РАЗДЕЛ 2
РАЗРАБОТКА ОБЪЕКТНОЙ МОДЕЛИ РАСПРЕДЕЛЕННОЙ БАЗЫ ДАННЫХ
2.1. Системный анализ РБД и определение ее типовых компонентов
Распределенная база данных как объект моделирования представляет собой сложную динамическую систему. Для исследования таких систем используется системный анализ [39]. Проведение системного анализа - формализация предметной области и осмысление сложной системы как совокупности взаимосвязанных компонент.
Основным средством системного анализа для исследования сложных систем является декомпозиция. Она состоит в разбиении сложной системы или проблемы на более простые элементы. Существует несколько методологий декомпозиции. Исторически первой является функциональная декомпозиция. Этот подход заключается в декомпозиции системы на функции или процессы. В результате создается иерархия функций или процессов системы [13].
В последнее время большое распространение получил объектно-ориентированный анализ [10], когда декомпозиция системы выполняется в пространстве объектов а не функций. Система разбивается на отдельные объекты, которые включают в себя данные и методы их обработки. Объектно-ориентированный подход позволяет получить наиболее естественную формализацию системы в целом.
Анализ литературы [68, 53] подтвердил, что объектно-ориентированные технологии являются эффективным средством моделирования сложных систем. Для использования объектно-ориентированного подхода необходимо дать четкое определение понятию "объект", что не является однозначной задачей из-за большой общности этого понятия. Одни из основоположников объектного анализа Шлеер и Меллор [68] дают такое определение: "Объект - это абстракция множества предметов реального физического мира (real-world things), таких как:
1. Все предметы в данном множестве - экземпляры (instance) - имеют одинаковые характеристики
2. Все экземпляры подчинены и согласовываются с одинаковыми правилами.
"Объект" используется в двух смыслах: а) как конкретный экземпляр сущности б) как класс всех схожих сущностей".
Из этого определения следует, что объекты идентифицируются во множестве предметов реального мира при помощи абстрагирования, то есть выявления основных характеристик какой-либо сущности, отделяющих ее от других. Кроме выявления отдельных объектов анализ направлен на обобщение их характеристик и правил поведения, а, также, объединение схожих сущностей в классы.
Другое определение понятия "объект" дают авторы унифицированного языка моделирования UML: "Дискретная сущность с четко определенными границами и индивидуальностью, инкапсулирующая состояние и поведение. Экземпляр класса" [53]. В этом определении указано, что для идентификации объектов необходимо наличие четко определенных границ объектов. Таким образом, определение границ объектов является важной задачей при проведении объектно-ориентированного анализа. Также можно сделать вывод о том, что объектно-ориентированный подход затруднительно использовать при моделировании систем, где границы объектов четко не определены.
РБД представляет собой базу данных, содержащую множество таблиц, которые размещаются на множестве узлов, соединенных между собой каналами передачи данных. На узлах РБД функционируют приложения, которые с определенной периодичностью инициируют выполнение запросов и распространение обновлений. Таблицы РБД могут быть фрагментированы и реплицированы(тиражированы).
В результате проведенного системного анализа выделены следующие типовые компоненты РБД:
1) узел РБД;
2) канал передачи данных;
3) приложение;
4) запрос;
5) таблица РБД.
Для моделирования выделенных типовых компонентов РБД разработаны соответствующие классы объектов. При проектировании моделей типовых компонентов, их взаимосвязей и поведения применялся унифицированный язык моделирования (Unified Modeling Language, UML) [4, 6, 11, 26, 36, 63, 88].
В следующем подразделе представлены объектные модели типовых компонентов РБД, выделенных с помощью объектно-ориентированного анализа [61]. Затем раскрывается внутренняя организация модели РБД, описаны взаимосвязи образующих ее компонентов (объектов) и представлены функции, которые выполняет модель путем взаимодействия выделенных объектов.
2.2. Разработка моделей типовых компонентов РБД
2.2.1. Узел РБД
Узел РБД является центральным компонентом исследуемой системы (РБД). Он предназначен для хранения и обработки данных. К. Дейт отмечает, что: "... каждый узел обладает своими собственными базами данных, собственными локальными пользователями, собственной СУБД и программным обеспечением для управления транзакциями ..., а также своим собственным локальным диспетчером передачи данных" [19].
Узел РБД представляет собой систему, состоящую из нескольких аппаратных и программных элементов (рис. 2.1).
Рис. 2.1. Структурная схема узла РБД
Прикладные программы - это те программы, которые используют пользователи для доступа к РБД. Прикладные программы моделируются отдельными объектами, класс которых будет описан ниже.
Наиболее важным программным компонентом узла является Система управления базой данных (СУБД). СУБД представляет собой программное обеспечение, которое управляет доступом к базе данных. В простейшем случае узел РБД состоит из одной физической базы данных, соответственно одной СУБД, прикладного программного обеспечения с которыми работают пользователи.
В этом случае компонент программного обеспечения на узле, поддерживающий все необходимые функции совместной работы, встроен в СУБД. Анализ, приведенный в первой главе, показал, что все современные промышленные СУБД содержат в себе такой компонент. Однако если данная поддержка совместной работы не удовлетворяет требования, предъявляемые к РБД, то данный компонент разрабатывается специализированно для конкретной РБД. Также, для этой цели могут быть использованы мониторы обработки транзакций (Transaction Processing Monitor - TPM) [69]. TPM представляют собой промежут