2.6 Ограничения реляционных баз данных

Появление реляционных СУБД стало важным шагом вперед по сравнению с иерархическими и сетевыми СУБД, в этих системах стали использоваться непроцедурные языки манипулирования данными и была достигнута значительная степень независимости данных от обрабатывающих программ. Однако со временем выявился ряд недостатков реляционных систем [6].

Во-первых, сама реляционная модель ограничена в представлении данных: не допускает естественного представления данных со сложной (иерархической) структурой, поскольку в ее рамках возможно моделирование лишь с помощью плоских отношений (таблиц). Все отношения принадлежат одному уровню, многие значимые связи между данными либо теряются, либо их поддержку приходится осуществлять в рамках конкретной прикладной программы.

По определению в реляционной модели поля кортежа могут содержать лишь атомарные значения. Однако, в таких приложениях как САПР, ГИС (геоинформационные системы), искусственный интеллект системы оперируют со сложно-структурированными объектами.

Например, представим объектами БД земельные участки. Каждый участок задается координатами узлов ломаной линии, ограничивающей его по периметру. В этом случае спроектировать реляционную таблицу невозможно, т.к. заранее не известно количество узлов для всех участков. Также невозможно написать общие процедуры (вычисление площади, нахождение пересечения и т.д.) для всех случаев.

Кроме того, даже в том случае, когда сложный объект удается "уложить" в реляционную БД, его данные распределяются, как правило, по многим таблицам. Соответственно, извлечение каждого такого объекта требует выполнения многих операций соединения (join), что значительно замедляет работу СУБД.

Обойти эти ограничения можно было бы в том случае, если бы реляционная модель допускала:

• возможность определения новых типов данных;

• определение наборов операций, связанных с данными определенного типа.

Во-вторых, имеются определенные недостатки и в реализации тех возможностей, которые прямо не предусматриваются реляционной моделью, но стали непременным атрибутом всех современных СУБД:

1. Цикл существования реляционной БД состоит в переходе от одного целостного состояния к другому. Однако нельзя избежать такой ситуации, когда пользователь вводит данные, формально удовлетворяющие ограничениям целостности, но не соответствующие реальному состоянию предметной области. В этом случае происходит потеря правильного непротиворечивого состояния БД.

2. Реляционная СУБД выполняет над данными не только те действия, которые задает пользователь, но и дополнительные операции в соответствии с правилами, заложенными в БД. Этот механизм реализуется с помощью триггеров, однако аппарат триггеров весьма сложен в отладке и полностью не реализован ни в одной системе.

Первые работы, в которых отмечались эти и ряд других недостатков, появились уже в начале 80-х годов. Одна из наиболее ярких статей была опубликована в 1990 г. – Системы баз данных третьего поколения: Манифест. Вслед за первым манифестом последовали Манифест систем объектно-ориентированных баз данных. (М. Аткинсон, Ф. Бансилон, Д. ДеВитт, К. Диттрих, Д. Майер, С.Здоник, СУБД № 4 1995) и Третий манифест (Х.Дарвин, К.Дэйт, СУБД № 1 1996).