Постреляционная модель данных: снятие ограничений реляционной модели

Снятие ограничений реляционной модели

Классическая реляционная модель прочно вошла в практику именно благодаря своей строгости: каждое поле содержит одно неделимое значение, а данные аккуратно разложены по плоским таблицам. Но у этой строгости есть обратная сторона — сложные структуры приходится дробить на множество таблиц и постоянно собирать заново. Постреляционная модель предлагает иной путь: она сохраняет реляционную основу, но снимает часть её жёстких запретов.

Что такое постреляционная модель

Проще всего понять этот подход через сравнение с реляционным, из которого он и вырос.

В обычной реляционной модели действует требование первой нормальной формы: в каждой ячейке допускается лишь одно атомарное значение. Постреляционная модель отменяет это правило и разрешает хранить в одном поле сразу несколько значений. Такие поля называют многозначными, а сами значения объединяют в набор, связанный с конкретной записью.

Благодаря этому логически цельный объект больше не нужно «размазывать» по нескольким таблицам. То, что в реляционной схеме потребовало бы отдельной подчинённой таблицы и связи по ключу, здесь умещается прямо внутри одной записи.

Как модель расширяет реляционный подход

Ключевая идея постреляционной модели — сохранить всё лучшее от реляционной и добавить гибкость в представлении данных.

Представим базу, где хранятся сведения о заказах. В реляционном варианте пришлось бы завести две таблицы: одну для заголовков заказов, другую — для их отдельных строк, а затем связать их по номеру заказа. В постреляционной модели все строки конкретного заказа можно поместить прямо в его запись, в одно многозначное поле. Данные, которые по смыслу принадлежат вместе, физически и хранятся вместе.

Основные возможности модели

Постреляционная модель отличается от классической несколькими принципиальными чертами.

• Неатомарные (многозначные) поля. Одна ячейка может содержать набор значений, а не единственное значение. Это и есть главный отход от первой нормальной формы.
• Вложенные таблицы. Поле способно хранить не просто список, а целую таблицу внутри записи — так называемую таблицу в таблице. Уровень вложенности при этом может быть не единственным.
• Сложные типы данных. Модель допускает составные структуры, объединяющие несколько разнородных элементов в одно значение поля.

За счёт таких средств данные хранятся в виде, максимально близком к тому, как их воспринимает человек, — единым связным объектом, а не разрозненным набором таблиц, требующих постоянной сборки.

Достоинства постреляционной модели

Главное преимущество вытекает прямо из её устройства. Поскольку связанные сведения хранятся в одной записи, отпадает необходимость дробить их между таблицами и затем восстанавливать. Отсюда следует несколько практических плюсов:

• высокая наглядность. Один объект предметной области соответствует одной записи, а не десятку строк в разных таблицах;
• меньше операций соединения. Данные уже собраны вместе, поэтому многие трудоёмкие соединения таблиц просто не требуются;
• выигрыш в скорости. Отказ от лишних объединений при выборке нередко ускоряет обработку запросов.

Недостатки и ограничения

При всех плюсах у модели есть и слабые места, о которых важно помнить.

К типичным недостаткам относят:

• трудности с поддержанием целостности данных из-за сложной, вложенной структуры записей;
• усложнение обработки — работа с неатомарными полями и вложенными таблицами требует более изощрённых механизмов, чем плоские таблицы;
• повышенные требования к проектированию — ошибки в структуре здесь обходятся дороже, поскольку данные тесно упакованы внутри записей.

Примеры поддерживающих СУБД

Постреляционный подход воплощён в ряде реально работающих систем. К СУБД, которые поддерживают постреляционную модель данных, относят:

• uniVerse;
• Cache;
• Bubba;
• PostgreSQL.

Эти системы демонстрируют, что отказ от строгой атомарности полей — не чисто теоретическая идея, а вполне применимый на практике инструмент для задач со сложно устроенными данными.