Стратегические направления в системах баз данных

2009 г.

Стратегические направления в системах баз данных

А.Зильбершац, С.Здоник
Перевод: М.Р. Когаловский

4. Сценарии

В этом разделе мы опишем два приложения технологии баз данных, которые иллюстрируют направления, пропагандируемые нами в данном отчете. Мы полагаем, что представленные здесь возможности показывают характер будущих систем управления базами данных, и технологии, которые будут поддерживать рассматриваемые сценарии, представляют собой программу исследований на следующее десятилетие.

4.1. "Мгновенное" виртуальное предприятие

"Мгновенное виртуальное предприятие" (Instant Virtual Enterprise, IVE) – это группа компаний, которая обычно не функционирует как организационная единица, а объединяется для того, чтобы отреагировать на заказ клиента или запросить предложения. Характерным примером среды, требующей кооперации типа IVE является автоматизированное интегрированное производство (Computer Integrated Manufacturing, CIM). Среда CIM включает многие специализированные отделы и подсистемы. С технологической стороны в нее входят автоматизированное проектирование, производство и контроль качества. В то же время, управленческая часть включает планирование производства, управление производством, а также управление ресурсами. Перечисленные специализированные подсистемы относятся к разным организациям, каждая из них располагает собственными пользовательским интерфейсом, моделью данных, специализированными операциями и организацией среды хранения.

Во многих бизнес-областях для компаний, входящих в IVE, необходимо будет обмениваться и на кооперативных началах управлять большими объемами данных. Маловероятно, что информационные системы будут интегрироваться друг с другом в то время, когда принимается решение относительно сотрудничества в продажах или в заявке на торгах. Даже в внутри одной компании с автоматизированным интегрированным производством будет существовать много разнородных баз данных. Тем не менее, совместное использование данных и обмен данными между организациями-участниками, а также координация этой информации, являются крайне необходимыми.

Далее мы приведем пример сценария для мгновенного виртуального предприятия с автоматизированным интегрированным производством (CIM IVE). Затем примеры из этого сценария будут использованы для иллюстрации тех областей, где применение функциональных возможностей баз данных требуется по отношению к таким данным, которые в настоящее время не обязательно находятся под контролем СУБД.

Итак, пусть компания A строит нефтяной трубопровод и нуждается для этого проекта в 600 вентилях большого диаметра. Она запрашивает заявки для торгов, выпуская запрос предложений (Request For Proposal, RFP), специфицирующий размеры, механизм соединения, рабочие температуры, диапазоны давления, требования по устойчивости от коррозии и т.д. Компания инженерного профиля Q имеет намерение создать некоторое IVE для ответа на данный запрос предложений. Инженеры в Q используют Internet для поиска компаний, уже разработавших конструкцию такого рода вентилей, которая может быть использована. Оказывается, компания R имеет намерение лицензировать такую разработку.

Компания Q планирует самостоятельно выполнить работы по модификации предлагаемой конструкции, но будет контактировать с компанией S в части выполнения технологического анализа модифицированной конструкции и трансформации технической документации в производственный план. Компания T берет на себя фактический выпуск изделий, но намерена заключить контракт с компанией U на изготовление пресс-форм и отливку.

Наконец, компании V и W также собираются кооперироваться: компания V предоставит услуги по конвертированию файлов технической документации в формате того пакета системы автоматизации проектирования (Computer Aided Design, CAD), который используется компанией R, в формат системы CAD, которую планирует использовать компания Q. В свою очередь, компания W предоставит документацию и услуги по архивированию для таких документов, как инструкция и руководства по эксплуатации.

Теперь мы приведем пример тех видов возможностей баз данных, которые при этом требуются как на этапе подготовки совместной заявки, так и при выполнении контракта (если будет выигран тендер).

Когда компания Q искала существующие разработки вентилей, она выполняла запрос. Ряд аспектов этого запроса порождает весьма интересные проблемы: некоторые его части основаны на близком, а не на точном соответствии. Запрос касается разработок многих компаний, которые предположительно имеются во многих различных репозитариях. Кроме того, сведения о разработке компании R могут храниться не в среде какой-либо СУБД, а в индивидуальных файлах, для которых может не иметься аналога схемы базы данных.

Поиск по сходству требует усложненного индексирования, основанного на многих дескрипторах и векторах свойств большой размерности. Уже этот аспект проблемы побуждает к размышлению. Кроме того, интересный момент здесь заключается в том, что мы должны обеспечивать запрос и поддержку индексирования на внешних объектах. Какую бы усложненную поддержку индекса мы не изобрели, должны отслеживаться изменения внешних объектов, и индекс должен согласовываться с ними.

Чтобы компания S могла оценить стоимость технологического анализа и производственных планов, ей необходимо видеть первоначальную техническую документацию, но в форме, которая совместима с ее инструментальными средствами. Таким образом, при подготовке совместной заявки возникает потребность в услугах по трансляции данных, предоставляемых компанией V. Однако для этого требуется знать формат проектных файлов компании R. Возможно, эти файлы представлены в каком-либо самоописываемом обменном формате, но возможно также и то, что должна быть добавлена какая-либо дескриптивная информация.

Часто для описания и для обмена данными продуктов CIM используются такие стандарты, как STEP/EXPRESS⁴. Однако для того, чтобы дать возможность компании R ограничить выдаваемую информацию некоторым подмножеством схемы, выделенным по принципу "служебной необходимости", должны обеспечиваться некоторые дополнительные механизмы. Едва ли можно себе представить, что компания R будет готова сообщить все детали своей разработки только для целей подготовки совместной заявки.

Если IVE, руководимое компанией Q, выигрывает тендер, возникает потребность в координации и управлении конфигурацией, поскольку первоначальная разработка должна быть сначала модифицирована для того, чтобы она удовлетворяла спецификациям, а затем должна подвергнуться дальнейшей модификации на основе анализа, проведенного компанией S, и обратной связи по результатам работы компаний T и U, связанной с оценкой возможностей производства. Множество зависимостей между данными в различных компаниях IVE должно координироваться (например, должна иметься координация между объектами в различных подсистемах). Должны моделироваться и поддерживаться связи и ограничения целостности (по ссылкам), не требуя при этом, однако, создания традиционной глобальной базы данных.

Изменения какого-либо объекта в одной подсистеме требуют изменений в одном или более связанных с ним объектах в других подсистемах. Изменения во внешних системах должны отслеживаться и потенциально распространяться на другие системы. Если, например, компания U изменяет шпиндель вентиля, связанная с ним документация вентиля должна быть изменена компанией W. Доступ к сведениям о шпинделе в компании U может быть ограничен до тех пор, пока документация не будет обновлена компанией W. И снова компания U экспортирует информацию только в соответствии с принципом "служебной необъодимости" (т.е. только информацию, необходимую для указанного обновления документации).

Предположим теперь, что компания Q решает заменить шпиндель t, поставляемый компанией T, шпинделем t' другой компании T', поскольку t' в некотором смысле эквивалентен, но стоит дешевле. Это изменение может стать причиной изменений в конструкциях всех типов вентилей, где использовался t, что приводит в результате к конфликту между маркетинговым решением компании Q и конструкторской деятельностью компании S. Поддержка деятельности по разрешению таких конфликтов имеет важнейшее значение для IVE.

Например, в указанном случае должно быть принято решение определить, действительно ли конструкции всех типов вентилей должны измениться, и t' должен использоваться вместо t, либо некоторые конструкции вентилей могут не подвергнуться изменениям, что приводит к необходимости повторных переговоров с компанией T. Отслеживание релевантных изменений и выявление конфликтов – это функциональная возможность систем баз данных, которую следует здесь использовать.

В то время как IVE функционирует, имеется также потребность в обеспечении безопасности и контроля доступа к информации. Возможен, например, такой случай, когда компании R и T являются конкурентами, и поэтому R готова позволить компаниям Q и S видеть первоначальную конструкцию, но не хочет предоставлять к ней доступ для компании T.

Наконец, компания A нуждается в гарантиях, что информация относительно конструкции и производства вентилей будет доступна даже после расформирования IVE. Поэтому возникает потребность в архивировании информации, которая, возможно, является независимой от какой-либо из входящих в IVE компаний. Такой архив является базой данных.

4.2. Персональные информационные системы

Персональные информационные системы – это системы, которые обеспечивают информацию, рассчитанную для некоторого индивидуума и доставляемую непосредственно этому индивидууму с помощью портативных персональных информационных устройств (Personal Information Device, PID) таких, как персональные цифровые ассистенты, карманные персональные компьютеры или лаптопы. PID может либо переноситься индивидуумом, либо устанавливаться в автомобиле и будет оснащаться средствами беспроводного сетевого соединения. Оно будет также располагать сетевыми портами для подключения в случаях, когда доступны стационарные сетевые соединения.

Пользователь, оснащенный PID, сможет в ближайшем будущем иметь доступ к Internet где угодно и в любое время. Однако при этом в широком диапазоне будут варьироваться такие характеристики физических связей, как пропускная способность канала связи (от нескольких килобит/сек до нескольких мегабит/сек) и превалирующая частота ошибок. Весьма разнообразными будут также тарифы и схемы оплаты. Некоторые поставщики могут взимать плату за количество пакетов, в то время как другие – за время соединения.

Помимо этого, широкий спектр возможностей будут охватывать методы доставки информации – от периодических радиосеансов (через сеть спутников, принудительное избирательное распространение информации и т.д.) до стандартных сценариев в среде клиент-сервер, основанных на запросах. Будут также широко доступны глобальные системы позиционирования, и имеются все основания предполагать, что в ближайшие несколько лет каждая портативная персональная ЭВМ будет оснащена GPS-картой⁵. Таким образом, местоположение станет важным параметром в отборе информации, особенно для информационных услуг, зависимых от местоположения.

Нам представляется, что персональные информационные услуги должны быть тесно интегрированы с деятельностью индивидуумов от времени утреннего пробуждения, на протяжении повседневной деятельности и до времени отхождения ко сну. Эти сервисы будут работать от имени данного лица, даже во время его сна.

Утром эти услуги могут включать местный прогноз погоды, список напоминаний о специальных событиях текущего дня (например, о днях рождения или годовщинах друзей и родственников), список утренних рабочих совещаний и визитов (например, к зубному врачу), а также предложенную личным медицинским консультантом диету на этот день.

Доставка персональных информационных услуг будет продолжаться, когда данное лицо отправится на работу. PID сможет определить ему лучший маршрут от дома до работы на основе текущих условий трафика с показом ожидаемых задержек в пути на карте города (лучший маршрут может использовать комбинацию личного и общественного транспорта). Оно (PID) может предоставить персонализированный список заголовков новостей из национальных газет, например, "Нью-Йорк таймс", "Уол-Стрит Джорнал", а также заголовки международных сообщений из таких газет, как "Глоб" и "Мейл".

По понедельникам предоставляемый отчет будет включать сводку международных спортивных событий за выходные дни (например, об итальянской футбольной лиге). Он может предоставлять персонализированные сведения об инвестициях, содержащие рекомендации по инвестициям на данный день, которые предложены личным финансовым советником. К тому времени, когда данное лицо прибывает на работу, оно будет полностью осведомлено о представляющих для него интерес событиях и новостях.

Предоставление персональных информационных услуг будет продолжаться в течение всего дня. После прибытия в офис могли бы поступить список задач на день, список покупателей, с которыми нужно связаться, напоминание о необходимости договориться относительно визита к зубному врачу для периодической проверки, сводка объявленных новостей, информация о начале распродажи из местного магазина фурнитуры по конкретному изделию домашней фурнитуры, а также уведомление о приобретении лучшего авиабилета в связи с предстоящим отпуском. Если данному лицу придется в течение дня куда-либо ехать на машине, ему будут предоставлены сведения о лучшем маршруте, которые всегда основаны на текущей информации о трафике.

В конце дня персональная информационная служба предоставит предварительное расписание на следующий день, предложение по балансу личной дневной диеты от личного медицинского консультанта, а также сведения о встречах и делах на следующий день.

PID должно непрерывно издавать запросы к удаленным базам данных и отслеживать широковещательную информацию. Поэтому персонализированные информационные системы значительно обострят сегодняшние проблемы производительности систем с архитектурой клиент-сервер, а также проблемы масштабируемости и надежности. Серверы, которые распространяют ("push") информацию клиентам и отвечают на запросы клиентов ("pull"), будут играть важную роль в доставке персонализированных услуг. Нагрузка на эти серверы потенциально будет значительно большей и запросы будут, вероятно, значительно более утонченными. К числу архитектурных проблем, возникающих в средах, подобных рассмотренным, относится решение таких вопросов, как должны ли данные находиться на PID или на сервере, и какие задачи должны выполнять PID в отличие от сервера.

⁴⁾ STEP и EXPRESS – это представители ряда протоколов, которые имеют статус индустриальных стандартов, принятых NIIIP (The National Industrial Information Infrastructure Protocol). Этот консорциум был образован в 1994 году с целью разработки и исследования протоколов, необходимых для поддержки индустриальных виртуальных предприятий. – Прим. пер.

⁵⁾ Технология глобальных систем позиционирования (Global Positioning System, GPS) активно развивается в настоящее время. Она основана на спутниковых системах, генерирующих и посылающих абонентам специальные сообщения, позволяющие с высокой точностью определять их географическое местоположение. Абонентом такой системы может быть пользователь мобильного компьютера, персонального цифрового помощника или другого вычислительного устройства, оснащенного принимающей и интерпретирующей спутниковые сообщения GPS-картой и специальным программным обеспечением. При этом абонент может находиться в любом месте и пользоваться услугами системы в любое время. GPS-технологии становятся чрезвычайно важными в судовождении, авиации и других сферах. С ними связывают также большие перспективы в мобильных информационных системах, о которых здесь говорят авторы. – Прим. пер.

Назад Содержание Вперёд