Evolução de esquemas em bancos de dados orientados a objetos utilizando versões

Abstract

Este trabalho apresenta um mecanismo para evolução de esquemas para bancos de dados orientados a objetos. A necessidade de alteração do esquema conceitual de dados pode surgir em qualquer momento da vida de um sistema, por motivos como incorporar novas especificações e necessidades do usuário, reaproveitamento de classes em outros sistemas a correção de falhas de modelagem. Uma ferramenta deste tipo deve permitir ao usuário a maior variedade possível de alterações e, ao mesmo tempo, possibilitar um alto grau de independência lógica de dados, para reduzir ao máximo possível a necessidade de alteração dos programas de aplicação que utilizam o esquema. O modelo de dados utilizado está baseado nos modelos de outros sistemas orientados a objetos, como Orion é O2. Ele permite a definição de classes, atributos simples e construídos pelo usuário, métodos, como forma de encapsular os objetos e herança múltipla de atributos e métodos para subclasses. Além disso, para manter o histórico de modificações realizadas, versões de instâncias, classes e métodos são utilizadas. Versões de um objeto formam um grafo acíclico, sendo a versão mais recente a "default". Como forma de manter a coerência no uso de versões de diferentes objetos, o conceito de contextos de esquemas é definido. A proposta baseia-se no conceito de invariantes, condições básicas para a base de dados ser considerada válida e consistente pelo sistema. Invariantes estruturais e comportamentais são definidos e mantidos. Diversas operações que podem ser realizadas sobre um esquema são descritas, detalhando para cada uma as suas opções e efeitos. Alguns mecanismos auxiliares para aumentar a transparência de alterações de esquemas são esboçados. Como uma aplicação específica do mecanismo genérico apresentado, outro é desenvolvido para o ambiente STAR. Seu modelo de dados e os gerentes de versões e metodologia são explicados, tendo suas características mais relevantes para este trabalho detalhadas. Tomando o esquema de objeto como um esquema de dados e as tarefas do gerente de metodologias como métodos, o mecanismo também se baseia em invariantes que são utilizados para validar a correção das modificações realizadas, cuja semântica está descrita detalhadamente. O mecanismo definido revelou-se extremamente flexível e capaz de manter não só o histórico do desenvolvimento de determinada aplicação, como também alternativas de um mesmo sistema que esteja sendo construído utilizando um banco de dados orientado a objetos, tendo atendido satisfatoriamente aos requisitos básicos definidos inicialmente.

This work presents a schema evolution mechanism, based on an object oriented data model. Conceptual schema modifications are needed al any moment in the life cycle of a system, for example, to incorporate new specifications and users' solicitations, to reuse classes developed for other system and to correct modeling errors. This mechanism has to allow a great number of different operations and, at the same time, a high data logic independence to reduce the number of changes in applications programs. For this proposal we are considering an object oriented data model, similar to those existing in Orion and O2. Class definitions, simple attributes and attributes constructed by the user, methods to encapsulate objects and multiple inheritance of attributes and methods to subclasses are allowed. Instances, classes and methods are versionable. Connected directed acyclic graphs organize the versions of an object. There is one current version, which either is the most recent (the default) or one defined by the user. Schema contexts are introduced to keep track of the correspondence that exists among all the versions created, assuring the selection of a method version adequate for a version instance. The mechanism is based on schema invariants, that are basic conditions that always must be satisfied in order to insure that the schema is in a correct state. Structural and behavioral invariants are defined and checked by the system. The designer can use a complete set of operations to change the schema. The semantic of all operations is described, with its options and effects. Some auxiliary mechanisms are incorporated to facilitate schema change transparency. As an application, a generic mechanism for schema evolution is developed to the STAR framework. The data model, version and methodology managers of STAR are explained. The mechanism is based on invariants to validated changes considering an object schema as conceptual schema. and the methodology manager tasks like methods. The mechanism is extremely flexible and capable of maintaining the history of schema development and alternatives of classes ; methods and instances' descriptions. The previously defined characteristics are allowed in a satisfactorily way, resulting in a very useful tool for software design.