面向关系数据库的时间感知完整性约束管理框架及其性能评估

《Sustainability》：Temporal Integrity Constraint Management for Sustainable Relational Data

　　完整性约束是确保关系型数据正确性、一致性和语义有效性的基本机制。传统方法，包括域、检查约束、断言和触发器，为静态验证提供了有效的支持，但在处理不断演变的业务规则和时间依赖的完整性要求时能力有限。现代信息系统越来越多地在动态环境中运行，其中约束可能根据时间计划、法规变化或运营策略而变为激活状态、非激活状态或进行修改。本文通过引入一个时间约束管理框架（TCMF）来解决传统约束管理的局限性，该框架为完整性约束的执行扩展了时间感知能力。所提出的框架将约束视为与有效时间区间、激活策略、评估策略和执行模式相关联的元数据驱动的时间实体。一个集中的时间评估引擎（TEE）根据有效时间、事务时间和操作上下文动态确定适用的约束，而基于调度器的机制则支持时间规则的自动激活、过期和重新评估。该框架允许多个约束版本共存，在保留历史一致性的同时，允许在不损害先前有效数据的情况下引入新的验证策略。该架构在一个统一的时间模型中支持域约束、检查约束、断言和触发器，以及自定义的过程性验证。在包含多达一亿条记录的大规模航空数据集上，使用Oracle Database 26ai进行的实验评估表明，与基于过程性触发器的传统时间实现相比，所提出的方法减少了处理开销。结果显示，处理成本降低了最多29.86%，执行时间减少了26.88%，同时保持了可扩展性和分布式同步能力。研究结果证实，时间完整性管理可以集成到关系数据库系统中而不会带来禁止性的性能开销，为自适应、上下文感知和面向演进的数据库架构提供了实用的基础。