Темпоральность в реляционной СУБД
Транзакционные данные, как правило, ассоциированы только с одним значением времени. Для обеспечения же управления конкурентным доступом и реализации раздельного отражения в состоянии базы данных операций исправления требуется использование битемпоральной модели, включающей действительное и транзакционное время. Действительное время – это время, указывающее на время актуальности существования и значений атрибутов реальных объектов. Транзакционное время – время внесения новых сведений об объекте в информационную систему.
Двойная темпоральность позволяет не просто более точно описать модель системы, но и определить операцию исправления. Для этого в дополнение к существующей записи с неправильным значением вносится корректирующая запись с тем же действительным временем, текущим транзакционным временем и исправленными значениями.
Кроме расширения возможностей представления данных в информационной системе, использование битемпоральной модели позволяет обеспечить управление конкурентным доступом в части защиты от проблем неповторяющегося чтения. Это достигается за счет того, что в рамках одной операции (транзакции) при обработке данных используется ограничение на выборку данных: используются только записи, внесенные в информационную систему до начала транзакции.
Двойная темпоральность данных в сочетании с управлением данных в режиме «только вставка» позволяет обеспечивать хранение вместе с данными сведений о пользователе, внесшем изменения, а также его электронную цифровую подпись, рассчитанную на основании внесенных данных. Это позволяет организовать юридически значимое хранилище данных с разделением персональной ответственности за их содержание.
Кроме того, данная технология позволяет обеспечить возможность отслеживания данных, которые существовали в системе до внесения пользователем изменений. Аналогичным же образом можно отследить первичные данные, находившиеся в системе при формировании вторичных данных, при условии сохранения вместе с вторичными данными штампа времени, по состоянию на которое они сформированы.
При этом следует отметить, что в трехзвенной архитектуре здесь возможны конфликтные ситуации, связанные с тем, что между временем чтения данных и моментом внесения изменений в данные могут быть внесены изменения другим пользователем. Чтобы защититься от этого, имеет смысл использовать два транзакционных времени: основное транзакционное время – транзакционное время внесения изменений; и транзакционное время чтения данных – для отслеживания основного транзакционного времени данных, на основе которых производилась обработка.
В данной модели в чистом виде невозможно отобразить исчезновение (удаление) объекта. Однако, кроме появления, исчезновения элементов данных и изменения их атрибутов, с ними могут происходить также такие события, как объединение, присоединение, разделение, выделение, реорганизация. Для реализации требуемых операций необходимо использовать дополнительную таблицу, причем соответствующее событие должно отображаться в ней в виде перехода (вектора) с указанием предшествующего идентификатора (null при появлении элемента) и нового идентификатора (null при исчезновении элемента). Используя подобный подход, несколькими взаимосвязанными записями можно отразить в состоянии базы данных любую из перечисленных выше операций.
Существенной проблемой является обеспечение мягкой модернизации информационных систем вместе с соответствующими взаимосвязями между ними. В первую очередь, сложность составляет необходимость модернизации метаданных и обеспечение работы с данными прошлых периодов в соответствующей схеме данных. Важное значение имеет также сохранение связанности систем при изменении структур данных без дополнительной разработки, а лишь за счет соответствующей перенастройки связей.
По сути, кроме жизненного цикла элемента данных и жизненного цикла его атрибутов, имеет смысл рассматривать еще два жизненных цикла метаданных: жизненный цикл классов (таблиц) и жизненный цикл атрибутов классов (столбцов таблиц). Для их описания требуются дополнительные таблицы, в которых так же, как и для отражения в состоянии базы данных операций над элементами данных, используются переходы.
На рисунке изображена структура для представления данных по описанной технологии. Для связи записей выделена дополнительная таблица транзакций, в которой хранятся транзакционное время чтения, транзакционное время записи, сведения об авторе и его электронная цифровая подпись. Это дополнительно позволяет осуществлять ручной откат транзакций, а также в некоторой степени сократить объем памяти, требуемой для хранения информации о пользователях и ЭЦП. Все таблицы элементов объединены в единую таблицу, которая содержит поле, указывающее на класс элемента. Также в одну таблицу объединены и все таблицы значений, и эта таблица содержит поля ссылок на таблицу элементов и таблицу атрибутов.
