Графическая нотация моделирования документных баз данных

Цели и задачи. Графические модели зарекомендовали себя как надежный, понятный и удобный инструмент создания эскизных моделей баз данных. Большинство существующих нотаций разработаны для реляционной модели данных, доминирующей последние тридцать лет моделью данных. Однако развитие информационных технологий привело к росту популярности нереляционных моделей данных, в первую очередь документной модели. Одной из проблем её применения на практике является отсутствие подходящих инструментов, позволяющих выполнять графическое моделирование базы данных, с учетом особенностей документной модели, на этапе логического проектирования. Разработка соответствующих инструментов является важной и актуальной задачей, так как их применение в практических исследованиях позволяет выявить, классифицировать и разобрать типовые ошибки моделирования, что позволяет проектировщику снизить риск их появления в дальнейшем.
Цель данной статьи заключается в разработке графической нотации, с одной стороны обеспечивающей удобство работы для проектировщика, а с другой стороны учитывала особенности построения и функционирования noSQL документной модели хранения данных.
Материалы и методы. Материалами для исследования послужили многочисленные публикации, посвящённые разработке графических нотаций в задачах и их применению проектирования баз данных для различных информационных систем. Отобранные материалы были проанализированы и выявлены основные графические нотации, применяемые для описания реляционной модели данных. Из них было отобрано три нотации, набор графических стереотипов, которых наиболее отличался друг от друга, анализ которых позволил выделить основные паттерны изображения составляющих реляционной модели.
Полученные паттерны были применены к основным элементам документной базы данных, которые были получены путём анализа документации популярной СУБД MongoDB. Результаты. Результатом проведенного исследования стало создание нового инструмента для моделирования документных баз данных на логическом уровне, который, состоит из набора графических стереотипов и правил их применения. Разработка с одной стороны хорошо знакома практикам, ранее работавшим с реляционными моделями данных, так как при его разработке учитывался многолетний опыт применения графических моделей в области проектирования реляционных баз данных, а с другой стороны отражает особенности структуры документной модели.
Заключение. Практическое применение разработанной модели показало удобство ее использования как в процессе проектирования документных баз данных, так и в процессе обучения студентов в рамках данной предметной области. Применение графических моделей, построенных в предложенной графической нотации, позволит исследователям создавать и иллюстрировать типовые паттерны документных баз данных, что, несомненно, положительно скажется на динамике развития перспективных технологий хранения данных.

1. Кузнецов С.Д. Базы данных: языки и модели. М.: ООО «Бином-Пресс», 2008. 720 с.

2. Попов Ф. А., Максимов А. В. Подходы к проектированию баз данных для автоматизированных систем [Электрон. ресурс] // Известия АлтГУ. 2003. № 1. Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/podhody-k-proektirovaniyu-baz-dannyhdlya-avtomatizirovannyh-sistem. (Дата обращения: 20.07.2021).

3. Codd E. F. A relational model of data for large shared data banks // Comm. ACM. 1970. № 113(6).

4. Chen P. The Entity-Relationship Modelñ Toward a Unified View of Data // ACM Transactions on Database Systems. 1976. Т. 1. № 11.

5. Moniruzzaman A. B. M., Hossain S. A. Nosql database: New era of databases for big data analytics-classification, characteristics and comparison // arXiv preprint arXiv:1307.0191. 2013.

6. DBMS popularity broken down by database model [Электрон. ресурс]. Режим доступа: https://db-engines.com/en/ranking_categories. (Дата обращения: 01.08.2021).

7. Миронов В. В., Гусаренко А. С., Юсупова Н. И. Ситуационно-ориентированные базы данных как виртуальный интеграционный слой в веб-приложениях // Information Technologies for Intelligent Decision Making Support (ITIDS’2016). 2016. С. 123–128.

8. Зимовец А. И., Хомоненко А. Д. Обоснование выбора модели хранения данных для системы мониторинга космического пространства // Автоматика на транспорте. 2019. Т. 5. № 2.

9. Блинков Ю. А., Панкратов И. А. Документо-ориентированное хранение и обработка научных публикаций // Математическое моделирование, компьютерный и натурный эксперимент в естественных науках. 2018. № 4. С. 28–36.

10. Бедердинова О. И. Результаты проектирования базы данных комплекса оборудования процессов лесопиления с использованием case-технологии IDEF1X // Информационные технологии в проектировании и производстве. 2007. № 3. С. 33–35.

11. Главная страница MSUniversity [Электрон. ресурс] // MSUniverdity.ru. Режим доступа: http://msuniversity.ru. (Дата обращения: 20.05.2021).

12. Алексеев В. А., Телегина М. В., Янников И. М. Создание базы данных биомониторинга потенциально опасных объектов // Вестник Ижевского государственного технического университета. 2008. № 4. С. 138–143.

13. Азовцев А. И. и др. Разработка инфологической модели базы данных предварительного информирования таможенных органов для судоходной компании // Морские интеллектуальные технологии. 2016. № 3(1). С. 327–332.

14. Горшков Е. А., Калинина А. В., Куликова С. А. Применение основ моделирования для автоматизации офисной деятельности санаторно-курортных учреждений // ББК 1 Н 34. 2019. С. 1683.

15. Kusiak A., Letsche T., Zakarian A. Data modelling with IDEF1x // International Journal of Computer Integrated Manufacturing. 1997. Т. 10. № 6. С. 470–486. DOI: 10.1080/095119297131039.

16. Everest G. C. Basic data structure models explained with a common example // Proc. Fifth Texas Conference on Computing Systems. 1976. С. 18–19.

17. Юсупова Д. Ж. Возможности семантической модели ERD на этапе инфологического проектирования базы данных // Современные материалы, техника и технология. 2019. С. 423– 425.

18. Горшков Е. А., Калинина А. В., Куликова С. А. Применение основ моделирования для автоматизации офисной деятельности санаторно-курортных учреждений // ББК 1 Н 34. 2019. С. 1683.

19. Hay D. C. A comparison of data modeling techniques // Essential Strategies. 1999. Т. 41. С. 43.

20. Документация MongoDB [Электрон. ресурс]. Режим доступа: https://docs.mongodb.com (Дата обращения: 25.05.2021).

21. Страница Веб-приложения JSONDesigner [Электрон. ресурс]. Режим доступа: https:// jsondesigner.com/#/. (Дата обращения: 19.05.2021).