Консистентность данных

Консистентность данных

Консистентность данных (англ. data consistency или data validity) — это согласованность данных друг с другом, целостность данных, а также внутренняя непротиворечивость. Множество всех условий, налагаемых на данные определяется моделью (структурой) данных.

Условия консистентности данных в ER-модели

Если данные представляют собой связанные отношениями узлы различного типа, в которых хранятся какие-то данные, то в модели данных могут быть оговорены условия: какие именно данные там могут хранится, и узлы каких типов могут быть связаны заданными в модели отношениями (связями) (см. w:en:Entity-relationship model, ER-модель данных).

Например, в базе данных людей, отношение «родитель» направленное от узла X к узлу Y подразумевает, что узел Y связан с X либо отношением «дочь» либо отношением «сын», причём это непосредственно зависит от значения атрибута «пол» узла X. Другим очевидным условием консистентности базы данных людей является требование, чтобы один узел был связан не более, чем с двумя другими узлами отношением «родитель», причём атрибут «пол» у этих узлов должен различаться.

Условия консистентности могут включать в себя указание того, какие значения могут принимать атрибуты узлов, какие отношения могут устанавливаться между узлами, каково минимальное и максимальное число отношений определённого типа, в котором может участвовать один узел, а также другие типы условий.

Консистентность в базах данных

Понятие консистентности впервые появилось в области систем управления базами данных.
Условия целостности данных (integrity constraints) стали записывать в виде правил и ввели триггеры — процедуры, которые вызывались до и после выполнения запроса. До запроса (триггер типа BEFORE) проходила проверка того, что данные имеют состояние, которое позволяет осуществить данный тип запроса. А после выполнения запроса (триггер типа AFTER) проверялось, что состояние базы данных удовлетворяет условим целостности. Если один из триггеров не срабатывал (возвращал НЕУСПЕХ или срабатывал с ошибкой), то транзакция откатывалась (отменялась).

Kонсистентность является важнейшим понятием теории управления данными (data management) и входит в четвёрку ACID (Atomicity, Consistency, Isolation, и Durability) — Атомарность, Консистентность, Замкнутость и Живучесть (стойкость).

Консистентность в теории алгоритмов и структур данных

Консистентность структуры данных в теории алгоритмов имеет важное значение.
Задачи, решаемые алгоритмистами и программистами, в большей части связаны с поиском эффективной структуры данных и реализацией механизмов поддержки её консистентности.

Например, условие консистентности двоичного дерева поиска — это возрастание ключей в узлах дерева слева направо, а именно ключ в корневом узле должен быть меньше ключей узлов правого поддерева и больше ключей узлов левого поддерева. Если в каждом узле дерева поиска хранится также указатель parent на родительский узел, то возникает дополнительное условие консистентности двоичного дерева поиска: в каждом узле X указатель на родительский узел должен указывать на такой узел, в котором ровно один из указателей на детей (left или right) указывает на узел X.

Проблема поддержки консистентности данных

Проблема поддержки консистентности данных остро стоит в задачах управления большими базами данных. Одним из способов избавится от проблем, связанных с поддержкой консистентности, является устранения дублирования информации. Одна и та же информация может быть записана с базе данных в нескольких местах (но, возможно в разном виде) или частично повторяться. Это требует синхронизации кусочков повторяющейся информации друг с другом.

С другой стороны, дублирование информации в различных местах позволяет писать более простые и эффективные алгоритмы поиска данных (алгоритмы выполнения различных запросов). При решении проблемы поддержки консистентности данных необходим разумный баланс между скоростью (сложностью алгоритмов) извлечения данных и скоростью (сложностью алгоритмов) хранения и модификации данных.

См. также

• Модель данных
• ER-модель данных
• Структуры данных (теория алгоритмов)