Управление реляционными базами данных.SQL

Миф о переносимости

Появление стандарта SQL вызвало довольно много восторженных заявлений о переносимости SQL и  использующих его приложений. Для  иллюстрации того, как любое приложение, используя SQL, может работать с любой  СУБД, часто приводят диаграммы, подобные изображенной на рис. 3.1. На самом деле пробелы в стандарте SQL-89 и различия между существующими диалектами SQL достаточно значительны, и при  переводе приложения под другую СУБД его всегда приходится модифицировать. Эти отличия, большинство из которых  устранено в стандарте SQL2, включают в себя:

·      Коды ошибок. В стандарте SQL-89 не определены коды, которые возвращают операторы SQL при возникновении ошибок, и в каждой из коммерческих реализаций используется собственный набор таких кодов. В стандарте SQL2 определены стандартные коды ошибок.

·      Типы данных. В стандарте SQL-89 определен минимальный набор типов данных, однако в нем отсутствуют некоторые из наиболее распространенных и полезных типов, например символьные строки переменной длины, дата и время, а также денежные единицы. В стандарте SQL2 упомянуты эти типы данных, однако отсутствуют "новые" типы данных, такие как графические и мультимедийные объекты.

·      Системные таблицы. В стандарте SQL-89 умалчивается о системных таблицах, в которых содержится информация о структуре самой базы данных. Поэтому каждый поставщик создавал собственные системные таблицы, и их структура отличается даже в четырех реализациях SQL компании IBM. Системные таблицы стандартизированы в SQL2.

·      Интерактивный SQL. В стандарте определен только программный SQL, используемый прикладной программой, но не интерактивный SQL. Например, оператор select, предназначенный для выполнения запросов к базе данных в интерактивном режиме, в стандарте отсутствует.

·      Программный интерфейс. В первом стандарте определен абстрактный способ использования SQL в программах, написанных на таких языках программирования, как COBOL, FORTRAN и другие. Этот способ не используется ни в одном коммерческом продукте, а в существующих программных интерфейсах имеются значительные отличия. В стандарте SQL2 определен интерфейс встроенного SQL для популярных языков программирования, но не интерфейс вызова функций.

·      Динамический SQL. В стандарте SQL-89 не описаны элементы SQL, необходимые для разработки приложений общего назначения, таких как генераторы отчетов и программы создания и выполнения запросов. Однако эти элементы, известные под названием динамический SQL, имеются почти во всех СУБД и в различных системах значительно отличаются. В SQL2 входит стандарт динамического SQL.

·      Семантические отличия. Поскольку некоторые элементы определены в стандартах как зависящие от реализации, может возникнуть ситуация, когда в результате выполнения одного и того же запроса в двух совместимых СУБД будут получены два различных набора результатов. Отличия результатов обусловлены различиями в обработке значений null, разными агрегатными функциями и несовпадением процедур удаления повторяющихся строк.

·      Последовательность сравнения. В стандарте SQL-89 не упоминаются последовательности сравнения (сортировки) символов, хранящихся в базе данных. Результаты запроса с сортировкой будут отличаться при выполнении этого запроса на персональном компьютере (с кодировкой ASCII) и на мэйнфрейме (с кодировкой EBCDIC). Стандарт SQL2 позволяет программе или пользователю указывать требуемую последовательность сортировки.

         Структура базы данных. В стандарте SQL-89 определен SQL, который используется уже после того, как база данных была открыта и подготовлена к работе. Детали наименования баз данных и первоначального подключения к ним сильно отличаются и несовместимы. Стандарт SQL2 в некоторой степени унифицирует этот процесс, но не может полностью ликвидировать все отличия.

Вопреки перечисленным  различиям, в начале 90-х годов  стали появляться коммерческие программы, реализующие переносимость приложений между различными СУБД, Однако в  таких программах для каждой из поддерживаемых СУБД требуется специальный конвертер, который генерирует код в соответствии с определенным диалектом SQL, выполняет  преобразование- типов данных, транслирует коды ошибок и т.д. "Прозрачная" переносимость между различными СУБД, использующими SQL, является основной целью стандарта SQL2 и протокола ODBC, однако повсеместный, "прозрачный" и унифицированный доступ к базам данных SQL остается делом будущего.

4. Влияние SQL

Будучи стандартным  языком доступа к реляционной  базе данных, SQL оказывает большое  влияние на все сегменты компьютерного  рынка. Компания IBM приняла SQL в качестве унифицирующей технологии баз данных для линии своих продуктов. Все  поставщики мини-компьютеров предлагают реляционные базы данных; такие базы данных доминируют и на рынке компьютерных систем, работающих под управлением UNIX. По мере того как отдельные персональные компьютеры уступают дорогу сетям с архитектурой клиент/сервер, SQL видоизменяет рынок баз данных для персональных компьютеров. SQL применяется даже при оперативной обработке транзакций, опровергая бытовавшее ранее мнение, что из-за низкого быстродействия реляционные базы данных никогда не смогут использоваться в приложениях для обработки транзакций.

SQL и спецификация SAA компании IBM

SQL играет ключевую  роль в качестве языка доступа  к базам данных, объединяющего  многочисленные несовместимые компьютерные  семейства компании IBM. Эта роль  была отведена ему еще в  спецификации SAA (Systems Application Architecture — архитектура прикладных систем) компании IBM в 1987 году. Хотя главные цели SAA так и не были достигнуты, объединяющая роль SQL со временем стала еще важнее. Стратегическими программными продуктами компании IBM, предназначенными для работы с базами данных, являются

·      DB2. Флагманская реляционная СУБД, являющаяся стандартом SQL для мэйнфреймов компании IBM, работающих под управлением ОС MVS.

·      SQL/DS. Реляционная СУБД для VM, другой ОС мэйнфреймов компании IBM.

·      SQL/400. Эта реализация SQL для систем среднего уровня поддерживает встроенную реляционную базу данных компьютеров серии AS/400.

·      DB2/6000. Эта реализация DB2 работает на рабочих станциях и серверах семейства RS/6000, работающих под управлением операционной системы UNIX.

·     DB2/2. Эта реализация SQL для персональных компьютеров компании IBM основана на реализации DB2 для мэйнфреймов. Она заменила OS/2 Extended Edition, которая была первой реляционной СУБД компании IBM для персональных компьютеров, и обеспечила лучшую совместимость с DB2.

SQL на мини-компьютерах

Сегмент рынка  реляционных СУБД для мини-компьютеров  начал развиваться одним из первых. Первые продукты компаний Oracle и Ingres предназначались для мини-компьютеров VAX/VMS компании Digital. С тех пор оба продукта были перенесены на множество других платформ. СУБД компании Sybase, появившаяся позднее и предназначенная для оперативной обработки транзакций, работала на нескольких платформах, включая VAX.

Кроме того, поставщики мини-компьютеров разрабатывали  на основе SQL собственные реляционные  базы данных. Компания Digital на каждую систему VAX/VMS устанавливала собственную СУБД Rdb/VMS. Компания Hewlett-Packard предложила Allbase, СУБД, поддерживающую как собственный диалект HPSQL, так и нереляционный интерфейс. Компания Data General заменила свои старые нереляционные базы данных на СУБД DG/SQL. К тому же многие из поставщиков мини-компьютеров перепродают реляционные СУБД независимых поставщиков.

SQL на сиcтемах UNIX

SQL был однозначно  признан лучшим решением в  области управления данными для  компьютерных систем на основе UNIX. Операционная система UNIX, которая  была разработана в Bell Laboratories, в 80-х годах стала завоевывать популярность в качестве стандартной операционной системы. Она работает на разнообразных компьютерных системах, начиная от рабочих станций и заканчивая мэйнфреймами, и стала стандартной ОС для научных и инженерных приложений. В начале 80-х уже были доступны четыре большие СУБД для UNIX-систем. Две из них, производства компаний Oracle и Ingres, были UNIX-версиями продуктов для мини-компьютеров компании DEC, Две другие СУБД, производства компаний Informix и Unify, были созданы специально для UNIX. Вначале ни одна из них не предлагала поддержку SQL, но к 1985 году компании Unify и Informix ввели эту поддержку в свои СУБД. На сегодняшний день существуют версии СУБД компаний Oracle, Sybase, Informix и Ingres для всех ведущих систем на базе UNIX.

SQL и обработка  транзакций

В процессе своего развития SQL и реляционные базы данных почти не применялись в приложениях, предназначенных для оперативной  обработки транзакций (OLTP — On-Line Transaction Processing). Поскольку в реляционных базах данных упор делается на запросы, такие базы данных традиционно использовались в приложениях, служащих для поддержки принятия решений, и приложениях с маленьким объемом транзакций, где их низкое быстродействие не было недостатком. В области оперативной обработки транзакций, где требовалось обеспечить одновременный доступ к данным сотням пользователей, и время ожидания каждого из них не должно было превышать доли секунды, доминировала нереляционная СУБД IMS (Information Management System — система управления информацией) компании IBM.

В 1986 году компания Sybase, новая на рынке СУБД, представила реляционную базу данных, предназначенную специально для оперативной обработки транзакций. СУБД компании Sybase работала на мини-компьютерах VAX и рабочих станциях Sun и обеспечивала уровень быстродействия, необходимый для обработки больших объемов транзакций. Вскоре вслед за нею компании Oracle Corporation и Relational Technology объявили, что они также выпустят версии своих продуктов Oracle и Ingres для оперативной обработки транзакций. На рынке UNIX-систем компания Informix анонсировала OLTP-версию своей СУБД под названием Informix-Turbo.

В апреле 1988 года компания IBM присоединилась к поставщикам  реляционных СУБД для OLTP, выпустив систему DB2 Version 2. Тесты показали, что на больших мэйнфреймах эта система могла обрабатывать до 250 транзакций в секунду. Компания IBM утверждала, что теперь быстродействие DB2 позволяет использовать ее во всех OLTP-приложениях, кроме наиболее требовательных к быстродействию, и поощряла клиентов использовать ее вместо IMS. После этого тесты стали стандартным маркетинговым инструментом для реляционных СУБД, вопреки серьезным сомнениям в том, насколько они отражают быстродействие реальных приложений.

По мере развития реляционной технологии и увеличения мощности компьютеров роль SQL в оперативной  обработке транзакций также возрастает. Теперь для оперативной обработки  транзакций часто используются реляционные  базы данных, быстродействие которых  выросло на несколько порядков.

SQL на персональных  компьютерах

С появлением первой модели IBM PC базы данных стали приобретать  популярность на рынке персональных компьютеров. СУБД dBASE компании Ashton-Tate была инсталлирована более чем на миллионе PC, работавших под управлением MS-DOS; другие продукты, такие как R-BASE, PFS: File и Paradox, также достигли значительного успеха. На компьютерах семейства Macintosh такие СУБД, как 4th Dimension, объединили в себе управление данными и графический интерфейс пользователя. Хотя в большинстве СУБД для персональных компьютеров данные хранились в табличной форме, эти СУБД не обладали полной мощью реляционной базы данных и не поддерживали SQL.

До конца 80-х SQL мало использовался на персональных компьютерах. К тому времени обычным  явлением стали персональные компьютеры, поддерживающие дисковые устройства объемом  в десятки и сотни мегабайтов. Однако вскоре пользователи начали объединять персональные компьютеры в сети, и  появилась необходимость в совместном использовании данных. В результате персональные компьютеры стали нуждаться  в возможностях, которые могли  обеспечить реляционные базы данных и SQL.

Первые СУБД для персональных компьютеров представляли собой соответствующим образом  переработанные версии известных СУБД для миникомпьютеров и с трудом умещались на персональных компьютерах. Система Professional Oracle, анонсированная в 1984 году, требовала двух мегабайтов памяти на IBM PC, a Oracle for Macintosh, представленная в 1988 году, имела схожие требования. Версия СУБД Ingres для PC, выпущенная в 1984 году, едва удовлетворяла ограничению MS-DOS на объем используемой оперативной памяти (640 Кб). СУБД Informix-SQL для MS-DOS была выпущена в 1986 году и представляла собой версию популярной СУБД, работавшей под управлением UNIX. В том же 1986 году компания Gupta Technologies, основанная бывшим менеджером из Oracle, выпустила SQLBase, СУБД для локальных сетей, которая одной из первых реализовала архитектуру клиент/сервер и была прототипом нынешних СУБД для ЛВС.

С появлением в  апреле 1987 года операционной системы OS/2, созданной компаниями Microsoft и IBM, начался рост популярности SQL применительно к персональным компьютерам. Кроме стандартной версии OS/2, компания IBM выпустила расширенную редакцию OS/2 (OS/2 Extended Edition — OS/2 ЕЕ) со встроенной поддержкой реляционных баз данных. Сделав SQL частью операционной системы, компания IBM тем самым вновь подтвердила свою приверженность ему.

Появление OS/2 ЕЕ стало проблемой для компании Microsoft. Поскольку она была разработчиком стандартной OS/2 и продавала ее другим производителям персональных компьютеров, потребовалась альтернатива OS/2 ЕЕ. Ответом Microsoft стала покупка лицензии на СУБД компании Sybase, разработанной для VAX, и перенос этой СУБД в систему OS/2.

В январе 1988 года Microsoft и Ashton-Tate неожиданно объявили, что они будут совместно продавать новую СУБД, получившую название SQL Server. Компания Microsoft будет продавать SQL Server вместе с OS/2 производителям компьютеров, а компания Ashton-Tate будет продавать SQL Server по розничным каналам пользователям PC. В сентябре 1989 года 
компания Lotus Development внесла свой вклад в SQL Server, сделав инвестицию в компанию Sybase. Через год с небольшим компания Ashton-Tate отказалась от исключительных прав на распространение и продала свою долю компании Lotus. Хотя успех SQL Server для OS/2 был ограниченным, 
она продолжает играть ключевую роль в планах компании Microsoft. Эта СУБД является реляционной базой данных для Windows NT, флагманской операционной системы компании Microsoft, предназначенной для работы в среде клиент/сервер.