Zuverlässigkeit und Leistungsfähigkeit objekt-orientierter Datenbanksysteme

Seit einigen Jahren versuchen Datenbankforscher und -Entwickler die Datenbanktechnologie in neue Anwendungsbereiche einzubringen, wie z.B. VLSI-Entwurf, Architektur und Maschinenbau CAD/CAM. Dabei stellte sich heraus, daß die relationalen Systeme, die derzeit eine dominante Rolle im traditionellen betriebswirtschaftlichen, administrativen Anwendungsbereich innehaben, nur sehr bedingt geeignet sind, die informationstechnische Basis für ingenieurwissenschaftliche Anwendungen zu bilden—Gründe dafür finden sich z.B. in [KW87,L⁺85].

In diesem Kapitel werden die grundlegenden Konzepte von GOM überblicksmäßig vorgestellt. Wir verzichten bewußt auf eine sehr detaillierte Erläuterung der einzelnen Modellierungsstrukturen weil sie für den erfahrenen Leser entweder selbsterklärend sind oder für die weitere Diskussion der Typisierungs- und Optimierungskonzepte nicht von zentraler Bedeutung sind.

Im Entwurf des objekt-orientierten Modells GOM wurden schwerpunktmäßig zwei Zielsetzungen verfolgt:

In diesem Kapitel beschreiben wir die—aus Datenbanksicht essentiellen—Möglichkeiten des assoziativen Zugriffs auf Objekte. Es gibt in GOM zwei Möglichkeiten auf persistente Objekte assoziativ zuzugreifen:

In diesem Kapitel wird eine gezielt auf (streng typisierte) Objektmodelle zugeschnittene Indexierungsmethode, genannt Zugriffsrelationen oder “access support relations (ASRs), entwickelt, die auf der redundanten Abspeicherung häufig traversierter Objektreferenzen basiert. Anders als im relationalen Modell, in dem theoretisch jede Relation mit jeder anderen Relation “gejoint” werden kann, solange die entsprechenden Join-Attribute kompatible Wertebereiche haben, sind die logisch sinnvollen Verbindungen zwischen Objekten in einem Objektmodell in aller Regel in der Form komplexwertiger Attribute vorgegeben. Diese sowohl im Schema (als einzel- oder mengenwertige komplexe Attributtypen) als auch in der Extension (als Referenzen) enthaltene Semantik macht man sich in unseren Zugriffsrelationen zunutze, indem man die Referenzketten, entlang derer häufig eine assoziative Anfrage ausgewertet wird, schon vorab materialisiert und redundant abspeichert.

In diesem Kapitel wird ein analytisches Kostenmodell für die quantitative Bewertung der Zugriffsrelationen entwickelt. Das hier vorgestellte Kostenmodell basiert auf der B⁺-Baum Speicherstruktur für Zugriffsrelationen-Partitionen, die in Abschnitt 5.2.1 eingeführt wurde. Dieses Kostenmodell ist die Grundlage verschiedener Systemmodule:

In diesem Kapitel wird eine weitere zugriffsunterstützende Maßnahme beschrieben, die für streng typisierte Objektbanksystem, wie GOM, entwickelt wurde. Ähnlich wie die Materialisierung von Sichten (Views) und Indexen in relationalen Datenbanksystemen oder auch die in den vorhergehenden Kapiteln eingeführten Zugriffsrelationen stützt sich die Funktionenmaterialisierung auf die empirische Erkenntnis, daß sich im allgemeinen Lesezugriffe gegenüber modifizierenden Zugriffen in der Mehrzahl befinden. Es lohnt sich daher, die Lesezugriffe auf Kosten der Schreibzugriffe zu beschleunigen. Im Falle der Funktionenmaterialisierung bedeutet dies die Vorberechnung der Funktionswerte und deren Abspeicherung in geeigneten Datenstrukturen für die spätere Verwendung in der Auswertung einer Anfrage. Dadurch wird die u.U. vielfache Berechnung ein und desselben Funktionswertes vermieden. Auch eröffnet sich dadurch die Möglichkeit, den Zugriff auf atomare Funktionswerte¹ durch geeignete Zugriffspfade wirksam zu unterstützen.

Nachdem im vorigen Kapitel die algorithmischen Strukturen der Funktionenmaterialisierung eingeführt wurden, stellt sich zwangsläufig die Frage nach der Leistungsfähigkeit materialisierter Funktionen. Dazu wurden zwei Beispielanwendungen realisiert, um eine quantitative Analyse der Konzepte zu ermöglichen.

In dieser Arbeit wurden zwei Problemkreise angegangen, die einem “breiten” Einsatz objektorientierter Datenbanktechnologie insbesondere in ingenieurtechnischen Anwendungen (noch) im Wege stehen. Wir haben mit den hier vorgestellten Arbeiten einen Beitrag hinsichtlich der

geleistet.