Предикат in

Предикат in определяется следующими синтаксическими правилами:

<in predicate> ::= <value expression> [NOT] IN {<subquery> (<in value list>)} <in value list> ::= <value specification> {,<value specification>}...

Типы левого операнда и значений из списка правого операнда (напомним, что результирующая таблица подзапроса должна содержать ровно один столбец) должны быть сравнимыми.

Значение предиката равно

Предикат like

Предикат like имеет следующий синтаксис:

<like predicate> ::= <column specification> [NOT] LIKE <pattern> [ESCAPE <escape character>] <pattern> ::= <value specification> <escape character> ::= <value specification>

Типы данных столбца левого операнда и образца должны быть типами символьных строк. В разделе ESCAPE должен специфицироваться одиночный символ.

Значение предиката равно true, если pattern является подстрокой заданного столбца. При этом, если раздел ESCAPE отсутствует, то при сопоставлении шаблона со строкой производится специальная интерпретация двух символов шаблона: символ подчеркивания ("_") обозначает любой одиночный символ; символ процента ("%") обозначает последовательность произвольных символов произвольной длины (может быть, нулевой).

Если же раздел ESCAPE присутствует и специфицирует некоторый одиночный символ x, то пары символов "x_" и "x%" представляют одиночные символы "_" и "%" соответственно.

Значение предиката like есть unknown, если значение столбца, либо шаблона неопределено.

Значение предиката "x NOT LIKE y ESCAPE z" совпадает со значением "NOT x LIKE y ESCAPE z".

Предикат null

Предикат null описывается синтаксическим правилом:

<null predicate> ::= <column specification> IS [NOT] NULL

Этот предикат всегда принимает значения true или false. При этом значение "x IS NULL" равно true тогда и только тогда, когда значение x неопределено. Значение предиката "x NOT IS NULL" равно значению "NOT x IS NULL".

Предикат с квантором

Предикат с квантором имеет следующий синтаксис:

<quantified predicate> ::= <value expression> <comp op> <quantifier> <subquery> <quantifier> ::= <all> <some> <all> ::= ALL <some> ::= SOME ANY

Обозначим через x результат вычисления арифметического выражения левой части предиката, а через S результат вычисления подзапроса.

Предикат "x <comp op> ALL S" имеет значение true, если S пусто или значение предиката "x <comp op> s" равно true для каждого s, входящего в S. Предикат "x <comp op> ALL S" имеет значение false, если значение предиката "x <comp op> s" равно false хотя бы для одного s, входящего в S. В остальных случаях значение предиката "x <comp op> ALL S" равно unknown.

Предикат "x <comp op> SOME S" имеет значение false, если S пусто или значение предиката "x <comp op> s" равно false для каждого s, входящего в S. Предикат "x <comp op> SOME S" имеет значение true, если значение предиката "x <comp op> s" равно true хотя бы для одного s, входящего в S. В остальных случаях значение предиката "x <comp op> SOME S" равно unknown.

Предикат сравнения

Синтаксис предиката сравнения определяется следующими правилами:

<comparison predicate> ::= <value expression> <comp op> {<value expression> <subquery>} <comp op> ::= = <> < > <= >=

Через "<>" обозначается операция "неравенства". Арифметические выражения левой и правой частей предиката сравнения строятся по общим правилам построения арифметических выражений и могут включать в общем случае имена столбцов таблиц из раздела FROM и константы. Типы данных арифметических выражений должны быть сравнимыми (например, если тип столбца

Предложения OMG и ODMG

В этом и следующем разделах, кроме документов OMG и ODMG, использованы материалы статей Л.А.Калиниченко, опубликованных в журнале "СУБД" (N 4 за 1995 г. и NN 1 и 2 за 1996 г.).

OMG (Object Management Group) - это международный консорциум, включающий более 500 компаний, связанных с производством компьютерной аппаратуры и программного обеспечения (в частности, членами OMG являются компании IBM, Digital Equipment, Hewlett Packard, Intel, Microsoft, Borland International, Oracle, Informix Software, Sybase и т.д.). Основной задачей OMG является разработка архитектуры и методов реализации программного обеспечения, которое в объектно-ориентированном стиле позволило бы выполнить интеграцию существующих и заново разрабатываемых (не обязательно объектно-ориентированных) информационно-вычислительных ресурсов. OMG регулярно выпускает спецификационные документы, которые становятся фактическими промышленными стандартами. Основными составляющими подхода OMG являются базовая объектная модель (Core Object Model), эталонная модель архитектуры (OMA - Object Management Architecture) и более приближенная к реализации общая архитектура брокера объектных заявок (CORBA - Common Object Request Broker Architecture).

Собственно, идея CORBA довольно проста. Она заключается в следующем. Во-первых, в каждый объект, который должен быть включен в интегрированную объектную систему добавляется специальный программный код, обеспечивающий принципиальную возможность взаимодействия объектов. Этот код генерируется автоматически за счет использования определенного OMG языка определения объектных интерфейсов IDL (Interface Definition Language). В исходный текст программы включаются спецификации интерфейса на языке IDL. Затем этот текст должен быть обработан специальным прекомпилятором, который и генерирует дополнительный программный код. Заметим, что на сегодняшний день в документах OMG определены правила встраивания конструкций IDL в далеко не все языки программирования, но, по крайней мере, определены правила встраивания для таких популярных языков как Си и Си++.

Во-вторых, для реального взаимодействия должным образом настроенных объектов предполагается наличие специального программного обеспечения, называемого в документах OMG брокером объектных заявок (ORB - Object Request Broker). Брокер объектных заявок должен существовать и на стороне вызывающего объекта, и на стороне вызываемого объекта. Основная задача ORB состоит в том, чтобы доставить заявку на вызов метода вызываемого объекта и возвратить результаты выполнения метода вызываемому объекту.

ODMD (Object Database Management Group) - это консорциум, близкий к OMG не только по названию, но и по сути, хотя и преследующий другие цели. В состав ODMG входят компании, производящие объектно-ориентированные СУБД (в частности, Object Design, Objectivity, Ontos, O2 Technology и т.д.). Главной задачей ODMG является попытка выработки стандарта объектно-ориентированных баз данных. В конце 1993 г. ODMG выпустила документ ODMG-93, являющийся первой версией такого стандарта.

В документе ODMG-93 объектно-ориентированная СУБД (ООСУБД) определяется как СУБД, интегрирующая свойства баз данных и объектно-ориентированных языков программирования. ООСУБД должна обеспечивать представление объектов базы данных как объектов одного или нескольких языков программирования. С другой стороны, ООСУБД должна расширять язык программирования средствами поддержки долговременно хранимых объектов, параллельного доступа к объектам, восстановления данных после различных сбоев, формулировки запросов к базе данных и т.д.

Объектная модель ODMG-93 основана на базовой объектной модели OMG с рядом расширений, специфичных для объектно-ориентированных баз данных. В частности, в объектной модели ODMG-93 присутствует понятие экстента (extent) объектного типа как множества объектов этого типа (понятно, что без введения такого понятия трудно говорить об объектно-ориентированных базах данных).

Вторым важным компонентом архитектуры ODMG-93 является язык определения объектов ODL (Object Definition Language), который является расширением языка IDL.

Следующий компонент архитектуры - язык объектных запросов OQL (Object Query Language). Этот язык синтаксически близок к языку SQL-92, но, естественно, обладает более мощной семантикой. (Интересно, что при этом ODMG находится в весьма сложных отношениях с комитетом, разрабатывающим язык SQL-3, который по замыслу является не объектно-ориентированным, а объектно-реляционным.) Наконец, в документе ODMG-93 определены правила связывания языка OQL с языком Си++ (в качестве первого выбран именно этот язык, поскольку он наиболее распространен в существующих объектно-ориентированных СУБД). Определены общие правила связывания с языком Smalltalk. В дальнейшем предполагается ввести правила связывания и для других языков программирования.

Мы коротко упомянули о работах ODMG только потому, что они близки к направлению OMG. Более того, в ODMG-93 предполагается, что объекты стандартных объектно-ориентированных баз данных должны быть в состоянии взаимодействовать через ORB. Тем не менее, более подробно деятельность ODMG мы рассматривать не будем.

Предварительные замечания

Информационно-поисковые системы появились на свет достаточно давно. Теории и практике построения таких систем посвящено довольно большое количество статей, основная масса которых приходится на конец 70-х - начало 80-х годов. Среди отечественных источников следует выделить научно-технический сборник "Научно-техническая информация. Серия 2. Информационные процессы и системы", который выходит до сих пор. На русском языке издана так же и "библия" по разработке этого рода систем - "Динамические библиотечно-информационные системы" Жерарда Солтона (Gerard Salton), в которой рассмотрены основные принципы построения информационно-поисковых систем и моделирования процессов их функционирования. Таким образом нельзя сказать, что с появлением Internet и бурным вхождением его в практику информационного обеспечения, появилось нечто принципиально новое, чего не было раньше. Если быть точным, то информационно-поисковые системы в Internet - это признание того, что ни иерархическая модель Gopher, ни гипертекстовая модель World Wide Web не решают проблему поиска информации в больших объемах разнородных документов. И на сегодняшний день нет другого способа быстрого поиска данных, кроме поиска по ключевым словам.

При использовании иерархической модели Gopher приходится довольно долго бродить по дереву каталогов, пока не встретишь нужную информацию. Эти каталоги должны кем-то поддерживаться и при этом их тематическое разбиение должно совпадать с информационными потребностями пользователя. Учитывая анархичность Internet и огромное количество всевозможных интересов у пользователей Сети, понятно, что кому-то может и не повезти, и в сети не будет каталога отражающего конкретную предметную область. Именно по этой причине для множества серверов Gopher, которое называется GopherSpace была разработана информационно-поисковая программа Veronica (Very Easy Rodent-Oriented Net-wide Index of Computerized Archives).

Аналогичное развитие событий мы видим и в World Wide Web.
Собственно еще в 1988 году в специальном выпуске " Communication of the acm" среди прочих проблем разработки гипертекстовых систем и их использования Франк Халаз назвал проблему организации поиска информации в больших гипертекстовых сетях в качестве первоочередной задачи для следующего поколения систем этого типа. До сих пор многие идеи, высказанные в этом разделе, не нашли еще своей реализации. Естественно, что система, предложенная Бернерсом-Ли и получившая такое широкое распространение в Internet, должна была столкнуться с теми же проблемами, что и ее локальные предшественники. Реальное подтверждение этому было продемонстрировано на второй конференции по World Wide Web осенью 1994 года, на которой были представлены доклады о разработке информационно-поисковых систем для Web, а система World Wide Web Worm, разработанная Оливером МакБрайном из Университета Колорадо, получила приз как лучшее навигационное средство. Следует также отметить, что все-таки долгая жизнь суждена не хорошим программам талантливых одиночек, а средствам, которые являются результатом долгосрочного планирования последовательного движения к поставленной цели научных и производственных коллективов. Рано или поздно этап исследований заканчивается и наступает этап эксплуатации систем, а это уже совсем другой род деятельности. Именно такая судьба ожидала два других проекта, представленных на той же конференции: Lycos, поддерживаемый компанией Microsoft, и WebCrawler, ставший собственностью America On-line.

Разработка новых информационных систем для Web не завершена. Причем как на стадии написания коммерческих систем, так и на стадии исследований. За прошедшие два года снят только верхний слой возможных решений. Однако, многие проблемы, которые ставит перед разработчиками ИПС Internet не решены до сих пор. Именно этим обстоятельством и вызвано появление проектов типа AltaVista компании Digital, главной целью которого является разработка программных средств информационного поиска для Web и подбор архитектуры для информационного сервера Web.

Примеры и различия распространенных CASE-систем

В этом подразделе мы приведем краткие характеристики наиболее популярных CASE-средств и сопутствующих им средств разработки приложений.

Проблема интеграции данных

Любая крупная и давно существующая корпорация обладает несколькими базами данных, относящимися к разным видам деятельности. Данные могут иметь разные представления, а иногда могут быть даже несогласованными (например, из-за ошибки ввода в одну из баз данных). Это нехорошо даже для OLTP-систем (мы уже говорили о все более часто возникающих потребностях в интеграции корпоративных информационных OLTP-систем) и в принципе непригодно для OLAP-систем, которые должны обрабатывать общие исторические согласованные корпоративные данные. Более того, для оперативной аналитической обработки требуется привлечение внешних источников данных, которые тем более могут обладать разными форматами и требовать согласования. Видимо, на подобных рассуждениях и возникла концепция склада данных как предметно-ориентированного, интегрированного, неизменчивого, поддерживающего хронологию набора данных, организованного для целей поддержки управления.

Обратите внимание, что подход построения склада данных для интеграции неоднородных источников данных принципиально отличается от подхода динамической интеграции разнородных баз данных. В случае склада данных реально строится новое крупномасштабное хранилище, управление данными в котором происходит, вообще говоря, по другим правилам, нежели в исходных оперативных базах данных.

Итак, в основе концепции склада данных лежат две основные идеи:

Интеграция разъединенных детализированных данных (детализированных в том смысле, что они описывают некоторые конкретные факты, свойства, события и т.д.) в едином хранилище. В процессе интеграции должно выполняться согласование рассогласованных детализированных данных и, возможно, их агрегация. Данные могут поступать из исторических архивов корпорации, оперативных баз данных, внешних источников. Разделение наборов данных, используемых для оперативной обработки, и наборов данных, применяемых для решения задач анализа.

Остановимся на некоторых проблемах реализации складов данных:

неоднородность программной среды; распределенный характер организации; повышенные требования к безопасности данных; необходимость наличия многоуровневых справочников метаданных; потребность в эффективном хранении и обработке очень больших объемов информации.

Склад данных практически никогда не создается на пустом месте. Почти всегда конечное решение будет разнородным, т.е. в нем будут использоваться автономно разработанные программные средства. Прежде всего это касается формирования интегрированного согласованного набора данных, которые могут поступать из разнородных баз данных, электронных архивов, публичных и коммерческих электронных каталогов, справочников, статистических сборников. При построении склада данных приходится решать задачу построения единой, согласованно функционирующей информационной системы на основе неоднородных программных средств и решений. При выборе средств реализации склада данных приходится учитывать множество факторов, включающих уровень совместимости различных программных компонентов, легкость их освоения и использования, эффективность функционирования и т.д.

В концепции склада данных предопределено то, что операционная аналитическая обработка может выполняться в любом узле сети независимо от места расположения основного хранилища. Хотя при аналитической обработке данные только читаются, и потребность в синхронизации отсутствует, для достижения эффективности необходимо поддерживать репликацию данных в разных узлах сети. (На самом деле, все не так просто. Одним из требований к складам данных является то, чтобы свежая информация поступала на склад как можно быстрее. Т.е. потенциально любая модификация оперативной базы данных может инициировать добавление данных к складу данных, а тогда потребуется обновить и все реплики, для чего синхронизация все-таки нужна.)

Собранная вместе согласованная информация об истории развития корпорации, ее успехах и неудачах, о взаимоотношениях с поставщиками и заказчиками, об истории и состоянии рынка дает возможность анализа прошлой и текущей деятельности корпорации и построения прогнозов для будущего. Эта информация настолько ценна для корпорации, что нельзя допустить возможности ее утечки (на самом деле, если склад данных одной корпорации попадет в руки аналитиков другой корпорации, то все аналитические прогнозы первой корпорации сразу станут неверными).

В системах, основанных на складах данных, оказывается недостаточной защита данных в стиле языка SQL, которую обеспечивают обычные коммерческие СУБД (этот уровень защиты соответствует классу C2 в соответствии с классификацией Оранжевой Книги Министерства обороны США). Для обеспечения должного уровня защиты доступ к данным должен контролироваться не только на уровне таблиц и их столбцов, но и на уровне отдельных строк (это уже соответствует классу B1 Оранжевой Книги). Приходится также решать вопросы аутентификации пользователей, защиты данных при их перемещении в склад данных из оперативных баз данных и внешних источников, защиты данных при их передаче по сети.

Если роль метаданных (обычно содержащихся в таблицах-каталогах) в оперативных информационных системах достаточно ограничена, то для OLAP-систем наличие развитых метаданных и средств их предоставления конечным пользователям является одним из основных условий успешной реализации. Например, прежде, чем менеджер корпорации задаст системе свой вопрос, он должен понять, какая информация имеется, насколько она актуальна, можно ли ей доверять, сколько времени может занять формирование ответа и т.д. Для пользователя OLAP-системы требуются метаданные, по крайней мере, следующих типов:

Описания структур данных, их взаимосвязей. Информация о хранимых на складе данных и поддерживаемых им агрегатах данных. Информация об источниках данных и о степени их достоверности. Одна и та же информация могла попасть в склад данных из разных источников. Пользователь должен иметь возможность узнать, какой источник был выбран основным, и каким образом производились согласование и очистка данных. Информация о периодичности обновлений данных. Желательно знать не только то, какому моменту времени соответствуют интересующие его данные, но и когда они в следующий раз будут обновлены. Информация о владельцах данных. Пользователю OLAP-системы может оказаться полезной информация о наличии в системе данных, к которым он не имеет доступа, о владельцах этих данных и о действиях, которые он должен предпринять, чтобы получить доступ к данным. Статистические оценки времени выполнения запросов.

До выполнения запроса полезно иметь хотя бы приблизительную оценку времени, которое потребуется для получения ответа, и объема этого ответа.

Уже сейчас известны примеры складов данных, содержащих терабайты информации. По данным консалтинговой компании Meta Group, около половины корпораций, использующих или планирующих использовать склады данных, предполагает довести их объем до сотен гигабайт. Проблемой таких больших хранилищ является то, что накладные расходы на внешнюю память возрастают нелинейно при возрастании объема хранилища. Исследования, проведенные на основе тестового набора TPC-D, показали, что для баз данных объемом в 100 гигабайт потребуется внешняя память объемом в 4.87 раза большая, чем нужно собственно для полезных данных. При дальнейшем росте баз данных этот коэффициент увеличивается.

Последнее, на чем мы остановимся в этом разделе, - это рынки данных (Data Mart; кстати, ведущий специалист Московского отделения компании Informix Ховард Залкин предпочитает называть их "лавками данных"). Рынок данных по своему исходному определению - это набор тематически связанных баз данных, которые содержат информацию, относящуюся к отдельным аспектам деятельности корпорации. По сути дела, рынок данных - это облегченный вариант склада данных, содержащий только тематически объединенные данные. Целевая база данных максимально приближена к конечному пользователю и может содержать тематически ориентированные агрегатные данные. Рынок данных, естественно, существенно меньше по объему, чем корпоративный склад данных, и для его реализации не требуется особо мощная вычислительная техника.

В последнее время все более популярной становится идея совместить концепции склада и рынка данных в одной реализации и использовать склад данных в качестве единственного источника интегрированных данных для всех рынков данных. Тогда естественной становится такая трехуровневая организация OLAP-системы:

На

Проблема "унаследованных систем" (Legacy Systems)

Во введении к этой части проблема интеграции неоднородных автономно разработанных информационно-вычислительных ресурсов рассматривалась в двух контекстах. Первый контекст - повторное использование (reusability) существующих и доступных по сети ресурсов. Второй контекст - облегчение разработки корпоративных информационных систем, отдельные компоненты которых создаются разными, территориально распределенными группами, каждая из которых в силу исторических причин использует наиболее привычную для нее технологию. Например, канадская компания BNR для разработки новых программных продуктов использует коллективы программистов из разных стран мира. Некоторые группы предпочитают использовать Си++, другие - объектный Лисп, третьи - Smalltalk и т.д. Но в результате должна появиться единая, реально работающая, программная система.

Но имеется и третий контекст, контекст унаследованных систем (legacy systems). В любой крупной, долгое время существующей корпорации накапливаются информационные подсистемы, разработанные в соответствии с морально устаревшими технологиями. Например, трудно найти корпорацию с возрастом больше 25 лет, в которой не использовались бы информационные подсистемы, созданные на основе ранних аппаратно-программных платформ компании IBM. Базы данных таких подсистем содержат громадные объемы ценной информации, и корпорация просто не может обойтись без их использования. С другой стороны, унаследованные системы очень трудно сопровождать и поддерживать. Очень часто программная часть системы написана на языке ассемблера, а люди, которые писали эти программы, больше не работают в корпорации. Возникают проблемы и с аппаратной частью.

Конечно, для корпорации было бы желательно перевести унаследованные информационные подсистемы на новые технологии, используя, например, какой-либо из подходов, упоминавшихся в нашем курсе. (Заметим, кстати, что применение любого из таких подходов, кроме, быть может, файл-серверных архитектур, практически гарантирует отсутствие проблемы унаследованных систем в будущем.
Все эти подходы базируются на концепции открытых систем, на международных или фактически принятых стандартах.) Но беда в том, что работоспособность унаследованной системы может быть настолько важна для корпорации, что эту систему нельзя вывести из использования даже на короткое время.

Одно из наиболее признанных решений проблемы унаследованных систем основывается также на объектно-ориентированном подходе. Идея состоит в том, что "вокруг" системы создается объектная оболочка. Естественно, что при этом порождается и новый объектный интерфейс системы, но до поры сохраняется и ее старый интерфейс. После этого параллельно все другие подсистемы корпорации постепенно переводятся на использование нового интерфейса реконструируемой подсистемы, а сама эта подсистема переделывается в соответствии с современными технологиями. В конце концов, когда сторонние подсистемы полностью готовы работать в новом интерфейсе, и процесс переделки унаследованной подсистемы завершен, она заменяется на вновь разработанный вариант.

В целом идея сравнительно проста, но, конечно, для каждого частного случая приходится решать массу конкретных задач. Это только подход, а не конкретное решение. Но имеется и одна общая задача - научиться унифицированным образом создавать объектные оболочки. Мы не будем явно говорить об этом ниже, но идеи, методы и средства, описываемые в следующих разделах этой части, помогают решить и эту задачу.

Проблемы построения ИС

Самой первой проблемой является проблема проектирования. Нельзя начинать техническую разработку, не имея тщательно проработанного проекта. Если начинать с решения наиболее очевидных задач, не обращая внимания на потенциально существующие, то такая система будет непрерывно находиться в стадии разработки и переделки.

Первой стадией проектирования должен быть анализ требований корпорации. Для этого на основе экспертных запросов необходимо выявить все актуальные и потенциальные потребности корпорации, которые должны удовлетворяться проектируемой информационной системой, понять какие потоки данных существуют внутри корпорации, оценить объемы информации, которые должны поддерживаться и обрабатываться информационной системой. Эта стадия, как правило, носит неформальный характер, хотя, конечно, очень важно сохранить полученную информацию, поскольку она должна входить в документацию системы. Существуют CASE-средства верхнего уровня, которые помещают полученные данные в общий репозиторий проекта и позволяют использовать их на следующих стадиях проектирования.

Следующая стадия проектирования - выработка концептуальной схемы базы данных, которая будет лежать в основе информационной системы. Сначала придется выбрать систему нотаций, в которой будет представляться концептуальная схема (правильнее было бы сказать - выбрать концептуальную модель). Таких нотаций существует великое множество, и хотя практически все они диаграммные (в духе ER-модели), они отличаются одна от другой. Заметим, что даже в случае использования некоторых CASE-средств вам все равно предлагается на выбор несколько нотаций. Заметим, что хотя, на взгляд автора, выбор нотации - дело вкуса (по возможностям они почти эквивалентны), это ответственный выбор. Концептуальное представление базы данных должно сохраняться как часть документации информационной системы на все время ее существования и будет использоваться при ее сопровождении и развитии.

Далее, с большой вероятностью в основе информационной системы будет лежать реляционная база данных.
Несмотря на очевидную привлекательность объектно-ориентированных (ObjectStore, Objectivity, O2, Jasmin и т.д.) и объектно-реляционных (Illustra, UniSQL) СУБД, в ближайшие годы придется работать с хорошо отлаженными, развитыми, сопровождаемыми системами, поддерживающими стандарт SQL-92 (например, Oracle, Informix, CA-OpenIngres, Sybase, DB2). Просто потому, что должно пройти время, чтобы эти системы устоялись, обрели необходимую надежность, стали бы опираться на какие-либо стандарты и т.д.

Поэтому, с большой вероятностью, на следующей стадии проектирования понадобится на основе имеющейся концептуальной схемы произвести набор определений схемы реляционной базы данных в терминах языка SQL. К сожалению, несмотря на наличие стандарта языка, на этой стадии иногда невозможно не учитывать специфику сервера баз данных, который будет использоваться. Вы спросите, почему "к сожалению"? Да потому, что на самом деле мы еще не дошли до той стадии, когда конкретные особенности сервера действительно необходимо учитывать. В принципе, на данной стадии мы все еще находимся на уровне абстрактной реляционной модели. Но все дело в том, что когда производители серверов баз данных провозглашают соответствие своих серверных продуктов стандарту языка SQL-92, то в основном они понимают соответствие так называемому "ядру" стандарта. К сожалению, ядро стандарта не включает средств определения схемы базы данных. Поэтому диалекты SQL, реализуемые разными производителями, различаются в деталях соответствующих языковых средств. По этой причине необходимо внимательно изучить "целевой" диалект SQL, если трансляция концептуальной схемы в реляционную производится вручную (например, на основе методологии, предлагаемой компанией Oracle), или указать название используемого серверного продукта, если используется продукто-независимое CASE-средство (например, Silverrun).

На этой же стадии необходимо решить, какие таблицы будут реально хранимыми, а какие - представляемыми (view).

После того, как выработана общая реляционная схема базы данных, необходимо определиться с архитектурой системы. В частности, очень важно решить, какой будет база данных - централизованной или распределенной (другими словами будет ли использоваться только один сервер баз данных или их будет несколько). Если принимается решение о распределенном характере базы данных, то необходимо произвести соответствующую декомпозицию набора определений схемы базы данных. (Заметим, что, вообще говоря, принятие решения об архитектуре системы возможно и до выработки общей реляционной схемы базы данных. Тогда декомпозиция производится на уровне концептуальной схемы, а затем для каждой отдельной части концептуальной схемы создается реляционная схема в терминах языка SQL.)

Наиболее простым случаем декомпозиции является тот, когда образующиеся разделы базы данных логически автономны. В терминах концептуальной схемы это означает, что между разделенными сущностями отсутствуют прямые или транзитивные (через другие сущности) связи. В терминах реляционной схемы: ни в одном разделе не присутствует таблица, ссылающаяся на таблицу, которая располагается в другом разделе (рисунки 1.3 и 1.4). Если требование логической автономности компонентов распределенной базы данных выполнено, то дальнейшее проектирование можно производить для каждого компонента независимо.

Рис. 1.3. Распределенная база данных с логически автономными разделами

Рис. 1.4. Распределенная база данных с логически неавтономными разделами

В чем, собственно, состоит проблема распределенных баз данных с логически неавтономными разделами? Все дело в том, что любая связь, отраженная в схеме базы данных (между сущностями в концептуальной модели или между таблицами в реляционной модели), соответствует ограничению целостности, которое впоследствии должно сохраняться в базе данных и поддерживаться СУБД. В настоящее время общая технология организации распределенных баз данных (даже однородных, основанных на SQL) отсутствует. Некоторые производители решают эту задачу путем расширения функций сервера, и тогда, вообще говоря, в базе данных могут присутствовать ограничения целостности, содержащие ссылки на таблицы, которые располагаются в других разделах.

В других системах задача управления распределенной базой данных решается на стороне клиента. В этом случае сервер, управляющий разделом распределенной базы данных ничего не знает о существовании других разделов и не может поддерживать ограничения целостности, включающие ссылки на объекты "чужих" разделов. Тогда целостность распределенной базы данных приходится поддерживать за счет написания явного кода в приложении. Другими словами, если невозможно произвести декомпозицию схемы общей базы данных в набор схем логически независимых разделов, то снова необходимо учитывать возможности используемого серверного продукта и двигаться дальше соответствующим образом.

Следующая стадия проектирования состоит в дополнении реляционных схем разделов распределенной базы данных определениями общих ограничений целостности, триггеров и хранимых процедур. На каждом из этих компонентов схемы следует остановиться отдельно. Начнем с общих ограничений целостности.

Язык SQL-92 позволяет определить ограничения целостности, относящиеся к общему состоянию базы данных и включающие ссылки на произвольное число таблиц. Семантика таких ограничений целостности может быть существенно шире, чем ограничения, задаваемые связями

Проектирование реляционных баз данных на основе принципов нормализации

Итак, классический подход к проектированию реляционных баз данных основывается на декомпозиции отношений с целью их нормализации.

Промышленный стандарт CORBA

В стандарте CORBA определена архитектура возможных реализаций ORB, поддерживающих общие сервисы и интерфейсы. В последней версии стандарта специфицирован протокол взаимодействия брокеров объектных заявок, что позволяет обеспечивать взаимодействие объектов на основе разных реализаций ORB, если они соответствуют стандарту.

Имеется два способа определения интерфейса объекта и помещения его в репозиторий интерфейсов - статический и динамический. Статический способ основан на описании интерфейса объекта на языке IDL. Репозиторий представляет компоненты интерфейса как объекты и обеспечивает доступ к ним.

Для вызова метода объекта-сервера объект-клиент может использовать интерфейс динамического вызова или полагаться на генерируемый компилятором IDL стаб - локальный представитель вызываемого метода.

При обработке заявки ORB ищет соответствующий код, пересылает параметры обращения и передает управление реализации вызываемого объекта. Вызываемый объект принимает заявку через генерируемый компилятором IDL промежуточный программный код - скелетон, а также может обращаться к объектному адаптеру и ORB. После завершения обработки заявки результаты обращения возвращаются клиенту, который продолжает свое выполнение.

Брокеры объектных заявок могут быть по-разному реализованы и могут поддерживать различные объектные механизмы. В структуре ORB выделяется ядро, обеспечивающее внутреннее представление объектов и передачу заявок, и набор настраиваемых компонентов, интерфейсы которых маскируют различия в реализации ORB. Объекты-клиенты имеют возможность без изменения своего кода работать в среде любого ORB, который поддерживает отображение IDL в соответствующий язык программирования. Реализации вызываемых объектов также могут работать в среде разных ORB, если брокер поддерживает требуемое языковое отображение и снабжен требуемым объектным адаптером.

Языковое отображение включает определение характерных для языка программирования типов данных и интерфейсов доступа к объектам при помощи ORB.
В отображении определяется структура интерфейса стаба клиента, интерфейса динамического вызова, скелетона реализации объекта, объектных адаптеров, а также интерфейсы прямого взаимодействия с ORB.

Объектный адаптер является средством доступа к услугам ORB со стороны объектной реализации. Эти услуги включают генерацию и интерпретацию объектных ссылок, вызов методов, активизацию/деактивизацию реализации, регистрацию реализации. Архитектура OMA предполагает также наличие объектных служб (object services) и общих средств (common facilities). Объектные службы представляют собой набор услуг (интерфейсов и объектов), обеспечивающих базовые функции, которые требуются для реализации других объектов и общих средств. Объектная служба может включать отдельный объект, набор объектов с одним типом интерфейсов или набор объектов с разными типами интерфейсов, наследуемых от одного типа интерфейса объектной службы.

Предоставляемые объектными службами операции доступны через интерфейсы, определенные на языке IDL или его расширении, если оно совместимо с базовой объектной моделью OMG. Примерами специфицированных объектных служб являются служба именования объектов, служба долговременного хранения объектов, служба внешнего представления объектов и т.д.

Задачей общих средств является поддержка интерфейсов сервисов высокого уровня, которые могут, в частности, специализировать объектные службы. Общие службы подразделяются на две категории: горизонтальные и вертикальные. Горизонтальный набор общих средств включает операции, используемые во многих системах и не зависящие от конкретных прикладных систем. Вертикальный набор служит для поддержки конкретной прикладной системы. Возможна эволюция общих средств, при которой вертикальные средства, оказавшиеся общими для нескольких прикладных систем, мигрируют в набор горизонтальных средств. В число горизонтальных общих средств входят, например, средства поддержки пользовательского интерфейса, средства управления системой, средства управления задачами и т.д.Вертикальные общие средства включают, например, средства поддержки прикладных систем для бизнеса и производства, распределенные моделирующие средства и т.д. Заметим, что спецификации общих средств являются предварительными (т.е. их нельзя относить к стандартам OMG).

Назад | Содержание | Вперед

Противоречия теории и практики

Достаточно часто абсолютно правильно спроектированная реляционная схема базы данных мешает эффективному выполнению транзакций в конкретной прикладной области при использовании конкретного сервера баз данных. Обычно это связано с особенностями синхронизации параллельно выполняемых транзакций.

Предположим, например, что для синхронизации используется механизм блокировки строк таблиц, и существует дополнительный оператор LOCK TABLE, позволяющий явно блокировать таблицу целиком. В базе данных содержится таблица с информацией о сотрудниках большой компании, каждый из которых приписан к отделу, включающему большое число сотрудников. В большинстве транзакций приложения работа происходит только с одним отделом, но из-за большого числа строк, относящихся к этому отделу, используется оператор LOCK TABLE (иначе таблицы синхронизатора могли бы переполниться). Тем самым, в других транзакциях нельзя будет изменить информацию о сотруднике, работающем совсем в другом отделе. Одно из возможных решений проблемы состоит в том, чтобы завести столько отдельных таблиц, сколько существует отделов. Это позволит приложению в целом работать более эффективно, хотя и не оправданно с точки зрения теории.

Второй пример. Опять же используется блокировка строк, и в базе данных находится широкая правильно спроектированная таблица, обладающая тем свойством, что небольшое число столбцов меняется, а основная их часть только читается. Тогда любая изменяющая таблицу транзакция заблокирует все читающие транзакции. Решение снова состоит в том, чтобы немного отойти от теории и разбить таблицу на две: изменяемую и только читаемую.

Протокол FTP

FTP (File Transfer Protocol или "Протокол Передачи Файлов") - один из старейших протоколов в Internet и входит в его стандарты. Обмен данными в FTP проходит по TCP-каналу. Построен обмен по технологии "клиент-сервер". На рисунке 5.3 изображена модель протокола.

В FTP соединение инициируется интерпретатором протокола пользователя. Управление обменом осуществляется по каналу управления в стандарте протокола TELNET. Команды FTP генерируются интерпретатором протокола пользователя и передаются на сервер. Ответы сервера отправляются пользователю также по каналу управления. В общем случае пользователь имеет возможность установить контакт с интерпретатором протокола сервера и отличными от интерпретатора пользователя средствами.

Рис. 5.3. Диаграмма протокола FTP

Команды FTP определяют параметры канала передачи данных и самого процесса передачи. Они также определяют и характер работы с удаленной и локальной файловыми системами.

Сессия управления инициализирует канал передачи данных. При организации канала передачи данных последовательность действий другая, отличная от организации канала управления. В этом случае сервер инициирует обмен данными в соответствии с согласованными в сессии управления параметрами.

Канал данных устанавливается для того же host'а, что и канал управления, через который ведется настройка канала данных. Канал данных может быть использован как для приема, так и для передачи данных.

Возможна ситуация, когда данные могут передаваться на третью машину. В этом случае пользователь организует канал управления с двумя серверами и организует прямой канал данных между ними. Команды управления идут через пользователя, а данные напрямую между серверами (рисунок 5.4).

Рис. 5.4. Соединение с двумя разными серверами и передача данных между ними

Канал управления должен быть открыт при передаче данных между машинами. В случае его закрытия передача данных прекращается.

Протокол ODBC и его реализации

Интерфейс прикладного программирования ODBC API предоставляет общие методы доступа на основе языка баз данных SQL как к реляционным, так и к нереляционным (ISAM) источникам данных.

Наиболее современный стандарт ANSI SQL (фактически, это часть разрабатываемого стандарта SQL-3) включает спецификацию интерфейса на уровне вызовов (CLI - Call-Level Interface), на которую опирается ODBC для обеспечения доступа и работы с данными во многих системах управления базами данных. Интерфейс CLI соответствует требованиям, установленным в 1996 году комитетом SQL Access Group и определяющим общий синтаксис SQL и интерфейса API. Иметь общий метод доступа к источникам данных удобно потому, что тогда база данных на сервере становится прозрачной для приложений, которые написаны в соответствии со специфицированным уровнем совместимости ODBC.

Интерфейс ODBC API реализован как набор расслоенных DLL-функций для Windows. Динамическая библиотека ODBC.DLL - это основная библиотека управления драйверами ODBC, которая содержит функции вызовов специализированных драйверов для разных поддерживаемых системой баз данных. Каждый драйвер совместим со своим уровнем CLI и относится к одной из двух категорий: одноуровневые или многоуровневые драйверы.

Одноуровневые драйверы предназначены для использования при работе с теми источниками данных, которые не могут быть прямо обработаны с использованием ANSI SQL. Обычно это локальные базы данных на персональных компьютерах, такие как dBase, Paradox, FoxPro и Excel. Драйверы, соответствующие этим базам данных, производят компиляцию ANSI SQL в наборы инструкций более низкого уровня, которые непосредственно обрабатывают составляющие базу данных файлы.

Многоуровневые драйверы используют сервер РСУБД для обработки SQL-предложений и предназначены для работы в среде клиент-сервер. Помимо обработки ANSI SQL, они также могут поддерживать и собственные конструкции конкретной РСУБД, поскольку ODBC может без трансляции передавать SQL-операторы источникам данных (механизм "passthrough").
Драйверы ODBC для баз данных, поддерживаемым в технологии клиент-сервер реализованы для Oracle V 6.0 и Oracle V 7, а также Informix, Microsoft и Sybase SQL Server, Rdb, DB2, Ingres, HP/Image и An SQL. Драйверы можно приобрести в фирмах Microsoft, Intersolv, Visigenic и Openlink, причем только Microsoft и Intersolv выпускают и 32-х, и 16-ти разрядные драйверы.

Существует 4 важных этапа (шага) процедуры запроса данных через ODBC API.

Шаг 1 - установление соединения. Первый шаг состоит в размещении указателей (handle) среды ODBC, которые выделяют оперативную память под ODBC драйверы и библиотеки. Затем происходит выделение памяти для указателей соединения, и соединение устанавливается. Шаг 2 - выполнение оператора SQL. Выделяется указатель оператора, локальные переменные связываются со столбцами в SQL-выражении (это необязательное действие), и выражение представляется главному ODBC-драйверу для обработки. Шаг 3 - извлечение данных. Перед извлечением данных возвращается информация о результирующем наборе, в частности, число столбцов в наборе. Исходя из этого числа, результирующий набор помещается в буфер записей, выполняется цикл его просмотра и содержимое каждого столбца помещается в соответствующую локальную переменную. Этот шаг необязателен, если используется связывание столбцов с локальными переменными. Шаг 4 - освобождение ресурсов. После того, как данные получены, ресурсы освобождаются путем вызова функций освобождения указателей оператора, соединения и среды. Указатели оператора и соединения могут быть использованы в процессе обработки.

Технология ODBC разрабатывалась как общий, независимый от источников данных, способ доступа к данным. Применение технологии должно было также обеспечить переносимость приложений в среду различных баз данных без потребности переработки самих приложений. В этом смысле технология ODBC уже стала промышленным стандартом, ее поддерживают практически все производители СУБД и средств разработки.

Однако универсальность стоит дорого.Если при разработке приложений одним из основных критериев является переносимость на различные СУБД, то использование ODBC является оправданным. Для увеличения производительности и эффективности приложения активно применяют специфические для данной СУБД расширения языка SQL, используют хранимые на сервере процедуры и функции. В этом случае теряется роль ODBC как общего метода доступа к данным. Тем более, что для разных СУБД драйверы ODBC поддерживают разные уровни совместимости. Поэтому многие производители средств разработки, помимо поддержки ODBC, поставляют "прямые" драйверы к основным СУБД.

Протокол RPC и его реализации

Впервые пакет RPC был реализован компанией Sun Microsystems в 1984 г. в рамках ее продукта NFS (Network File System - сетевая файловая система). Пакет был тщательно специфицирован с тем, чтобы пользовательский интерфейс и его функции не были зависимыми от применяемого транспортного механизма.

Заметим, что в настоящее время Sun распространяет два варианта пакета - бесплатный (Public Domain), основанный на использовании программных гнезд, и коммерческий, базирующийся на механизме потоков (на самом деле, на интерфейсе TLI). В обоих случаях пакет реализуется как набор библиотечных функций. Например, в случае использования коммерческого варианта RPC в среде System V программы должны компоноваться с библиотекой /usr/lib/librpcsvc.a. Специальные системные вызовы для реализации RPC не поддерживаются.

Протокол XDR

Независимость от конкретного машинного представления данных обеспечивается отдельно специфицированным протоколом XDR (External Data Representation - внешнее представление данных). Этот протокол определяет стандартный способ представления данных, скрывающий такие машинно-зависимые свойства как порядок байтов в слове, требования к выравниванию начального адреса структуры, представление стандартных типов данных и т.д. По существу, XDR реализуется как независимый пакет, который используется не только в RPC, но и в других продуктах (например, в NFS).

Проверочное ограничение

Проверочное ограничение специфицирует условие, которому должна удовлетворять в отдельности каждая строка таблицы T. Это условие не должно содержать подзапросов, спецификаций агрегатных функций, а также ссылок на внешние переменные или параметры. В него могут входить только имена столбцов данной таблицы и литеральные константы.

Queries

- запросы пользователя сохраняются в его личной базе данных. На отладку каждого запроса уходит достаточно много времени, и поэтому чрезвычайно важно хранить запросы, на которые система дает хорошие ответы.

RARP

Протокол обратного разрешения адресов (Reverse Address Resolution Protocol)

Rational Rose

- CASE-средство фирмы Rational Software Corporation (США) - предназначено для автоматизации этапов анализа и проектирования программного обеспечения, а также для генерации кодов на различных языках и выпуска проектной документации. Rational Rose использует синтез-методологию объектно-ориентированного анализа и проектирования, основанную на подходах трех ведущих специалистов в данной области: Буча, Рамбо и Джекобсона. Разработанная ими универсальная нотация для моделирования объектов (UML - Unified Modeling Language) претендует на роль стандарта в области объектно-ориентированного анализа и проектирования. Конкретный вариант Rational Rose определяется языком, на котором генерируются коды программ (Си++, Smalltalk, PowerBuilder, Ada, SQLWindows и ObjectPro). Основной вариант - Rational Rose/Си++ - позволяет разрабатывать проектную документацию в виде диаграмм и спецификаций, а также генерировать программные коды на Си++. Кроме того, Rational Rose содержит средства реинжиниринга программ, обеспечивающие повторное использование программных компонент в новых проектах.

Структура и функции

В основе работы Rational Rose лежит построение различного рода диаграмм и спецификаций, определяющих логическую и физическую структуры модели, ее статические и динамические аспекты. В их число входят диаграммы классов, состояний, сценариев, модулей, процессов.

В составе Rational Rose можно выделить 6 основных структурных компонент: репозиторий, графический интерфейс пользователя, средства просмотра проекта (browser), средства контроля проекта, средства сбора статистики и генератор документов. К ним добавляются генератор кодов (индивидуальный для каждого языка) и анализатор для Си++, обеспечивающий реинжиниринг - восстановление модели проекта по исходным текстам программ.

Репозиторий представляет собой объектно-ориентированную базу данных. Средства просмотра обеспечивают "навигацию" по проекту, в том числе, перемещение по иерархиям классов и подсистем, переключение от одного вида диаграмм к другому и т.
д. Средства контроля и сбора статистики дают возможность находить и устранять ошибки по мере развития проекта, а не после завершения его описания. Генератор отчетов формирует тексты выходных документов на основе содержащейся в репозитории информации.

Средства автоматической генерации кодов программ на языке Си++, используя информацию, содержащуюся в логической и физической моделях проекта, формируют файлы заголовков и файлы описаний классов и объектов. Создаваемый таким образом скелет программы может быть уточнен путем прямого программирования на языке Си++. Анализатор кодов Си++ реализован в виде отдельного программного модуля. Его назначение состоит в том, чтобы создавать модули проектов в форме Rational Rose на основе информации, содержащейся в определяемых пользователем исходных текстах на Си++. В процессе работы анализатор осуществляет контроль правильности исходных текстов и диагностику ошибок. Модель, полученная в результате его работы, может целиком или фрагментарно использоваться в различных проектах. Анализатор обладает широкими возможностями настройки по входу и выходу. Например, можно определить типы исходных файлов, базовый компилятор, задать, какая информация должна быть включена в формируемую модель и какие элементы выходной модели следует выводить на экран. Таким образом, Rational Rose/Си++ обеспечивает возможность повторного использования программных компонент.

В результате разработки проекта с помощью CASE-средства Rational Rose формируются следующие документы:

диаграммы классов; диаграммы состояний; диаграммы сценариев; диаграммы модулей; диаграммы процессов; спецификации классов, объектов, атрибутов и операций заготовки текстов программ; модель разрабатываемой программной системы.

Последний из перечисленных документов является текстовым файлом, содержащим всю необходимую информацию о проекте (в том числе необходимую для получения всех диаграмм и спецификаций).

Тексты программ являются заготовками для последующей работы программистов. Они формируются в рабочем каталоге в виде файлов типов .h (заголовки, содержащие описания классов) и .cpp (заготовки программ для методов).

Система включает в программные файлы собственные комментарии, которые начинаются с последовательности символов //##. Состав информации, включаемой в программные файлы, определяется либо по умолчанию, либо по усмотрению пользователя. В дальнейшем эти исходные тексты развиваются программистами в полноценные программы.

Взаимодействие с другими средствами и организация групповой работы

Rational Rose интегрируется со средством PVCS для организации групповой работы и управления проектом и со средством SoDA - для документирования проектов. Интеграция Rational Rose и SoDA обеспечивается средствами SoDA.

Для организации групповой работы в Rational Rose возможно разбиение модели на управляемые подмодели. Каждая из них независимо сохраняется на диске или загружается в модель. В качестве подмодели может выступать категория классов или подсистема.

Для управляемой подмодели предусмотрены операции:

загрузка подмодели в память; выгрузка подмодели из памяти; сохранение подмодели на диске в виде отдельного файла; установка защиты от модификации; замена подмодели в памяти на новую.

Наиболее эффективно групповая работа организуется при интеграции Rational Rose со специальными средствами управления конфигурацией и контроля версий (PVCS). В этом случае защита от модификации устанавливается на все управляемые подмодели, кроме тех, которые выделены конкретному разработчику. В этом случае признак защиты от записи устанавливается для файлов, которые содержат подмодели, поэтому при считывании "чужих" подмоделей защита их от модификации сохраняется и случайные воздействия окажутся невозможными.

Среда функционирования

Rational Rose функционирует на различных платформах: IBM PC (в среде Windows), Sun SPARC stations (UNIX, Solaris, SunOS), Hewlett-Packard (HP UX), IBM RS/6000 (AIX).

Для работы системы необходимо выполнение следующих требований:

Платформа Windows - процессор 80386SX или выше (рекомендуется 80486), память 8Mб (рекомендуется 12Mб), пространство на диске 8Mб + 1-3Mб для одной модели. Платформа UNIX - память 32+(16*число пользователей)Mб, пространство на диске 30Mб + 20 при инсталляции + 1-3Mб для одной модели.

Совместимость по версиям обеспечивается на уровне моделей.

Раздел FROM

Результатом выполнения раздела FROM является расширенное декартово произведение таблиц, заданных списком таблиц раздела FROM. Расширенное декартово произведение (расширенное, потому что в качестве операндов и результата допускаются мультимножества) в стандарте определяется следующим образом:

"Расширенное произведение R есть мультимножество всех строк r таких, что r является конкатенацией строк из всех идентифицированных таблиц в том порядке, в котором они идентифицированы. Мощность R есть произведение мощностей идентифицированных таблиц. Порядковый номер столбца в R есть n+s, где n - порядковый номер порождающего столбца в именованной таблице T, а s - сумма степеней всех таблиц, идентифицированных до T в разделе FROM."

Как видно из синтаксиса, рядом с именем таблицы можно указывать еще одно имя "correlation name". Фактически, это некоторый синоним имени таблицы, который можно использовать в других разделах табличного выражения для ссылки на строки именно этого вхождения таблицы.

Если табличное выражение содержит только раздел FROM (это единственный обязательный раздел табличного выражения), то результат табличного выражения совпадает с результатом раздела FROM.

Раздел GROUP BY

Если в табличном выражении присутствует раздел GROUP BY, то следующим выполняется он. Синтаксис раздела GROUP BY следующий:

<group by clause> ::= GROUP BY <column specification> [{,<column specification>}...]

Если обозначить через R таблицу, являющуюся результатом предыдущего раздела (FROM или WHERE), то результатом раздела GROUP BY является разбиение R на множество групп строк, состоящего из минимального числа групп таких, что для каждого столбца из списка столбцов раздела GROUP BY во всех строках каждой группы, включающей более одной строки, значения этого столбца равны. Для обозначения результата раздела GROUP BY в стандарте используется термин "сгруппированная таблица".

Раздел HAVING

Наконец, последним при вычислении табличного выражения используется раздел HAVING (если он присутствует). Синтаксис этого раздела следующий:

<having clause> ::= HAVING <search condition>

Раздел HAVING может осмысленно появиться в табличном выражении только в том случае, когда в нем присутствует раздел GROUP BY. Условие поиска этого раздела задает условие на группу строк сгруппированной таблицы. Формально раздел HAVING может присутствовать и в табличном выражении, не содержащем GROUP BY. В этом случае полагается, что результат вычисления предыдущих разделов представляет собой сгруппированную таблицу, состоящую из одной группы без выделенных столбцов группирования.

Условие поиска раздела HAVING строится по тем же синтаксическим правилам, что и условие поиска раздела WHERE, и может включать те же самые предикаты. Однако имеются специальные синтаксические ограничения по части использования в условии поиска спецификаций столбцов таблиц из раздела FROM данного табличного выражения. Эти ограничения следуют из того, что условие поиска раздела HAVING задает условие на целую группу, а не на индивидуальные строки.

Поэтому в арифметических выражениях предикатов, входящих в условие выборки раздела HAVING, прямо можно использовать только спецификации столбцов, указанных в качестве столбцов группирования в разделе GROUP BY. Остальные столбцы можно специфицировать только внутри спецификаций агрегатных функций COUNT, SUM, AVG, MIN и MAX, вычисляющих в данном случае некоторое агрегатное значение для всей группы строк. Аналогично обстоит дело с подзапросами, входящими в предикаты условия выборки раздела HAVING: если в подзапросе используется характеристика текущей группы, то она может задаваться только путем ссылки на столбцы группирования.

Результатом выполнения раздела HAVING является сгруппированная таблица, содержащая только те группы строк, для которых результат вычисления условия поиска есть true. В частности, если раздел HAVING присутствует в табличном выражении, не содержащем GROUP BY, то результатом его выполнения будет либо пустая таблица, либо результат выполнения предыдущих разделов табличного выражения, рассматриваемый как одна группа без столбцов группирования.

Раздел ORDER BY

Наконец, раздел ORDER BY позволяет установить желаемый порядок просмотра результата выражения запросов. Синтаксис ORDER BY следующий:

<order by clause> ::= ORDER BY <sort specification> [{,<sort specification>}...] <sort specification> ::= {<unsigned integer> <column specification>} [ASC DESC]

Как видно из этих синтаксических правил, фактически задается список столбцов результата выражения запросов, и для каждого столбца указывается порядок просмотра строк результата в зависимости от значений этого столбца (ASC - по возрастанию (умолчание) DESC - по убыванию). Столбцы можно задавать их именами в том и только в том случае, когда (1) выражение запросов не содержит операций UNION или UNION ALL и (2) в списке выборки спецификации запроса этому столбцу соответствует арифметическое выражение, состоящее только из имени столбца. Во всех остальных случаях в разделе ORDER BY должен указываться порядковый номер столбца в таблице-результате выражения запросов.

Раздел WHERE

Если в табличном выражении присутствует раздел WHERE, то следующим вычисляется он. Синтаксис раздела WHERE следующий:

<where clause> ::= WHERE <search condition> <search condition> ::= <boolean term> ( <search condition> OR <boolean term> <Boolean term> ::= <boolean factor> ( <boolean term> AND <boolean factor> <boolean factor> ::= [NOT] <boolean primary> <boolean primary> ::= <predicate> (<search condition>)

Вычисление раздела WHERE производится по следующим правилам:

Пусть R - результат вычисления раздела FROM. Тогда условие поиска применяется ко всем строкам R, и результатом раздела WHERE является таблица, состоящая из тех строк R, для которого результатом вычисления условия поиска является true. Если условие выборки включает подзапросы, то каждый подзапрос вычисляется для каждого кортежа таблицы R (в стандарте используется термин "effectively" в том смысле, что результат должен быть таким, как если бы каждый подзапрос действительно вычислялся заново для каждого кортежа R).

Заметим, что поскольку SQL/89 допускает наличие в базе данных неопределенных значений, то вычисление условия поиска производится не в булевой, а в трехзначной логике со значениями true, false и unknown (неизвестно). Для любого предиката определено, в каких ситуациях он может порождать значение unknown. Булевские операции AND, OR и NOT работают в трехзначной логике следующим образом:

true AND unknown = unknown unknown AND true = unknown unknown AND unknown = unknown true OR unknown = true unknown OR true = true unknown OR unknown = unknown NOT unknown = unknown

Среди предикатов условия поиска в соответствии с SQL/89 могут находиться следующие предикаты: предикат сравнения, предикат between, предикат in, предикат like, предикат null, предикат с квантором и предикат exists. Сразу заметим, что во всех реализациях SQL на эффективность выполнения запроса существенно влияет наличие в условии поиска простых предикатов сравнения (предикатов, задающих сравнение столбца таблицы с константой). Наличие таких предикатов позволяет СУБД использовать индексы при выполнении запроса, т.е. избегать полного просмотра таблицы. Хотя в принципе язык SQL позволяет пользователям не заботиться о конкретном наборе предикатов в условии выборки (лишь бы они были синтаксически и семантически правильны), при реальном использовании SQL-ориентированных СУБД такие технические детали стоит иметь в виду.

Развитие идей RPC (пакет ONC+ компании Sun Microsystems)

В классическом протоколе (и его реализациях) RPC присутствует один недостаток, присущий процедурным методам взаимодействия вообще. Этот недостаток состоит в поддержании исключительно синхронного способа взаимодействия с удаленной процедурой. Другими словами, хотя процесс-клиент является независимым и мог бы произвести полезные действия на фоне выполнения удаленной процедуры, он не может этого сделать в силу ограниченности протокола.

Соответствующие расширения появились в пакете ONC+ компании Sun Microsystems. Основная идея расширений состоит в том, что нецелесообразно обязательно заставлять клиента ожидать поступления результатов удаленной процедуры до тех пор, пока они ему действительно не понадобятся. Вызов удаленной процедуры становится асинхронным с синхронизацией в точке получения результатов. Заметим, что хотя асинхронный вызов удаленных процедур потенциально обеспечивает большую эффективность взаимодействия клиента и сервера, эта возможность усложняет программирование, заставляя явно использовать средства синхронизации независимых процессов.

Следует сделать еще одно замечание, состоящее в том, что аналогичный механизм асинхронного вызова удаленных процедур используется в протоколе межброкерных взаимодействий CORBA-2.

RDM - Relational Data Modeler

) позволяет создавать детализированные модели "сущность-связь", предназначенные для реализации в реляционной базе данных. В этом модуле документируются все конструкции, связанные с построением базы данных: индексы, триггеры, хранимые процедуры и т.д. Гибкая изменяемая нотация и расширяемость репозитория позволяют работать по любой методологии. Возможность создавать подсхемы соответствует подходу ANSI SPARC к представлению схемы базы данных. На языке подсхем моделируются как узлы распределенной обработки, так и пользовательские представления. Этот модуль обеспечивает проектирование и полное документирование реляционных баз данных.

Менеджер репозитория рабочей группы (

Рекурсивная связь:

сущность может быть связана сама с собой (рисунок 4.11).

Решения, ориентированные на клиентскую часть системы

Видимо, это наиболее тривиальная архитектура. Аналогично тому, как это было в файл-серверных решениях, вся прикладная часть системы находится в клиенте, который взаимодействует с разнообразными серверами Internet (электронной почты, ftp и т.д.) и серверами, управляющими файлами и/или базами данных. Клиент должен быть достаточно "толстым", чтобы быть в состоянии уметь работать с разными видами серверов (для каждого из них требуется индивидуальная клиентская часть) и одновременно выполнять прикладную обработку данных. Серверы могут быть разной толщины в зависимости от своей функциональной ориентированности (естественно, что сервер электронной почты нуждается в существенно меньшем числе ресурсов, чем мощный сервер баз данных) (рисунок 5.9).

Рис. 5.9. "Толстый" клиент и серверы разной толщины в Intranet-системах, ориентированных на клиента

Решения, основанные на использовании языка Java

Язык Java можно использовать для программирования Java-апплетов, которые выполняются на стороне клиента, и Java-приложений, выполняемых на стороне сервера. Естественно, клиент, приспособленный к выполнению Java-апплетов, становится несколько толще. Что же касается использования Java-программ на стороне сервера, то большее значение может иметь сравнительная надежность этого языка (в том смысле, что интерпретируемая Java-программа с меньшей вероятностью может нанести вред серверу).

Назад | Содержание | Вперед

Режимы обмена данными

В протоколе большое внимание уделяется различным способам обмена данными между машинами различных архитектур. Действительно, чего только нет в Internet, от персоналок и Mac'ов до суперкомпьютеров. Все они имеют различную длину слова и многие различный порядок битов в слове. Кроме этого, различные файловые системы работают с разной организацией данных, которая выражается в понятии метода доступа.

В общем случае, с точки зрения FTP, обмен может быть поточный или блоковый, с кодировкой в промежуточные форматы или без нее, текстовый или двоичный. При текстовом обмене все данные преобразуются в ASCII и в этом виде передаются по сети. Исключение составляют только данные IBM mainframe, которые по умолчанию передаются в EBCDIC, если обе взаимодействующие машины IBM. Двоичные данные передаются последовательностью битов или подвергаются определенным в процессе сеанса управления преобразованиям. Обычно, при поточной передаче данных за одну сессию передается один файл данных, при блоковом способе за одну сессию можно передать несколько файлов.

Описав в общих чертах протокол обмена, можно перейти к описанию средств обмена по протоколу FTP. Практически для любой платформы и операционной cреды существуют как серверы, так и клиенты. Ниже описываются стандартные сервер и клиент Unix-подобных систем.

Результаты запросов

Агрегатные функции можно разумно использовать в спецификации курсора, операторе выборки и подзапросе после ключевого слова SELECT (будем называть в этом подразделе все такие конструкции списком выборки, не забывая о том, что в случае подзапроса этот список состоит только из одного элемента), и в условии выборки раздела HAVING. Стандарт допускает более экзотические случаи использования агрегатных функций в подзапросах (агрегатная функция на группе кортежей внешнего запроса), но на практике они встречаются очень редко.

Рассмотрим различные случаи применения агрегатных функций в списке выборки в зависимости от вида табличного выражения.

Если результат табличного выражения R не является сгруппированной таблицей, то появление хотя бы одной агрегатной функции от множества строк R в списке выборки приводит к тому, что R неявно рассматривается как сгруппированная таблица, состоящая из одной (или нуля) групп с отсутствующими столбцами группирования. Поэтому в этом случае в списке выборки не допускается прямое использование спецификаций строк R: все они должны находиться внутри спецификаций агрегатных функций. Результатом запроса является таблица, состоящая не более чем из одной строки, полученной путем применения агрегатных функций к R.

Аналогично обстоит дело в том случае, когда R представляет собой сгруппированную таблицу, но табличное выражение не содержит раздела GROUP BY (и, следовательно, не содержит раздел HAVING). Если в случае предыдущего абзаца было два варианта формирования списка выборки: только с прямым указанием столбцов R или только с указанием их внутри спецификаций агрегатных функций, то в данном случае возможен только второй вариант. Результат табличного выражения явно объявлен сгруппированной таблицей, состоящей из одной группы, и результат запроса можно формировать только путем применения агрегатных функций к этой группе строк. Опять результатом запроса является таблица, состоящая не более чем из одной строки, полученной путем применения агрегатных функций к R.

Наконец, рассмотрим случай, когда R представляет собой "настоящую" сгруппированную таблицу, т.е. табличное выражение содержит раздел GROUP BY и, следовательно, определен, по крайней мере, один столбец группирования. В этом случае правила формирования списка выборки полностью соответствуют правилам формирования условия выборки раздела HAVING: допускается прямое использование спецификации столбцов группирования, а спецификации остальных столбцов R могут появляться только внутри спецификаций агрегатных функций. Результатом запроса является таблица, число строк в которой равно числу групп в R, и каждая строка формируется на основе значений столбцов группирования и агрегатных функций для данной группы.

средство для проектирования реляционных баз

представляет собой CASE- средство для проектирования реляционных баз данных. По своим функциональным возможностям и стоимости он близок к CASE-средству ERwin, отличаясь внешне используемой на диаграммах нотацией. S-Designor реализует стандартную методологию моделирования данных и генерирует описание БД для таких СУБД, как ORACLE, Informix, Ingres, Sybase, DB/2, Microsoft SQL Server и др. Для существующих систем выполняется реинжиниринг БД.

S-Designor совместим с рядом средств разработки приложений (PowerBuilder, Uniface, TeamWindows и др.) и позволяет экспортировать описание БД в репозитории данных средств. Для PowerBuilder выполняется также прямая генерация шаблонов приложений.

SAS Institute

Компания считает себя поставщиком полного решения для организации склада данных. Подход основан на следующем:

обеспечение доступа к данным с возможностью их извлечения из самых разнообразных хранилищ данных (и реляционных, и нереляционных); преобразование данных и манипулирование ими с использованием 4GL; наличие сервера многомерных баз данных; большой набор методов и средств для аналитической обработки и статистического анализа.

Searchengine

- поисковая машина служит для трансляции запроса пользователя, который подготавливается на информационно-поисковом языке (ИПЯ), в формальный запрос системы, поиска ссылок на информационные ресурсы Сети и выдачи результатов этого поиска пользователю.

Семантика агрегатных функций

Агрегатные функции предназначены для того, чтобы вычислять некоторое значение для заданного множества строк. Таким множеством строк может быть группа строк, если агрегатная функция применяется к сгруппированной таблице, или вся таблица. Для всех агрегатных функций, кроме COUNT(*), фактический (т.е. требуемый семантикой) порядок вычислений следующий: на основании параметров агрегатной функции из заданного множества строк производится список значений. Затем по этому списку значений производится вычисление функции. Если список оказался пустым, то значение функции COUNT для него есть 0, а значение всех остальных функций - null.

Пусть T обозначает тип значений из этого списка. Тогда результат вычисления функции COUNT - точное число с масштабом и точностью, определяемыми в реализации. Тип результата значений функций MAX и MIN совпадает с T. При вычислении функций SUM и AVG тип T не должен быть типом символьных строк, а тип результата функции - это тип точных чисел с определяемыми в реализации масштабом и точностью, если T - тип точных чисел, и тип приблизительных чисел с определяемой в реализации точностью, если T - тип приблизительных чисел.

Вычисление функции COUNT(*) производится путем подсчета числа строк в заданном множестве. Все строки считаются различными, даже если они состоят из одного столбца со значением null во всех строках.

Если агрегатная функция специфицирована с ключевым словом DISTINCT, то список значений строится из значений указанного столбца. (Подчеркнем, что в этом случае не допускается вычисление арифметических выражений!) Далее из этого списка удаляются неопределенные значения, и в нем устраняются значения-дубликаты. Затем вычисляется указанная функция.

Если агрегатная функция специфицирована без ключевого слова DISTINCT (или с ключевым словом ALL), то список значений формируется из значений арифметического выражения, вычисляемого для каждой строки заданного множества. Далее из списка удаляются неопределенные значения и производится вычисление агрегатной функции. Обратите внимание, что в этом случае не допускается применение функции COUNT!

Замечание: оба ограничения, указанные в двух предыдущих абзацах, являются более техническими, чем принципиальными, и могут отсутствовать в конкретных реализациях. Тем не менее, это ограничения стандарта SQL/89, и их нужно придерживаться при мобильном программировании.

Сервер протокола - программа ftpd

Команда ftpd предназначена для обслуживания запросов на обмен информацией по протоколу FTP. Сервер обычно стартует в момент загрузки компьютера. Синтаксис запуска сервера следующий:

ftpd [-d] [-1] [-t timeout] d - опция отладки; 1 - опция автоматической идентификации пользователя; t - время пассивного ожидания команд пользователя.

Каждый сервер имеет свое описание команд, которое можно получить по команде

Серверные продукты компании Sybase

Компания Sybase является сравнительно новой на рынке конкурирующих производителей современных реляционных СУБД. Это одновременно дает компании ряд преимуществ, и усложняет ее работу, хотя, несмотря на некоторые временные неудачи, продукты Sybase находятся на третьем месте в мире по числу продаж. Преимущества компании состоят в том, что она не настолько обремлена грузом предыдущих разработок и необходимостью их постоянной поддержки. Преимуществом является и то, что Sybase с меньшими потерями переходит к использованию новых архитектурных и технологических решений. Усложняет же работу компании тот факт, что ей при выпуске каждого очередного варианта сервера БД приходится решать множество новых архитектурных и технологических проблем (никуда не денешься: если компания провозглашает себя лидером в области архитектур и технологий серверов баз данных, то она должна поддерживать марку).

До выпуска в 1994 г. полномасштабного серверного продукта Sybase V.10 компания Sybase уверенно зарекомендовала себя в качестве ведущего производителя современных СУБД для применения в средних и малых информационных приложениях. Полностью основанная на архитектуре "клиент-сервер" Sybase V.10 могла использоваться на большинстве аппаратно-программных платформ: Sun, HP, IBM RS/6000, Digital VAX/VMS, Digital Alpha OpenVMS и Alpha OSF, NCR, NEC, Sequent, Silicon Graphics, NetWare, Windows NT, OS/2, SCO и т.д. Архитектура Sybase V.10 обладала следующими характерными чертами:

компонентная структура системы позволяла изменять отдельные компоненты, не нарушая работу других компонентов; в системе поддерживалось большинство принятых международных стандартов; поддерживалась работа как с другими реляционными источниками данных, так и источниками данных унаследованных систем; обеспечивалась простая переносимость системы; система хорошо оптимизировалась для использования в данной предметной области, поскольку отдельные функциональные компоненты могли настраиваться независимо один от другого; гарантировалась высокая надежность системы: изменения, вносимые в один компонент не влияли на надежность других компонентов; были реализованы и расширены такие средства стандарта языка SQL-92 как хранимые процедуры, триггеры, средства поддержания ссылочной целостности, определяемые пользователем типы данных и т.д.; поддерживалось специфицированное X/Open управление распределенными транзакциями; были реализованы возможности адаптации к национальному языку, включая определения набора символов для выдачи сообщений, порядок сортировки и т.д.; появилась возможность русскоязычной идентификации таблиц и их столбцов.

В общем, по своим идеям система была правильной. К сожалению, как это свойственно компаниям, имеющим серьезных конкурентов, Sybase слишком поторопилась с выпуском на рынок Sybase V.10. Система появилась на рынке не вполне отлаженной, и это привело к тому, что в прошлом году многие потенциальные и реальные покупатели перестали иметь с ней дело. Такого эффекта очень легко добиться, но его трудно устранить. В начале 1996 г. компания объявила о выпуске нового продукта, Sybase V.11.

В основной состав серверных продуктов Sybase V.11 входит следующее:

Базовый сервер Sybase SQL Server - современная высокопроизводительная СУБД (более подробно по поводу этого продукта см. ниже); Sybase MPP - расширение архитектуры Sybase SQL Server, предназначенного для эффективного использования в массивно параллельных компьютерных архитектурах с поддержкой сверхбольших баз данных (Very Large Data Bases - VLDB); Sybase IQ - серверное средство построения битовых индексов для высокоскоростного выполнения запросов к большим источникам информации; Sybase SQL Anywhere - полнофункциональная "облегченная" СУБД, приобретенная от компании Watcom и предназначенная для производства индивидуальных и групповых информационных систем на платформах Intel; Sybase Replication Server - серверный продукт, поддерживающий репликацию данных; Sybase OmniServer - сервер, обеспечивающий "прозрачную" работу клиентов с несколькими серверами баз данных, вообще говоря, различных производителей: Sybase, Oracle, DB2 и т.д.

Имеется также ряд вспомогательных серверных средств, поддерживающих динамическую (на фоне выполнения производственных транзакций) загрузку и выгрузку данных, мониторинг действий пользователей и т.д. Как видно, компания Sybase продолжает проводить свою линию на компонентную организацию серверных средств. Далее мы обсудим только возможности базового сервера Sybase SQL Server 11, не вдаваясь в детали организации и возможностей дополнительных серверов (что было бы, кстати, нечестно по отношению к конкурентам компании Sybase).

В соответствии с утверждениями представителей компании Sybase, продукт Sybase SQL Server 11 обладает следующими основными возможностями:

Масштабируемость и эффективность SQL Server 11 основываются на тщательно проверенной технологии:

сервер может работать на большом числе платформ, начиная от персональных компьютеров и заканчивая мощными мультипроцессорными серверами; на каждой платформе обеспечивается очень высокая эффективность (без настройки на конкретную платформу обойтись нельзя!) благодаря тесному взаимодействию с производителями аппаратуры и базового программного обеспечения; в ядре СУБД используется полностью симметричная многопотоковая архитектура, позволяющая использовать возможности аппаратуры и поддерживающая большое число пользователей;

SQL Server 11 обеспечивает надежность хранения и целостность данных:

поддерживаются механизмы триггеров и хранимых процедур, декларативной ссылочной целостности, управления транзакциями и т.д.; как и полагается SQL-ориентированной СУБД, SQL Server 11 поддерживает уровень безопасности данных C2 в соответствии с требованиями Оранжевой Книги Министерства обороны США;

Обеспечивается повышенная доступность данных:

на программном уровне поддерживаются зеркальные копии журнала и самой базы данных; для восстановления базы данных после сбоев применяются специально разработанные механизмы высокоскоростной перезагрузки;

В SQL Server 11 обеспечивается соответствие основным принятым формально или фактически стандартам:

реализованный в системе вариант языка SQL полностью соответствует стандарту SQL-89, а также ядерному уровню (entry level) стандарта SQL-92; поддерживается выполнение приложений, выполненных в стандартах ODBC и X/Open XA; применяются различные сетевые протоколы, что позволяет соединить клиента с сервером практически на любой платформе;

Гарантируется простота управления системой и ее поддержки:

продуманная многопотоковая архитектура системы обеспечивает то, что на однопроцессорном компьютере запускается только один процесс сервера; при использовании симметричной мультипроцессорной аппаратной организации можно указывать количество процессоров, которые должны использоваться для целей СУБД; можно управлять распределением областей внешней памяти, контролировать доступ пользователей к БД и т.д.в масштабах индивидуальной системы, масштабах ограниченного предприятия или масштабах реальной корпоративной сети.

В целом, набор серверных продуктов одиннадцатого выпуска компании Sybase представляет собой основательный, хорошо продуманный комплект инструментов, которые можно с пользой применять в разнообразных приложениях. По отзывам, которые успели поступить с момента выпуска Sybase V.11, серверные средства работают достаточно надежно.

Серверные продукты линии DBкомпании IBM

Серьезные практические исследования в области систем управления реляционными базами данных компания IBM начала с проекта экспериментальной системы System R, которая разрабатывалась в исследовательской лаборатории фирмы IBM в 1975-1979 г.г. Эта работа оказала революционизирующее влияние на развитие теории и практики реляционных систем во всем мире. Именно System R практически доказала жизнеспособность реляционного подхода к управлению базами данных.

После успешного завершения работ по созданию этой системы и получения экспериментальных результатов ее использования был разработан целый ряд коммерчески доступных реляционных систем, в том числе и на основе непосредственного развития System R (возможности одной из коммерчески доступных реляционных систем - DB2 описываются в переведенной на русский язык книге К. Дейта "Руководство по реляционной СУБД DB2, хотя книга существенно отстала от практики; ее прекрасный перевод на русский язык вышел в свет в 1988 г.). Исключительно важен опыт, приобретенный при разработке этой системы. Практически во всех более поздних реляционных СУБД в той или иной степени используются методы, примененные в System R.

На наш взгляд компания IBM много потеряла, ориентируя DB2 на использование только на своих аппаратно-программных платформах. Первый вариант DB2 работал на IBM/370 в операционной среде OS/370. В связи с развитием аппаратуры и программного обеспечения мейнфреймов система была перенесена в операционную среду MVS. Программное обеспечение специализированного аппаратно-программного комплекса AS/400 также во многом основано на DB2. После разработки операционной системы OS/2 появился вариант DB2, пригодный для использования на персональных компьютерах. СУБД DB2 всегда представляла собой развитый программный продукт управления реляционными базами данных. В ней всегда присутствовали, в частности, такие возможности как управление транзакциями, журнализация изменений и восстановление согласованного состояния базы данных после сбоев программного обеспечения и/или аппаратуры.
Заметим, что именно IBM выпустила первый корпоративный стандарт языка SQL.

Развитие системы и сферы ее применений ограничивало то, что отсутствовал мобильный текст системы. Ориентируясь на использование DB2 на своих аппаратных платформах, компания IBM исторически использовала для программирования DB2 смесь языка ассемблера и языка PL/1. Прорывом как для DB2, так и для IBM в целом явилось появление Unix-ориентированной серии серверов и рабочих станций RS/6000. Именно при создании варианта системы DB2/6000 компания была вынуждена переписать систему на языке Си. После этого появилась очевидная возможность простого переноса СУБД на другие аппаратные платформы. В последнее время IBM объявила выпуск DB2 для аппаратно-программных платформ Sun и HP. По мнению автора курса, этот шаг означает появление на рынке независимых серверных продуктов управления реляционными базами данных очень серьезного и достойного конкурента.

Коротко охарактеризуем основные возможности последнего выпуска DB2:

(1)	Возможности, соответствующие требованиям реляционной модели данных.
(1.1)	Поддерживаются почти соответствующие полному стандарту SQL-92 средства обеспечения ссылочной целостности. Для таблицы-предка можно объявить правила удаления строк Restrict, No Action, Cascade или Set Nulls, в соответствии с которыми будут обрабатываться соответствующие строки таблицы-потомка. (При применении правила Restrict будет запрещено удаление строки таблицы-предка, если на эту строку ссылается хотя бы одна строка таблицы-потомка; задание правила Cascade приводит к автоматическому удалению ссылающихся строк таблицы-потомка; при указании правила Set Nulls в поле ссылки ссылающихся строк автоматически устанавливаются неопределенные значения; правило No Action, которое действует подобно правилу Restricted, но с другим диагностическим сообщением, устанавливается при определении ограничений ссылочной целостности по умолчанию.)
(1.2)	Возможно определение пользователем значений полей таблицы по умолчанию. Вообще-то эта возможность определена в SQL-92, и ее реализация не доставляет особого труда, но тем не менее в большинстве систем такая возможность отсутствует.
(1.3)	Наконец-то реализовано средство, задаваемое фразой WITH CHECK OPTION при определении представления. При указании такого требования становится невозможным занести строку в представляемую таблицу или изменить существующую строку таким образом, чтобы полученная строка не была видима через представление.
(2)	Объекты базы данных
(2.1)	Помимо стандартных типов данных DB2 допускает хранение BLOBs размером до 2 Гб. Соответствующие поля предназначены для сохранения мультимедийной информации, структура которой известна только приложению.
(2.2)	Поддерживается развитый механизм триггеров с возможностью указания степени гранулированности триггера, например, должно ли срабатывать заданное действие один раз при выполнении операции строки из заданной таблицы, или его следует выполнять для каждой удаляемой строки.
(2.3)	Обеспечивается механизм хранимых процедур, которые программируются на смеси языков SQL и одного из процедурных языков третьего поколения.
(3)	Возможности запросов
(3.1)	Реализованная версия языка SQL является расширенным множеством ядерного уровня языка SQL-92 и включает ряд конструкций, наличие которых предполагается в SQL-3.
(3.2)	Поддерживаются все разновидности соединений, определенные в SQL-92, но синтаксис соответствующих конструкций отличается от стандартного.
(4)	Поддержка доступа из Internet
(4.1)	Специальный шлюз, встроенный в сервер, обеспечивает доступ к данным DB2, транслируя команды HTML в операторы языка SQL.

IBM активно ведет работу по созданию собственного универсального сервера. Похоже, что он будет объектно-реляционным, хотя известно, что компания недавно приобрела лицензию на право использования исходных текстов объектно-ориентированной СУБД ObjectStore.

У читателей и слушателей может возникнуть вопрос: почему ничего не говорится о Microsoft SQL Server? Главным образом потому, что это программный продукт, принципиально ориентируемый на одну операционную (а на самом деле, и аппаратную платформу).

Назад | Содержание | Вперед

Серверы баз данных как базовая

Термин "сервер баз данных" обычно используют для обозначения всей СУБД, основанной на архитектуре "клиент-сервер", включая и серверную, и клиентскую части. Такие системы предназначены для хранения и обеспечения доступа к базам данных.

Хотя обычно одна база данных целиком хранится в одном узле сети и поддерживается одним сервером, серверы баз данных представляют собой простое и дешевое приближение к распределенным базам данных, поскольку общая база данных доступна для всех пользователей локальной сети.

Серверы Intranet

В Intranet можно использовать все возможные сервисы Internet (например, электронную почту, возможности удаленного терминала и т.д.). Но мы остановимся на трех разновидностях серверов, которые наиболее активно используются в настоящее время.

Silverrun

CASE-средство Silverrun американской фирмы Сomputer Systems Advisers, Inc. (CSA) используется для анализа и проектирования информационных систем бизнес-класса и ориентировано в большей степени на спиральную модель жизненного цикла. Оно применимо для поддержки любой методологии, основанной на раздельном построении функциональной и информационной моделей (диаграмм потоков данных и диаграмм "сущность-связь").

Настройка на конкретную методологию обеспечивается выбором требуемой графической нотации моделей и набора правил проверки проектных спецификаций. В системе имеются готовые настройки для наиболее распространенных методологий: DATARUN (основная методология, поддерживаемая Silverrun), Gane/Sarson, Yourdon/DeMarco, Merise, Ward/Mellor, Information Engineering. Для каждого понятия, введенного в проекте имеется возможность добавления собственных описателей. Архитектура Silverrun позволяет наращивать среду разработки по мере необходимости.

Структура и функции

Silverrun имеет модульную структуру и состоит из четырех модулей, каждый из которых является самостоятельным продуктом и может приобретаться и использоваться без связи с остальными модулями.

Модуль построения моделей бизнес-процессов в форме диаграмм потоков данных (

Система Visual FoxPro

В Visual FoxPro присутствуют многие новые черты: объектно-ориентированный язык, активный словарь, встроенные средства обращения к серверам баз данных и т.д.

Начнем со средств построения интерфейса и новых терминов, которые приходится осваивать разработчикам. Visual FoxPro уже не стоит особняком от остальных продуктов Microsoft, как это было в версиях 2.х. Интерфейс самого продукта и приложений, которые разрабатываются на его основе, соответствуют стандартам, принятым в комплексе программных продуктов Microsoft Office и в средствах разработки, подобных Visual Basic. Более того, Visual FoxPro полностью интегрируется с остальными приложениями Microsoft Office с помощью OLE Automation. Программа, написанная на Visual FoxPro, сможет полноценно общаться с Microsoft Word, Microsoft Excel и любыми другими приложениями, поддерживающими OLE 2.0. Как и прежде, поддерживается динамический обмен данными DDE.

Использование механизма наследования классов позволяет создавать произвольное число модифицированных форм; при корректировке исходного класса все изменения будут отражены в формах, построенных на его основе. В качестве объекта может выступать любой элемент формы, и это дает неограниченные возможности по модификации форм из программы. Возможность сохранить часто употребляемую форму как класс и строить на ее основе другие формы снимает проблему с параметризацией для приведения интерфейса в соответствие с новыми требованиями. В составе формы-класса может быть любой стандартный элемент интерфейса (кнопки, поля вывода, независимые и зависимые переключатели); в определении класса можно использовать и так называемые "OLE custom controls - OCX", что позволяют делать только самые развитые средства программирования в стиле С++. Для начинающих предусмотрены уже знакомые с версии 2.6 "Мастера", которые облегчат построение формы, отчета, таблицы и запроса.

Инструментальные средства не поддерживают browse и Foundation Read. Вместо Browse - объект с названием Grid, которым можно управлять как любым другим объектом формы.
Причем управлять можно не только как единым монолитом, а с точностью до ячейки. То есть можно сделать все ячейки, где значение баланса меньше нуля, красными, а остальные - зелеными; можно встроить в ячейку элемент check box, если это поле содержит логические величины. Такого рода формы можно создавать как в Конструкторе форм, так и программным путем. Если используется Конструктор форм, то простое "перемещение" таблицы из окружения формы в область формы автоматически создает этот элемент интерфейса. Теперь окружение формы или отчета создается визуально и полностью контролируемо.

Вместо Foundation Read используется команда Read Events, переводящая Visual FoxPro в состояние ожидания, из которого его выводит только какое-либо действие пользователя. Список событий, на которые Visual FoxPro может реагировать, достаточно велик. При этом программа ведет себя, как "настоящее Windows-приложение": обработка событий встроена в сам продукт. Совместимость со старыми версиями поддерживается полностью, и весь старый процедурный код по-прежнему будет работать; однако Visual FoxPro - это новые подходы, новые технологии и новые требования, поэтому разработчику нужно освоить такие понятия, как инкапсуляция, полиморфизм, триггеры, хранимые процедуры, события, методы, наследование.

Для хранения описаний проектов, отчетов, баз данных и т.п. практически везде используются .DBF-файлы. Многие утилиты написаны на самом Visual FoxPro.

В смысле управления базами данных фирма Microsoft продвинула пакет Visual FoxPro очень далеко. У Visual FoxPro наконец появилось настоящее понимание базы данных как совокупности таблиц, индексов и всякого рода дополнительной информации, описывающей правила, которым должны подчиняться данные при вводе или модификации.

Несмотря на то, что по-прежнему можно использовать самостоятельные .DBF-файлы, при "привязывании" таблицы к единому файлу базы данных имеются следующие преимущества: длинные имена таблиц и полей (до 254 символов), вспомогательные имена и комментарии для каждого поля; значения по умолчанию для каждого поля; правила ввода как на уровне поля, так и на уровне записи; триггеры, срабатывающие при удалении, обновлении и добавлении записи; хранимые процедуры, которые хранятся в базе данных и не требуют дополнительного указания библиотеки процедур (кстати, таких библиотек теперь можно открывать сколько угодно).

Помимо локальных данных, все больший интерес разработчиков вызывают данные, хранимые серверами баз данных (например, Microsoft SQLServer). Обращение к такой информации обычно подразумевает работу в системе, построенной на базе архитектуры клиент-сервер. Раньше доступ к этим данным обеспечивался средствами программного продукта FoxPro Connectivity Kit, продававшегося отдельно и позже включенного в состав FoxPro 2.6 Professional Edition. Теперь же все средства, необходимые для построения запросов к серверу баз данных, встроены в Visual FoxPro. Все, что нужно - это просто установить Visual FoxPro. Доступ к данным производится через интерфейс ODBC. В частности, есть возможность получать динамически обновляемые результаты запросов. Для управления процессом можно использовать один из новых элементов интерфейса - таймер, который через определенные промежутки времени выполняет запрос к серверу, так что у пользователя на экране всегда будет находиться наиболее свежая информация.

Все компоненты объединяет значительно модифицированный Менеджер проектов. В проект можно включать таблицы, базы данных и классы. Очень интересно построено само окно Менеджера проектов. Его не только можно превратить в узкую полоску и разместить где-нибудь с краю, но можно также "оторвать" любой из отдельных "листков" проекта и перемещать по экрану.

Пакет Visual FoxPro - это полноценное 32-разрядное приложение, которое работает не только под 16-разрядными Windows 3.x, но и под Windows NT и Windows 95. При установке на Windows 3.x или Windows для рабочих групп Visual FoxPro инсталлирует Win32s. Развитые новые возможности требуют достаточно мощной техники. По своим требованиям к технике Visual FoxPro похож на Microsoft Access 2.0.

Системы программирования и библиотеки

Системы программирования третьего поколения 3GL являются предшественниками современных инструментальных средств и могут использоваться для разработки информационных приложений при наличии соответствующих встроенных или библиотечных средств для реализации диалога и доступа к базам данных.

Системы программирования для персональных компьютеров прошли долгий путь развития. Можно выделить три четкие языковые линии, которые оказывали друг на друга большое влияние, взаимно обогащаясь - это Си, Паскаль и Бейсик.

Отметим основные вехи на пути развития систем программирования:

Переход от одиночных утилит систем программирования к интегрированным диалоговым средам программирования (например, семейство Turbo-продуктов фирмы Borland); Развитие инструментальных наборов, расширяющих возможности систем программирования, в частности, в области диалога (разного рода Tool Box); Появление объектно-ориентированных диалектов языков Си и Паскаль; заметим, что по нашему мнению, несмотря на то, что Паскаль является более строгим и корректным языком, феномен Си++ имеет большее значение в силу наличия стандарта; Возникновение операционной среды Windows со встроенной поддержкой диалога и первых Windows-приложений с помощью SDK (Software Development Keet); Создание объектно-ориентированных библиотек, поддерживающих диалоговый режим работы в среде DOS и Windows (TurboVision, Object Windows и MFC); Появление систем программирования, облегчающих создание приложений для DOS и Windows; Развитие механизма встраивания и связывания объектов OLE 2; Переход к визуальным системам программирования (Visual Си++, Delphi, Visual Basic), которые ориентированы на разработку информационных приложений.

Поддержка диалогового режима развивалась совместно с развитием самих систем программирования и была естественным образом интегрирована с ними. Библиотеки же доступа к базам данных развивались своим путем. Наибольшее число библиотек доступа из языков программирования уровня 3GL к реляционным СУБД на персональных компьютерах поддерживает семейство xBase (Clipper, FoxPro, dBase).
Из языков программирования чаще всего используется Си. Также можно отметить наличие таких библиотек, как CodeBase и DBTools (фирма Rogue Wave).

В библиотеке CodeBase используются те же форматы данных, индексов и memo-файлов, что и в СУБД dBase IV. Имеется возможность поддержки индексных файлов Clipper и memo-файлов dBase III Plus. Имеющиеся в библиотеке CodeBase функции могут не только выполнять все стандартные операции СУБД семейства xBase, но и позволяют устанавливать фильтры, задавать отношения, вычислять допустимые в СУБД выражения. Библиотечные функции поддерживают многопользовательские режимы работы в локальной сети и в среде многозадачной ОС, обеспечивая блокировку как на уровне файлов, так и записей. В комплект поставки входят тексты функций, что позволяет адаптировать их для конкретного использования.

Библиотека DBTools является многоплатформенной библиотекой для языков Си/Си++ и рассчитана на поддержку семейства СУБД xBase, Informix, Oracle и др.

Склады данных (DataWarehousing) и системы оперативной аналитической обработки данных

До сих пор мы рассматривали способы и возможные архитектуры информационных систем, предназначенных для оперативной обработки данных, т.е. для получения текущей информации, позволяющей решать повседневные проблемы корпорации. Однако у аналитических отделов корпорации и у высшего звена управляющего состава имеются и другие задачи: проанализировав поведение корпорации на рынке с учетом сопутствующих внешних факторов и спрогнозировав хотя бы ближайшее будущее, выработать тактику, а возможно, и стратегию корпорации. Понятно, что для решения таких задач требуются данные и прикладные программы, отличные от тех, которые используются в оперативных информационных системах. В последние несколько лет все более популярным становится подход, основанный на концепциях склада данных и системы оперативной аналитической обработки данных. Возможно, в российских условиях трудно производить долговременные прогнозы бизнес-деятельности (слишком изменчивы внешние факторы), но анализ прошлого и краткосрочные прогнозы будущего могут оказаться очень полезными.

Прежде чем перейти к обсуждению технических аспектов, коротко обсудим проблемы терминологии. Поскольку термины, связанные со складами данных не так давно появились и на английском языке, и смысл их постоянно уточняется, трудно найти правильные русскоязычные эквиваленты. На сегодняшний день "datawarehouse" разными авторами переводится на русский язык как "хранилище данных", "информационное хранилище", "склад данных". Поскольку термин "хранилище" явно перегружен (он соответствует и английским терминам "storage" и "repository"), в этом курсе мы будем использовать термин "склад данных". Еще хуже дела обстоят с термином "data mart". В четвертом номере журнала "СУБД" за 1996 г. в напечатанных подряд двух статьях авторы переводят этот термин как "витрина данных" и "секция данных" соответственно. Однако в Оксфордском толковом словаре единственным подходящем по смыслу толкованием смысла слова "mart" является "market place".
Чтобы не умножать число требуемых сущностей мы будем использовать термин "рынок данных" (обсуждение этого понятия отложим до пятой части курса). Конечно, постепенно терминология будет согласована, но это произойдет только тогда, когда склады данных будут активно использоваться в России.

В этом разделе мы не будем рассматривать возможные технологические приемы реализации складов данных, а обсудим соответствующие вопросы на концептуальном уровне. Начнем с того, что главным образом различает оперативные и аналитические информационные приложения с точки зрения обеспечения требуемых данных. Замечание: речь идет о так называемых OLAP-системах (от On-Line Analitical Processing), т.е. аналитических системах, помогающих принимать бизнес-решения за счет динамически производимых анализа, моделирования и/или прогнозирования данных.

Основным источником информации, поступающей в оперативную базу данных является деятельность корпорации. Для проведения анализа данных требуется привлечение внешних источников информации (например, статистических отчетов). Тем самым, склад данных должен включать как внутренние корпоративные данные, так и внешние данные, характеризующие рынок в целом. Если для оперативной обработки, как правило, требуются свежие данные (обычно в оперативных базах данных информация сохраняется не более нескольких месяцев), то в складе данных нужно поддерживать хранение информации о деятельности корпорации и состоянии рынка на протяжении нескольких лет (для проведения достоверных анализа и прогнозирования). Как следствие, аналитические базы данных имеют объем как минимум на порядок больший, чем оперативные. Во многих достаточно крупных корпорациях одновременно существуют несколько оперативных информационных систем с собственными базами данных (как мы уже отмечали в этом курсе, это не очень хорошо, но часто неизбежно по историческим причинам). Оперативные базы данных могут содержать семантически эквивалентную информацию, представленную в разных форматах, с разным указанием времени ее поступления, иногда даже противоречивую (например, из-за ошибок ввода данных).

Склад данных корпорации должен содержать единообразно представленные данные из всех оперативных баз данных. Эта информация должна максимально полно соответствовать текущему содержанию оперативных баз данных и быть согласованной. Отсюда следует необходимость наличия компонента склада данных, извлекающего информацию из оперативных баз данных и "очищающего" эту информацию. Оперативные информационные системы проектируются и разрабатываются в расчете на решение конкретных задач. Обычно набор запросов к оперативной базе данных становится известным уже на этапе проектирования системы. Информация из базы данных выбирается часто и небольшими порциями. Поэтому при проектировании оперативной базы данных можно и нужно учитывать этот заранее известный набор запросов (с известными оговорками в связи с возможными переделками информационной системы). Набор запросов к аналитической базе данных предсказать невозможно. Склады данных для того и существуют, чтобы отвечать на неожиданные (ad hoc) запросы аналитиков. Можно рассчитывать только на то, что запросы будут поступать не слишком часто и затрагивать большие объемы информации. Размеры аналитической базы данных стимулируют использование запросов с агрегатами (сумма, минимальное, максимальное, среднее значение и т.д.). Оперативные базы данных по своей природе являются сильно изменчивыми. Это учитывается в используемых СУБД. В частности, распространенным механизмом индексации являются B-деревья, модификация которых выполняется достаточно быстро, а строки в таблицах хранятся неупорядоченно. Аналитические базы данных меняются только тогда, когда в них загружается оперативная или внешняя информация. В результате оказывается разумным использовать другие, более быстрые при выполнении операций массовой выборки методы индексации, поддерживать упорядоченность информационных массивов, сохранять заранее вычисленные значения агрегатных функций и т.д. Если для оперативных информационных систем обычно хватает защиты информации на уровне таблиц (по правилам SQL-ориентированных баз данных), то информация аналитических баз данных настолько критична для корпорации, что для ее защиты требуются более тонкие приемы (например, при использовании реляционных баз данных установка индивидуальных привилегий доступа для индивидуальных строк и/или столбцов таблицы).

С учетом приведенных замечаний общая архитектура склада данных и системы аналитической обработки данных может выглядеть так, как показано на рисунке 2.10.

Рис. 2.10. Схематическое представление архитектуры аналитической информационной системы

В 1993 г. основоположник реляционного подхода к организации баз данных Эдвар Кодд, исходя из потребностей систем динамической аналитической обработки данных, сформулировал 12 основных требований к системам, поддерживающим аналитические базы данных. Мы приведем изложение этих требований, чтобы представить точку зрения проектировщика и разработчика системы аналитической обработки данных.

Многомерное концептуальное представление данных. Это требование возникает по той причине, что бизнес-пользователь естественно представляет историю и деятельность своей корпорации многомерными (например, одно измерение - время, другое - заказчики, третье - производимая продукция и т.д.). OLAP-модели должны поддерживать это представление и, естественно, оно должно хотя бы в какой-то мере опираться на возможности аналитической базы данных. Прозрачность. Для бизнес-пользователя не должно быть существенно, где конкретно расположены средства динамического анализа данных. При разработке OLAP-систем следует придерживаться подхода открытых систем, что позволит размещать средства анализа в любом узле корпоративной сети. Доступность. Логическая схема, с которой работает OLAP-система, должна отображаться в схемы разнородных физических хранилищ данных. При доступе к данным должно поддерживаться их единое и согласованное представление. Согласованная эффективность производства отчетов. Эта эффективность не должна деградировать при увеличении числа измерений. Архитектура "клиент-сервер". Серверный компонент OLAP-системы должен быть достаточно развитым, чтобы разнообразные клиенты могли подключаться к нему с минимальными усилиями и затратами на дополнительное "интегрирующее" программирование. Родовая многомерность. Структурные и операционные возможности работы с каждым измерением данных должны быть эквивалентны.

Для всех измерений должна существовать только одна логическая структура. Любая функция, применимая к одному измерению, должна быть применима к любому другому измерению. Управление динамическими разреженными матрицами. Сервер OLAP-системы должен уметь эффективно хранить и обрабатывать разреженные матрицы. Физические методы доступа должны быть разнообразны, включая прямое вычисление, B-деревья, хэширование или комбинации этих методов. Поддержка многопользовательского режима. OLAP-система должна поддерживать многопользовательский доступ к данным (по выборке и изменению), обеспечивая целостность и безопасность данных. Неограниченные операции между измерениями. При выполнении многомерного анализа данных все измерения создаются и обрабатываются единообразно. OLAP-система должна быть в состоянии выполнять соответствующие вычисления между измерениями. Интуитивное манипулирование данными. Манипуляции, подобные смене пути анализа или уровня детализации, должны выполняться с помощью прямого воздействия на элементы OLAP-модели без потребности использовать меню или другие вспомогательные средства. Гибкая система отчетов. Бизнес-пользователь должен иметь возможность манипулировать данными, анализировать и/или синтезировать, а также просматривать их таким образом, как ему захочется. Неограниченное число измерений и уровней агрегации. OLAP-сервер должен поддерживать не менее 15 измерений для каждой аналитической модели. Для каждого измерения должно допускаться неограниченное число определяемых пользователями агрегатов.

Основным выводом из материала этого раздела является то, что подход складов данных еще слишком молод, чтобы вокруг него сложился круг общепринятых понятий, терминов, технологических приемов. Тем не менее, он кажется настолько важным и перспективным, что многие компании (в том числе и ведущие производители СУБД) ведут активную работу, чтобы быть в авангарде этого направления. Существующие идеи и реализации мы рассмотрим в пятой части курса.

Слабой связи

существование одной из сущностей, принадлежащей некоторому множеству ("слабой") зависит от существования определенной сущности, принадлежащей другому множеству ("сильной"), т.е. экземпляр "слабой" сущности может быть идентифицирован только посредством экземпляра "сильной" сущности. Ключ "сильной" сущности является частью составного ключа "слабой" сущности.

Слабая связь всегда является бинарной и подразумевает обязательную связь для "слабой" сущности. Сущность может быть "слабой" в одной связи и "сильной" в другой, но не может быть "слабой" более, чем в одной связи. Слабая связь может не иметь атрибутов.

Пример на рисунке 4.22: ключ (номер) строки в документе может не быть уникальным и должен быть дополнен ключом документа.

Рис.4.22. Слабая связь

Связь "супертип-подтип" изображена на рисунке 4.23. Общие характеристики (атрибуты) типа определяются в сущности-супер-типе, сущность-подтип наследует все характеристики супертипа. Экземпляр подтипа существует только при условии существования определенного экземпляра супертипа. Подтип не может иметь ключа (он импортирует ключ из супертипа). Сущность, являющаяся супертипом в одной связи, может быть подтипом в другой связи. Связь супертипа не может иметь атрибутов.

Рис. 4.23. Связь "супертип-подтип"

Software AG

Деятельность компании в области складов данных происходит в рамках программы Open Data Warehouse Initiative. Программа базируется на основных продуктах компании ADABAS и Natural 4GL, собственных и приобретенных средствах извлечения и анализа данных, средстве управления складом данных SourcePoint. SourcePoint позволяет автоматизировать процесс извлечения и пересылки данных, а также их загрузки в склад данных.

Существует еще целый ряд компаний, которые прямо или косвенно связаны с технологией складов данных, но мы ограничимся перечисленными, поскольку их продукты и подходы кажутся наиболее продвинутыми.

Назад | Содержание | Вперед

Современное состояние SQL

В этом разделе мы коротко рассмотрим основные особенности стандарта языка SQL 1989 года. Как было видно из приведенного краткого обзора наиболее продвинутых серверов баз данных, во всех них полностью реализован именно стандарт SQL-89. Поэтому при разработке достаточно сложных информационных систем необходимо хотя бы в общих чертах представлять основные свойства языка.

Специфика информационных программных систем

Конечно, в зависимости от конкретной области применения информационные системы могут очень сильно различаться по своим функциям, архитектуре, реализации. Однако можно выделить, по крайней мере, два свойства, которые являются общими для всех информационных систем. Во-первых, любая информационная система предназначена для сбора, хранения и обработки информации. Поэтому в основе любой информационной системы лежит среда хранения и доступа к данным. Среда должна обеспечивать уровень надежности хранения и эффективность доступа, которые соответствуют области применения информационной системы. Заметим, что в вычислительных программных системах наличие такой среды не является обязательным. Основным требованием к программе, выполняющей численные расчеты (если, конечно, говорить о решении действительно серьезных задач), является ее быстродействие. Нужно, чтобы программа произвела достаточно точные результаты за установленное время. При решении серьезных вычислительных задач даже на суперкомпьютерах это время может измеряться неделями, а иногда и месяцами. Поэтому программисты-вычислители всегда очень скептически относятся к хранению данных во внешней памяти, предпочитая так организовывать программу, чтобы в течение как можно более долгого времени обрабатываемые данные помещались в основной памяти компьютера. Внешняя память обычно используется для периодического (нечастого) сохранения промежуточных результатов вычислений, чтобы в случае сбоя компьютера можно было продолжить работу программы от сохраненной контрольной точки.

Во-вторых, информационные системы ориентируются на конечного пользователя, например, банковского клерка. Такие пользователи могут быть очень далеки от мира компьютеров. Для них терминал, персональный компьютер или рабочая станция представляют собой всего лишь орудие их собственной профессиональной деятельности. Поэтому информационная система обязана обладать простым, удобным, легко осваиваемым интерфейсом, который должен предоставить конечному пользователю все необходимые для его работы функции, но в то же время не дать ему возможность выполнять какие-либо лишние действия.

Спецификация курсора

Наиболее общей является конструкция "спецификация курсора". Курсор - это понятие языка SQL, позволяющее с помощью набора специальных операторов получить построчный доступ к результату запроса к БД. К табличным выражениям, участвующим в спецификации курсора, не предъявляются какие-либо ограничения. Как видно из сводки синтаксических правил, при определении спецификации курсора используются три дополнительных конструкции: спецификация запроса, выражение запросов и раздел ORDER BY.

Спецификация запроса

В спецификации запроса задается список выборки (список арифметических выражений над значениями столбцов результата табличного выражения и констант). В результате применения списка выборки к результату табличного выражения производится построение новой таблицы, содержащей то же число строк, но вообще говоря другое число столбцов, включающих результаты вычисления соответствующих арифметических выражений из списка выборки. Кроме того, в спецификации запроса могут содержаться ключевые слова ALL или DISTINCT. При наличии ключевого слова DISTINCT из таблицы, полученной применением списка выборки к результату табличного выражения, удаляются строки-дубликаты; при указании ALL (или просто при отсутствии DISTINCT) удаление строк-дубликатов не производится.

Среда функционирования

Vantage Team Builder функционирует на всех основных UNIX-платформах (Solaris, SCO UNIX, AIX, HP-UX) и VMS.

Vantage Team Builder можно использовать в конфигурации "клиент-сервер", при этом база проектных данных может располагаться на сервере, а рабочие места разработчиков могут быть клиентами.

Рис. 4.25. Взаимодействие Vantage Team Builder и Uniface

Среда программирования CA-Visual Objects

Новый продукт СА-VisualObjects, разработанный фирмой Computer Associates, является преемником широко распространенной системы программирования Clipper. Он ориентирован на создание информационных приложений с графическим интерфейсом пользователя в среде Windows.

С точки зрения синтаксиса VisualObjects почти на 90 процентов совпадает с CA-Clipper. Но VisualObjects не является просто продолжением линии Clipper. Хотя, конечно, при работе с VisualObjects можно использовать Clipper и включать разработанный раннее код в новую систему приложений.

Разработчику, использующему новую среду программирования, необходимо четко понимать особенности и преимущества объектно-ориентированного подхода, иметь представления о динамически компонуемых библиотеках (DLL) и принципах программирования в среде Windows.

Для работы систем VisualObjects требуется как минимум Intel 386 с 8 Мб оперативной памяти и Windows (с версией не менее, чем 3.1), а также примерно 40 МБ свободного дискового пространства. Но чтобы сделать работу более комфортной, лучше иметь 486-й (или более старший) процессор и 16 Мб памяти. Для создания приложений в среде GUI рекомендуется использовать сопроцессор. Такая конфигурация необходима именно для разработчиков, конечный же пользователь, применяющий готовые приложения, написанные в среде VisualObjects, не нуждается в таком мощном оборудовании. Это очень существенно для разработки коммерческих систем. При работе с VisualObjects не требуются дополнительные библиотеки, кроме библиотеки для работы с графикой.

В отличие от рассмотренных ранее сред программирования, при использовании VisualObjects простое изучение синтаксиса не позволяет сразу начинать работать. Необходимо освоить новые понятия. Прежде всего, это репозиторий (центральное хранилище объектов разработки). Это понятие чрезвычайно важно при разработке приложений в среде VisualObjects и непривычно для пользователей CA-Clipper. Вместо операций с PRG- и СН-файлами в VisualObjects используются модули, каждый из которых состоит, возможно, из нескольких функций, определений классов и методов.

Приложения, модули и компоненты хранятся в репозитории - своего рода глобальной базе данных. У репозитория есть еще одна важная функция - управление всеми частями приложения вплоть до компонентов самого низкого уровня. Автоматически поддерживаются связи между различными модулями и компонентами всех приложений. Репозиторию всегда "известно", был ли исходный код модифицирован или откомпилирован, так что отпадает необходимость в make-файлах и других файлах, так или иначе описывающих процесс компоновки.

Выбор опций в компиляции VisualObjects отличается от Clipper. По умолчанию устанавливается режим

Средства и методы разработки приложений на основе СУБД на персональных компьютерах

Приложения, созданные с использованием инструментальных средств программирования приложений, связанных с использованием баз данных на персональных компьютерах, занимают существенную долю файл-серверных приложений. Если рассматривать только "реляционные" (вернее, табличные) СУБД, то семейство xBase-продуктов является явным лидером по использованию для разработки одиночных и групповых информационных приложений. Следующее место занимает СУБД Paradox, а далее идут приложения, базирующиеся на использовании системы управления записями Clarion. Особняком стоят такие пакеты, как MS Access и Lotus Approach, которые позволили взглянуть по-новому на возможности персональных СУБД и до сих пор не оценены по-настоящему как профессиональные средства разработки приложений. Можно отметить следующие вехи на пути развития инструментальных средств и самих СУБД на персональных компьютерах:

Появление компонентов Assistant и Application Generator в dBase III Plus, упрощающих работу пользователя и позволяющих генерировать простейшие приложения или макеты приложений; Выход в свет dBase-совместимых систем программирования (dBFast и Clipper), создающих исполняемый модуль приложения; разработка быстрого интерпретатора FoxBase для частично откомпилированного кода dBase-совместимых приложений; Возникновение системы Paradox с оригинальным макроязыком PAL, существенно ориентированной на конечного пользователя; Развитие многопользовательских версий СУБД для локальных сетей персональных компьютеров, дополненных средствами синхронизации на основе блокировок файлов и записей; Появление системы dBase IV, включающую диалоговую среду Control Center, индексы, встроенные в файл БД, поддержку языка SQL и средства защиты БД; Развитие Clipper с объектной ориентацией; Обеспечение доступа из файл-серверных приложений к серверам БД (Borland SQL Link и Microsoft Connectivity Kit); Внедрение технологии Rushmore, ускоряющей доступ к данным при помощи использования индексов; Появление в FoxPro развитой среды разработки, ориентированной на разработку проектов и близкой по возможностям к средствам 4GL; Дальнейшее расширение средств диалога (Foundation Read) в направление событийной управляемости; Первые версии инструментальных средств, поддерживающие Windows-приложения, а вместе с ними типы данных Blob (Binary Large Objects);

Появление универсальных интерфейсов к различным СУБД (Borland IDAPI и Microsoft ODBC); Первый продукт MS Access, направленный сугубо на создание Windows-приложений и содержащий средства объектно-ориентированного диалога, событийно-управляемого программирования, визуального конструирования интерфейса пользователя и многие другие черты, присущие системам программирования 4GL и RAD; Появление новых визуальных объектно-ориентированных инструментальных средств и СУБД на ПК (MS Access 2.0, Visual FoxPro, CA-VisualObjects и Visual dBase).

Средства определения схемы

Средства определения схемы БД в стандарте SQL/89 относятся к наиболее слабым и допускающим различную интерпретацию частям стандарта. Более того, мне неизвестна ни одна реализация, в которой поддерживался бы в точности такой набор средств определения схемы.

Поэтому, чтобы добиться мобильности прикладной системы в достаточно широком классе реализаций SQL/89, необходимо тщательно локализовать компоненты определения схемы БД. Думаю, что лучше всего сосредоточить всю работу со схемой БД в одном модуле и иметь в виду, что при переходе к другой СУБД очень вероятно потребуется переделка этого модуля.

Особо отметим, что в SQL/89 вообще отсутствуют какие-либо средства изменения схемы БД: нет возможности удалить схему таблицы, добавить к схеме таблицы новый столбец и т.д. Во всех реализациях такие средства поддерживаются, но они могут различаться и синтаксисом, и семантикой.

Несмотря на отсутствие особых надежд на то, что удастся встретить реализацию, поддерживающую язык определения схем SQL/89, мы коротко опишем этот язык (без синтаксических деталей), чтобы оценить на содержательном уровне возможности SQL/89 в этой части и получить хотя бы какие-то средства сравнения разных реализаций.

Стандартизация SQL

Деятельность по стандартизации языка SQL началась практически одновременно с появлением первых его коммерческих реализаций. Первый из числа имеющихся у автора документ датирован октябрем 1985 г. и является уже очередным проектом стандарта ANSI/ISO.

Понятно, что в качестве стандарта нельзя было использовать SQL System R. Во-первых, этот вариант языка не был должным образом технически проработан. Во-вторых, его слишком сложно было бы реализовать (кто знает, как бы сложилась дальнейшая история SQL, если бы были полностью реализованы все идеи System R). С другой стороны, первые коммерческие реализации языка настолько различались, что ни один из реализованных диалектов не имел шансов быть принятым в качестве стандарта.

Анализ доступных документов показывает, что процесс происходил очень сложно с использованием далеко не только научных доводов. В результате, принятый в 1989 г. Международный стандарт SQL во многих частях имеет чрезвычайно общий характер и допускает очень широкое толкование. В этом стандарте полностью отсутствуют такие важные разделы, как манипулирование схемой БД и динамический SQL. Многие важные аспекты языка в соответствии со стандартом определяются в реализации.

Возможно, наиболее важными достижениями стандарта SQL являются четкая стандартизация синтаксиса и семантики операторов выборки и манипулирования данными и фиксация средств ограничения целостности БД, включающих возможности определения первичного и внешних ключей отношений и так называемых проверочных ограничений целостности. Средства определения внешних ключей позволяют легко формулировать требования так называемой целостности БД по ссылкам.

Осознавая неполноту стандарта SQL, на фоне завершения разработки этого стандарта специалисты различных фирм начали работу над стандартом SQL2. Эта работа также длилась несколько лет, было выпущено множество проектов стандарта, пока, наконец, в марте 1992 г. не был выработан окончательный проект стандарта. Этот стандарт существенно более полный и охватывает практически все необходимые для реализации аспекты: манипулирование схемой БД, управление транзакциями и сессиями (сессия - это последовательность транзакций, в пределах которой сохраняются временные отношения), подключение к БД, динамический SQL. Наконец стандартизованы отношения-каталоги БД, что вообще-то не связано с языком непосредственно, но очень сильно влияет на реализацию.

Удивляет отсутствие в стандарте средств управления индексами. Конечно, эти средства обычно находятся в стороне от основных операторов SQL, но автору не известна ни одна реализация, в которой бы их не было.

Наконец, одновременно с завершением работ по определению стандарта SQL2 была начата разработка стандарта SQL3. Предполагается, что SQL3 будет содержать механизм триггеров и возможность использования абстрактных типов данных. Принятие стандарта планируется только в 1999 г.

Подводя итоги этого короткого экскурса в историю стандартизации SQL, заметим, что во многом (конечно, не во всем) процесс стандартизации сводится к аккуратной технической обработке идей SQL System R, что еще раз подчеркивает уникальность этого проекта (прошло уже 17 лет после его завершения!).

Стек протоколов TCP/IP как основа RPC

TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) представляет собой семейство протоколов, основным назначением которых является обеспечение возможности полезного сосуществования компьютерных сетей, основанных на разных технологиях. В 1969г. Агентство перспективных исследовательских проектов министерства обороны США (DARPA - Department of Defense Advanced Research Project Agency) поддержало и финансировало проект, посвященный поиску общей основы связи сетей с разной технологией. В результате выполнения этого проекта была образована единая виртуальная сеть, получившая название Internet.

В Internet для связи независимых сетей (или доменов) используется набор шлюзов. Каждый индивидуальный узел сети (Host) идентифицируется уникальным адресом, называемым адресом в Internet.

Для разрешения проблемы различий в форматах кадров, используемых в разных сетях, был определен универсальный формат пакета данных, называемого IP-дейтаграммой (Internet Protocol Datagram), состоящего из заголовка и порции данных и поэтому похожего на обычный сетевой кадр. Однако порция данных IP-дейтаграммы сама содержится внутри сетевого кадра, т.е. IP-дейтаграмма погружается в сетевой кадр конкретного формата и поэтому может передаваться в разных сетях, входящих в Internet. Все узлы, шлюзы и сети Internet должны быть в состоянии понимать IP-дейтаграммы.

Узлы, взаимодействующие в Internet, не устанавливают между собой физические соединения для целей индивидуального взаимодействия. Поэтому дейтаграммы не обрабатываются в каком-либо конкретном порядке. Напротив, каждая дейтаграмма обрабатывается независимо от других, что позволяет эффективно разделять ресурсы для всего множества (логически) связанных узлов. Но это, к сожалению, означает, что сервис, предоставляемый Internet, не является надежным, поскольку не гарантирует доставку пакетов в нужном порядке, отсутствие потерь дейтаграмм или отсутствие их дублирования.

Эту проблему решает протокол TCP (Transmission Control Protocol), обеспечивающий надежную доставку сообщений за счет подтверждений доставки дейтаграмм и их повторной передачи в случае надобности. Если узел, посылающий дейтаграмму, не получает подтверждение о ее доставке в течение установленного промежутка времени, то считается, что дейтаграмма не доставлена, и она посылается повторно.

Полное семейство протоколов, основанных на использовании IP-дейтаграмм, называется TCP/IP. Наиболее важными и базисными протоколами этого семейства (или стека, как его часто называют) являются кратко описанные выше протоколы IP и TCP. Мы не будем описывать остальные протоколы семейства TCP/IP. Для определенности все они перечислены в таблице 4.1. Большая часть коммуникационных средств ОС UNIX основывается на использовании протоколов стека TCP/IP.

Таблица 4.1.Семейство протоколов TCP/IP