基于时态摘要的对象关系数据索引分析

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1、基于时态摘要的对象关系数据索引研究第-一章引言1．1研究背景第一章引言近年来，一些新的应用领域包括CAD(计算机辅助设计)，CAM(计算机辅助工程)，CIM(计算机集成制造)，CASE(计算机辅助软件工程)，OIS(办公信息系统)，GIS(地理信息系统)等对数据库技术提出了许多新的要求，比如工程对象的构成关系较复杂，要求存储和管理复杂的对象数据。这些领域中的数据类型较多，要求具有用户自定义数据类型的可扩展能力，支持新应用领域中的数据类型，如多媒体数据，空间数据，科学数据，地理数据等，传统的关系数据库技术已经不能满足这些要求，

2、而随后出现的面向对象数据库(OODB)尽管能适应非传统应用的需要，但缺少一个共通的数据模型，且纯粹的面向对象的数据库不支持SQL数据库的标准查询，这些缺陷阻碍了它的广泛应用。此时对象关系数据库(0RDB)应运而生，它通过在关系数据库上通过引入新的数据类型突破了1NF限制，吸取了面向对象技术的基本概念，通过“引用”，“继承’’等技术增添了面向对象过程的部分功能。在当时，M．Stonebraker认为它是数据库技术发展的下一个大浪潮【l】。时间是自然界无所不在的客观属性，所有的信息都具有相应的时态属性【2】。人们在分析问题，进行

3、决策的时候，不但需要现在的数据信息，还需要过去甚至将来的信息，在信息时代，时间更加显示了它的重要性——它是“信息"的基本属性，时态数据管理技术已经成为现代数据库理论与应用的重要课题之～。自从上个世纪八十年代以来，计算机学术界对时态数据库的研究给予了非常大的关注，此后十年学者发表了数以千计的论文，提出了上百种时态数据库模型和时态信息处理方式。1993年出版的第一本关于时态数据库的著作“Temporaldatabases：theory，design，andimplement"【31，是该时期的标志性成果。迄今为止，时态数据库的研

4、究从未间断过。由于研究人员持续不断的创新研究，时态数据库理论越来越成熟，并成功应用到地理信息系统(GIS)，数据仓库与数据挖掘，以及时空(Spatio．temporal)信息技术和多媒体信息技术等众多领基于时态摘要的对象关系数据索引研究第。章引言域当中。对象关系数据库作为面向对象方法与传统关系数据库结合的产物，提供了对于复杂数据进行复杂查询的支持，从而能更好地满足迅速发展的多媒体应用、时空信息技术应用、Web应用以及新的商业应用的需求。目前已经有若干个具有ORDB特性的数据库产品推出，IBM的DB2，Oracle公司的Ora

5、cle8之后的系列产品。因此将时态的概念引入到ORDB，构造具有时态信息的对象关系数据模型具有现实和重要的意义。一直以来，如何从数据库的海量数据中进行有效的查询都是人们所密切关心的内容，而索引技术可以通过对关键字段或者其他有效的信息进行建立索引有效地解决查询性能的问题，因此建立良好、简洁、高效的对象关系时态索引必不可少。而在时态索引研究方面，早期阶段的学者的关注点主要集中在如何基于事务时间建立索引方面。由于事务时间表示数据实体历史版本信息，其本身具有索引性质，因此可以非常自然地用于索引时态数据【4】【5】【6】。事务时间是事

6、务提交的系统时间，用户不能对其进行更新，因此相应的索引不需要进行更新管理，基于事务时间的索引结构主要分为基于传统索引结构的TSBT[7]，WOBTIs]，OB+．tree[9】和基于独立索引结构的AP．tree[1o】[11】，AD．tree[121，SnapshotIndex[131，ArchivaleTimeIndeX【141。随后，相关方面研究的学者逐渐将研究的重点转向基于有效时间的索引，有效时间虽然由数据库系统来解释，但它可以被更新，有效时间的提供和更新是由用户来完成的，另外实际应用中许多数据实体有效时间本身会随时间

7、的推进而发生不断地变化，比如具有有效时间变量Now情形。因此相对基于事务时间的数据索引，有效时间的索引应当具有必要的动态管理和操纵约束。随着研究的不断深入，国际上许多学者提出了许多基于有效时间的索引模型，大概可以分为两种，一种是扩展传统的支持动态管理机制的索引结构(如B+树)来实现时态索引功能，主要包括TimeIndex[15】【16】【171、改进TP．Index[181、MAP21[19】【201、IB+一讹e【2l】；另外一种是独立构造的符合时态索引的结构，主要包括Interval．tree【221、CheckPoin

8、tIndex[231、IS．tree(IntemalSegmentTree)【241、ES．tree(ExternalSegmentTree)【25】、TP．Index[2q和RI一仃ee【27】。不过由于时态数据本身的特点，通常诸如B+树等一些方法比较难以有效用于时态数据索引，尤其是带有