如何在 child 和 parent 行之间没有精确外键匹配的 PostgreSQL 中强制执行 one-to-many 关系？

Question

我在对具有 parent table 且主键中包含开始和结束日期，以及 child table 包含其主键中的时间戳必须在 parent table 的开始和结束日期范围内。事实上，这个问题是嵌套的，因为 parent table 实际上是 child 到另一个 table - 一个“grandparent” table - 在其主键中也有开始和结束日期； parent table 的开始和结束日期也必须在 grandparent table 的开始和结束日期的范围内。

作为背景，我在一家水处理公司工作。作为处理合同的一部分，我们通过在各个地点部署水处理机来处理水。更具体地说：

有很多地方需要处理水。
这些网站与我们签订合同，以便我们可以处理水。合同总是有一个已知的开始日期，但合同可以是特定时间段或无限期，因此结束日期可以是已知的或未知的（因此结束日期可为空）
为了满足合同要求，一次将一台水处理机部署到一个站点。如果一台机器在合同中坏了，需要更换，我们用同一合同下的另一台机器更换。
当机器根据合同处理水时，我们从它们那里收集处理数据。

因此，我们必须跟踪 sites、treatment_contracts、machine_deployments、machines 和 treatment_datapoints。一个site可以有多个treatment_contract，一个treatment_contract可以有多个machine_deployments和多个treatment_datapoint，一个machine可以有多个machine_deployments.

所以我要建模的数据的简化版本是这样的：

CREATE TABLE public.site
(
    id integer NOT NULL,
    PRIMARY KEY (id)
);

CREATE TABLE public.treatment_contract
(
    site_id integer NOT NULL,
    start_date date NOT NULL,
    end_date date,
    PRIMARY KEY (site_id, start_date, end_date)
    CONSTRAINT fk_treatment_contract__site FOREIGN KEY (site_id)
        REFERENCES public.site (site_id) MATCH SIMPLE
);

CREATE TABLE public.machine_deployment
(
    site_id integer NOT NULL,
    machine_id integer NOT NULL,
    start_date date NOT NULL,
    end_date date,
    PRIMARY KEY (site_id, machine_id, start_date, end_date),
    CONSTRAINT fk_machine_deployment__machine FOREIGN KEY (machine_id)
        REFERENCES public.machine (id) MATCH SIMPLE,
    <some provision to require that machine_deployment.start_date and machine_deployment.end_date are between treatment_contract.start_date and treatment_contract.end_date, and that machine_deployment.site_id matches treatment_contract.site_id>
);

CREATE TABLE public.treatment_datapoint
(
    site_id integer NOT NULL,
    time_stamp timestamp NOT NULL,
    PRIMARY KEY (site_id, time_stamp),
    <some provision to require time_stamp is between treatment_contract.start_date and treatment_contract.end_date, and that treatment_datapoint.site_id matches treatment_contract.site_id>
);

CREATE TABLE public.machine
(
    id integer NOT NULL,
    PRIMARY KEY (id)
);

我不确定如何继续，因为 PostgreSQL 只能在所有外键字段之间完全匹配的情况下强制执行外键关系 - 外键约束中没有规定可以强制执行 child.timestamp BETWEEN parent.start AND parent.end. treatment_datapoint 应该有 treatment_contract 的外键，因为 treatment_datapoint 没有 treatment_contract 是没有意义的，但似乎没有办法强制执行这种外键关系。答案只是使用触发器吗？我总是被告知要避免使用触发器来定义 parent:child 关系，因为这就是外键的作用。

无论如何，都必须有一种方法来对此进行建模，因为我无法想象我是唯一一个需要在 child table 在 parent table.

中定义的范围内

Answer 1

简而言之：在没有外键的情况下加强关系 - 创建一个。

要使您的模型正常工作，您必须有指向 treatment_contract 的外键，因为 treatment_contract 的主键包含字段 site_id、start_date、end_date 您必须将 contract_start_date 和 contract_end_date 添加到您需要引用合同的表格中，即 machine_deployment 和 treatment_datapoint.

为了让您的生活更轻松，我建议不要对合同和机器部署的未知结束日期使用 NULL。我会认为它是一个“神奇的数字”，意思是“无穷大”。这不是必需的，但可以使检查更简单。

我还要添加一个 check constraint 以确保合同在开始后结束。

最后，您可以使用检查约束来验证部署开始和结束以及数据点时间戳。

在下面的示例中，我在检查中使用 daterange and range operators。这是为了方便。您可以使用比较运算符 (<,<=...).

获得相同的结果

我建议的架构变体是：

CREATE TABLE public.site
(
    id integer NOT NULL,
    PRIMARY KEY (id)
);

CREATE TABLE public.treatment_contract
(
    site_id integer NOT NULL,
    start_date date NOT NULL,
    end_date date NOT NULL,
    PRIMARY KEY (site_id, start_date, end_date),
    CONSTRAINT fk_treatment_contract__site FOREIGN KEY (site_id)
        REFERENCES public.site (id) MATCH SIMPLE
);

CREATE TABLE public.machine
(
    id integer NOT NULL,
    PRIMARY KEY (id)
);

CREATE TABLE public.machine_deployment
(
    site_id integer NOT NULL,
    machine_id integer NOT NULL,
    contract_start_date date NOT NULL,
    contract_end_date date NOT NULL,
    start_date date NOT NULL,
    end_date date NOT NULL,
    PRIMARY KEY (site_id, machine_id, start_date, end_date),
    CONSTRAINT fk_machine_deployment__machine FOREIGN KEY (machine_id)
        REFERENCES public.machine (id) MATCH SIMPLE,
    CONSTRAINT fk_machine_deployment__treatment_contract FOREIGN KEY (site_id, contract_start_date, contract_end_date)
        REFERENCES public.treatment_contract(site_id, start_date, end_date),
    CONSTRAINT chk_machine_deploiment_period CHECK (start_date <= end_date),    
    CONSTRAINT chk_machine_deploiment_in_contract CHECK (pg_catalog.daterange(start_date, end_date,'[]') <@ pg_catalog.daterange(contract_start_date, contract_end_date, '[]'))
);

CREATE TABLE public.treatment_datapoint
(
    site_id integer NOT NULL,
    contract_start_date date NOT NULL,
    contract_end_date date NOT NULL,
    time_stamp timestamp NOT NULL,
    PRIMARY KEY (site_id, time_stamp),
    CONSTRAINT fk_treatment_datapoint__treatment_contract FOREIGN KEY (site_id, contract_start_date, contract_end_date)
        REFERENCES public.treatment_contract(site_id, start_date, end_date),
    CONSTRAINT chk_datapoint_in_contract CHECK (time_stamp::date <@ pg_catalog.daterange(contract_start_date, contract_end_date, '[]'))
);

如何在 child 和 parent 行之间没有精确外键匹配的 PostgreSQL 中强制执行 one-to-many 关系？

How to enforce a one-to-many relationship in PostgreSQL where there is no exact foreign key match between child and parent rows?

postgresql

triggers

foreign-keys

one-to-many