chương I Trong chương này luận văn đã trình bày những khái niệm cơ bản về CSDL thời gian và CSDL đối tượng. Vấn đề đặt ra là khi các yêu cầu của các DBMS đối tượng lại đòi hỏi quản lý về mặt thời gian thì hướng giải quyết sẽ như thế nào? Trong chương 2, luận văn sẽ trình bày chi tiết về CSDL thời gian hướng đối tượng (Temporal Object Oriented DataBase - TOODB) trong các hệ thống thông tin. CSDL thời gian hướng đối tượng được xây dựng nhằm hỗ trợ cho các ứng dụng có yêu cầu quản lý về mặt thời gian đối với dữ liệu. Nguyễn Thị Hội – Công nghệ thông tin 2004 Trang - 15 - CHƯƠNG II – CƠ SỞ DỮ LIỆU HƯỚNG ĐỐI TƯỢNG THỜI GIAN TRONG CÁC HỆ THỐNG THÔNG TIN Giới thiệu Vào hai thập niên trước, nhiều nhà nghiên cứu đã hướng vào dữ liệu thời gian, hay dữ liệu thay đổi theo thời gian.
Hầu hết các hệ thống thông tin máy tính hóa hiện nay (và đặc biệt là trong DBMSs) chỉ lưu trữ các thực thể trong thế giới thực với trạng thái hiện thời của nó mà không cung cấp hay không hỗ trợ việc lưu trữ những giá trị trạng thái trong quá khứ hay trong tương lai của các thực thể. Một số hệ thống thông tin cho phép duy trì các trạng thái trong quá khứ cho mỗi thực thể, nhưng những phương tiện này phần lớn phục vụ những mục đích kiểm toán và lưu trữ, cung cấp rất ít khả năng hỗ trợ để lấy lại và phân tích, xử lý thông tin. Về mặt kỹ thuật, thời gian mà mỗi mẩu tin đang đúng trong thế giới thực được gọi là thời gian hiệu lực, trong khi thời gian từ lúc chèn bản ghi vào trong một DBMS đến lúc xóa (logic) nó được gọi là thời gian giao dịch. Phụ thuộc vào việc hỗ trợ kiểu thời gian mà chúng cung cấp cho hai chiều thời gian, DBMSs được phân loại vào bốn phạm trù đã trình bày trong phần 1.1 Trong chương này luận văn sẽ trình bày về những vấn đề liên quan đến CSDL đối tượng thời gian.1 sẽ trình bày tổng quan về CSDL hướng đối tượng trong các hệ thống thông tin - Temporal Object Oriented DataBases within Information System (TOOBIS), mục 2.2 trình bày những mục tiêu chung của TOOBIS, mục 2.3 trình bày các kết quả đã đạt được và mục 2.4 trình bày hệ nền của TOOBIS.1 Tổng quan TOOBIS là một phương pháp luận mô hình hóa khái niệm mới, với cách nắm bắt ngữ nghĩa, phân tích yêu cầu và hình thức hoá thiết kế của các hệ thống thông tin thời gian.
Đồng thời có chức năng lưu trữ một hệ quản trị cơ sở dữ Nguyễn Thị Hội – Công nghệ thông tin 2004 Trang - 16 - liệu hướng đối tượng (Object Oriented DBMS – OODBMS), với việc lưu kết quả trong một Hệ thống Quản lý Cơ sở dữ liệu Hướng đối tượng Thời gian (TOODBMS), nó cung cấp cơ sở cần thiết cho việc thực thi và bảo trì những ứng dụng thời gian. Các ứng dụng hiện nay thực hiện theo hướng OODBMS bao gồm : • Viễn thông: Quản lý mạng, Quản trị, Mô phỏng, Lập k ế hoạch,. • Công nghiệp hàng không : Dữ liệu kỹ thuật và quản lý tài liệu kỹ thuật. • Bảo vệ : Chuẩn bị các đặc vụ, Mô phỏng, Tập trận giả,.
• Ngân hàng và bảo hiểm : Hệ thống nhà thương mại, Hệ thống thông tin khách hàng… • Dịch vụ : Phân phối điện, Quản lý mạng vận tải, bản đồ học,. • Thương mạ i : ( Những ứng dụng DSS về tài chính, ngân hàng, bảo hiểm). Những lợi ích mà công nghệ TOODBMS mang lại trong quá trình xây dựng các ứng dụng thông tin: • Tiện ích để phân tích và thiết kế, với các khía cạnh thời gian có hành vi động và tĩnh trên một miền ứng dụng. • Giảm giá thành cho quá trình thiết kế những ứng dụng thời gian, phát triển, bảo trì và tiến hóa.
• Cải tiến việc thực thi những ứng dụng lưu kết quả. • Chuẩn bị một khung linh hoạt để lưu dữ liệu thời gian và một ngôn ngữ truy vấn mạnh để thao tác trên chúng.2 Mục tiêu chung của TOOBIS TOOBIS nhắm vào việc phát triển một Hệ nền cạnh tranh để hỗ trợ vòng đời đầy đủ của các ứng dụng thời gian. Mục tiêu của TOOBIS như sau: Nguyễn Thị Hội – Công nghệ thông tin 2004 Trang - 17 - 1. Cung cấp một phương pháp phân tích và thiết kế thời gian, bằng việc mở rộng và xây dựng để thích nghi với những phương pháp luận đang tồn tại.
Mở rộng chức năng chính bằng việc đề xuất O2 OODBMS, và hỗ trợ cả thời gian hiệu lực lẫn thời gian giao dịch. Những mở rộng này phải tương thích với các chuẩn ODMG và các điều khoản mà các chuẩn SQL/3 sắp định nghĩa. Tuân theo việc phát triển những chuẩn ODBMS, có mặt trong các định nghĩa mà những chuẩn này chịu ảnh hưởng. Làm giàu thêm chức năng của O2 OODBMS, cung cấp mô hình dữ liệu xây dựng để khởi tạo và thao tác trên các đối tượng thời gian.
Tăng cường các chuẩn cho ngôn ngữ định nghĩa đối tượng (Object Definition Language - ODL). Mở rộng chuẩn cho ngôn ngữ truy vấn đối tượng ở mức cao (Object Query Language - OQL). Tăng tính hiệu lực với cách tiếp cận và những sản phẩm TOOBIS (TOODBMS và Phương pháp luận) bằng việc phát triển các ứng dụng thực tế… TOODBMS cung cấp cách thức lưu trữ kiến trúc mô hình dữ liệu để tạo mới và thao tác trên các đối tượng thời gian. Nó kế thừa đối tượng thời gian của O2 OODBMS, ngôn ngữ định nghĩa thời gian (Temporal Object Defined Language - TODL), bằng cách mở rộng ODMG ODL và mở rộng chuẩn ngôn ngữ truy vấn đối tượng mức cao (OQL).3 Kết quả thu được Dự án TOOBIS đã phát triển một Hệ nền hỗ trợ vòng đời đầy đủ của các hệ thống thông tin thời gian.
Hệ nền này bao gồm những thành phần sau : 1. Phương pháp luận thời gian hướng đối tượng (Temporal Object Nguyễn Thị Hội – Công nghệ thông tin 2004 Trang - 18 - Oriented Method - TOOM). TOOM được sử dụng trong pha phân tích và thiết kế hệ thống thông tin thời gian. TOOM, ngoài khả năng thực hiện việc nắm bắt và mô hình hóa, còn cung cấp cách thức xây dựng mô hình hoá bao gồm cả khía cạnh cấu trúc lẫn khía cạnh hành vi của hệ thống thông tin.
DBMS hướng đối tượng thời gian (TOODBMS). TOODBMS có thể sử dụng để định nghĩa, lưu trữ và truy vấn dữ liệu thời gian, cung cấp cơ sở hạ tầng cần thiết cho việc thực thi và thao tác của các hệ thống thông tin thời gian. TOODBMS gồm ba thành phần phân biệt được minh họa trong Hình 2. 1 Kiến trúc của TOODBMS i) Mô hình Dữ liệu Đối tượng Thời gian (Temporal Object Data Model - TODM).
Mô đun này cung cấp các phương tiện cần thiết cho việc tạo thành, lưu trữ và thực thi các thao tác trên những đối tượng phi thời gian và thời gian: thêm mới và xóa bỏ thông tin thời gian, trích chọn thông tin theo giai đoạn thời gian. ii) Ngôn ngữ Định nghĩa Đối tượng Thời gian (Temporal Object Define Language - TODL). Mô đun này cung cấp một phương thức ở mức cao để định nghĩa những đối tượng với đặc trưng thời gian. TODL mở rộng Ngôn ngữ Định nghĩa Đối tượng ODMG (ODL).
Hơn nữa TODL còn Nguyễn Thị Hội – Công nghệ thông tin 2004 Trang - 19 - lưu trữ một từ điển (meta - data), thông qua người dùng mà họ truy vấn trên những kiểu sẵn có và xác định những thuộc tính của chúng. iii) Ngôn ngữ truy vấn Đối tượng Thời gian (Temporal Object Query Language TOQL), ở mức cao ngang mức ngôn ngữ truy vấn để trích chọn thông tin từ những cơ sở dữ liệu Thời gian. TOQL là một mở rộng của ODMG đối tượng với ngôn ngữ truy vấn ( OQL), đồng thời cung cấp thêm tính hoạt động đến các ứng dụng có chiều thời gian, tương thích với việc ứng dụng kế thừa … Kiến trúc hệ thống toàn bộ được minh họa trong Hình 2. 2 Kiến trúc tổng quan hệ nền TOOBIS 2.4 Hệ nền TOOBIS 2.1 Phương pháp luận hướng đối tượng thời gian 2.1 Mục tiêu của phương pháp luận Những vấn đề trọng tâm khi xây dựng phương pháp luận hướng đối tượng là: • Đơn vị thời gian dùng để điều khiển tổ chức vòng đời ứng dụng Nguyễn Thị Hội – Công nghệ thông tin 2004 Trang - 20 - • Ngữ nghĩa và miền thời gian của mỗi thuộc tính.
• Dữ liệu nào được thể hiện cho thích hợp để lưu trữ và quản lý trong cơ sở dữ liệu. • Các ràng buộc nào được định nghĩa để đảm bảo việc gắn kết trong quá khứ, tương lai và hiện tại của dữ liệu thời gian. Đây là những vấn đề then chốt trong việc mở rộng phương pháp luận thời gian, với các khái niệm về độ đo và trình diễn thời gian, các khái niệm cho việc quản lý lịch sử. Những khái niệm này cho phép cho mô hình hóa theo khía cạnh thời gian của ứng dụng ở mức khái niệm.2 Phương pháp hướng đối tượng Phương pháp hướng đối tượng cơ bản sử dụng một mô hình duy nhất, được phân phối vào ba nhóm: cấu trúc, hàm và hành vi.
Những khái niệm chính của mô hình, được sử dụng để mô hình hoá hiện tượng trong thực tế, cùng với những mối quan hệ nằm bên dưới chúng được cho thấy trong Hình 2. 3 Các khái niệm cơ bản của mô hình đối tượng Trong phần này chúng ta sẽ xem xét theo 2 thuộc tính là: Cấu trúc và Hành vi. A - Thuộc tính cấu trúc Hai khái niệm cơ bản của mô hình, là đối tượng và lớp đối tượng, được đưa ra từ sơ đồ hướng đối tượng. Mục đích chính của mô hình là tuân theo khái niệm đối tượng từ pha phân tích cho đến pha thực thi.
• Đối tượng biểu diễn cho một hiện tượng, một thực thể trong thực tế không gian ứng dụng. Nguyễn Thị Hội – Công nghệ thông tin 2004 Trang - 21 - • Lớp đối tượng mô tả một nhóm các đối tượng có cùng đặc trưng về hành vi và cấu trúc. • Thuộc tính là một đặc trưng của một lớp. Tập hợp giá trị của một thuộc tính được định nghĩa thông qua khái niệm miền.
Mô tả cấu trúc của một lớp đối tượng đầy đủ bằng một tập các ràng buộc. Sự ràng buộc có thể được phân loại thành ba phạm trù : 1. Ràng buộc thừa kế, sự phân chia các mô hình, sự phủ và sự tách rời.