимо от особенностей предметной области, программных и аппаратных средств путем использования разработанных методов и программных средств организации реляционных баз данных как информационных продуктов с учетом временных свойств данных. С этой целью разработано формальную универсальную информационную модель предметной области, метамоментную временную реляционную модель данных на основе введенного понятия временно-зависимых данных, что послужило основой для новых методов представления реляционных баз данных с помощью XML-технологий и обеспечило полный набор операций для манипулирования реляционными базами данных с учетом времени как набора шаблонов SQL-запросов. Разработаны методы оценки качества реляционных баз данных с учетом времени на основе стандарта ISO-9126, которые определяют направления повышения качества реляционных баз данных как информационного продукта. В прикладном аспекте разработан набор параметров качества реляционных баз данных для информационных продуктов с целью их длительного использования и разработан ряд макетов реляционных баз временно-зависимых данных. Экспериментальные исследования в течение длительного времени подтвердили корректность постановки задачи, достоверность построенных формальных моделей и эффективность разработанных методов и средств организации реляционных баз временно-зависимых данных. The thesis is dedicated to solving an important scientific problem of relational database quality increase during their long-term usage regardless of a data domain, software and hardware features using created methods and means of organizing a relational database as an information product taking into consideration time characteristics of data. To solve the problem a formal universal informational model of a data domain is proposed. A metamoment time relational data model based on the introduced notion of time-dependent data was built. It is the basis of new methods of relational databases representation by means of XML-technologies, and of a complete operations set in the form of SQL queries templates set intended for manipulating relational databases taking into account time. ISO-9126 standard-based methods of quality evaluation of relational databases with time characteristics were developed specifying directions of quality increase of relational databases considered as information products. At an application layer a set of quality parameters of relational databases considered as information products was developed with the purpose of their long-term usage. Several samples of relational time-depended databases were created as well. Continuous experiments have proved correctness of the problem statement, trustworthiness of formal models built and efficiency of the proposed methods and means of relational time-dependent databases organizing. In the first chapter the analysis of modern tendencies and development prospects of database systems in the information society was held. Peculiar features of organizing database as an information product taking into consideration time characteristic of data were described. In the second chapter the methods of data domain dynamics modeling by means of databases, which are the basis for organizing relational time-dependent databases, are developed. The notion of time-dependent data which represents the objective influence of time on database storage as information product was introduced. The structure of data domains according to the types of logical database organization was formalized. In the third chapter a metamoment time relational data model which is the basis for analyzing design and implementation of relational time-dependent databases was developed. The mathematical definition of time-dependent data relations was presented and their classification devised. The algebra of relations, the notions of functional dependencies and keys as well as normal forms of relational time-dependent databases were improved. The completeness of algebra of relations of time-dependent data relatively to relational algebra was proved. In the fourth chapter the methods of organizing relational time-dependent databases by means of specialized XTDQML XML-language were developed. Methods of SQL-scripts and XML-documents generation with XTDQML and XSLT transformations were worked out that are the basis of time-dependent data processing in service-oriented architectures. In the fifth chapter methods and means of relational time-dependent database organizing on conceptual and logical levels of their hierarchy were developed. New UTDER diagram means of relational databases analysis and modeling taking into consideration metamoment time were devised. The templates of conceptual and logical schemes on the basis of universal information data domain model were created. The general quality rate of a database as an information product was formalized. In the sixth chapter a set of database samples based on methods and means of relational time-dependent database organizing was described.