Комплект лекционных материалов по дисциплине “Разработка и эксплуатация удаленных баз данных” (стр. 2 )

Достоинства:

· возможность обслуживания запросов нескольких клиентов;

· снижение нагрузки на сеть и машины сервера и клиентов;

· защита данных осуществляется средствами СУБД, что позво­ляет блокировать не разрешенные пользователю действия;

· сервер реализует управление транзакциями и может блоки­ровать попытки одновременного изменения одних и тех же записей.

Недостатки:

· бизнес-логика функциональной обработки и представление данных могут быть одинаковыми для нескольких клиентских приложений и это увеличит совокупные потребности в ресур­сах при исполнении вследствие повторения части кода про­грамм и запросов;

· низкий уровень управления непротиворечивостью информа­ции, так как бизнес-правила функциональной обработки, со­средоточенные на клиентской части, могут быть противоре­чивыми.

Данная технология позволяет снизить сетевой трафик и повы­сить общую эффективность обработки за счет оптимизации и буфе­ризации ввода-вывода. Таким образом, сервер может осуществлять поиск и обрабатывать запросы даже быстрее, чем если бы они обра­батывались на рабочей станции.

Архитектура «активный сервер баз данных»

Для того, чтобы устранить недостатки, свойственные архитекту­ре сервера базы данных, необходимо, чтобы непротиворечивость бизнес-логики и изменения базы данных контролировались на сто­роне сервера. Причем некоторые заранее специфицированные состояния могли бы изменять последовательность взаимодействия приложения с базой данных.

Для этого функции бизнес-логики разделяются между клиент­ской и серверной частями. Общие или критически значимые функ­ции оформляются в виде хранимых процедур, включаемых в состав базы данных. Кроме этого вводится механизм отслеживания собы­тий БД — триггеров, также включаемых в состав базы. При возник­новении соответствующего события (обычно изменения данных), СУБД вызывает для выполнения хранимую процедуру, связанную с триггером, что позволяет эффективно контролировать изменение базы данных.

Хранимые процедуры и триггеры могут быть использованы лю­быми клиентскими приложениями, работающими с базой данных. Это снижает дублирование программных кодов и исключает необ­ходимость компиляции каждого запроса (рис. 8.3).

Недостатком такой архитектуры становится существенно воз­растающая загрузка сервера за счет необходимости отслеживания событий и выполнения части бизнес-правил.

Такую архитектуру организации взаимодействия (а также рас­сматриваемый далее сервер приложений) иногда называют моделью с «тонким клиентом», в отличие от предыдущих архитектур, назы­ваемых моделью с «толстым клиентом», где на стороне клиента вы­полняется большинство функций.

Архитектура «сервер приложений»

Рассмотренные выше архитектуры являются двухзвенными: здесь все функции доступа и обработки распределены между программой клиента и сервером БД.

Дальнейшее снижение уровня требований к ресурсам клиент достигается за счет введения промежуточного звена — сервера приложений, на который переносится значительная часть программных компонентов управления данными и большая часть бизнес-логики При этом серверы баз данных обеспечивают исключительно функ­ции СУБД по ведению и обслуживанию базы данных. Схема трех-звенной архитектуры сервера приложений приведена на рис. 8.4.

К другим (организационно-технологическим) достоинствам трехзвенной архитектуры можно отнести:

• централизованное ведение бизнес-логики, и в случае внесения изменения отсутствие необходимости их тиражирования в клиентских приложениях;

• отсутствие необходимости устанавливать на клиентских ма­шинах компоненту программного обеспечения управления доступом к данным;

• возможность отложенного обновления БД в случае изменения данных, запрошенных с сервера, в автономном режиме. Дан­ные будут обновлены в базе после следующего соединения клиентской программы с сервером приложений.

БАЗОВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ДОСТУПА COM

Объектная модель компонентов, или, сокращенно, COM (Component Object Model) разработана корпорацией MS COM. Она - основа для комплекса технологий, которые получили собирательное название OLE (в настоящее время ActiveX). СОМ – блестящий пример элегантного решения сложной задачи взаимодействия объектов в рамках распределенной операционной среды.

Основу СОМ составляет реализация открытого стандарта. Стандарт определяет механизм обмена между любым программным компонентом на любом уровне используемых протоколов обмена. Разработчик и потребитель не связываются ни рамками языка программирования, ни уровнем протокола (высоким или низким), ни даже его версиями.

Идея первая – СОМ позволяет двум объектам наладить связь между собой, в дальнейшем они обмениваются информацией без ее участия:

 

Кроме того, СОМ реализует другие возможности:

Создание и повторное применение компонентов (Component Object) Использование бинарных стандартов управления; Реальная системная объектная модель Поддержка распределенных объектов.

СОМ описывает полностью стандартизированный механизм создания объектов и обмен информацией между клиентом и объектом. В отличие от традиционного ООП этот механизм не зависит от языка программирования, ни от типа сервиса, предоставляемого объектом клиенту. Данный механизм также поддерживает обмен информацией по сети.

Таким образом, СОМ обеспечивает независимый бинарный стандарт обмена информацией между любыми ОС и аппаратными платформами (естественно, они должны поддерживать этот стандарт).

Объект – это часть программы, содержащая в себе данные и функции, которые используются для их обработки. Данные определяют свойства объекта, а функции (или процедуры), позволяющие обрабатывать их, называются методами.

При этом реализация внутренней структуры объекта скрыта от клиента. Клиент может использовать объект лишь через специальный интерфейс.

СОМ поддерживает строгое описание соглашений по применению объекта клиентам. Это и является основой, позволяющей многократно использовать объекты различными приложениями.

Интерфейсы и классы объектов СОМ

Под интерфейсом объекта понимается строго типизированный набор семантически связанных функций. Функции предоставляют пользователю доступ к ресурсам объекта. (В СОМ имя интерфейса всегда начинается с префикса I) Интерфейс скрывает от клиента реализацию объекта. Имя интерфейса необходимо для удобства его использования человеком, в СОМ оно заменяется на GUID.

GUID (Global Unique IDentifiers) – глобальный уникальный идентификатор для идентификации класса объектов и интерфейсов, которые они используют. Это 128-битовый ID, который ставится в соответствие именам объектов и интерфейсам. GUID генерируется на основе типа объекта (под типом здесь понимается имя группы объектов, например, chat, ActiveX и т. п.). А также времени, даты, # сетевой карты и генератора случайных чисел. MS утверждает, что система генерации обеспечивает создание 106 уникальных ID в секунду до 5770 года.

Объект с несколькими интерфейсами

А

В

С

 

клиент использует интерфейс объекта

 

Два приложения используют входящие в них объекты

 

у любого объекта СОМ существует по крайней мере один интерфейс (IUnknown). Этот интерфейс используется как базовая точка входа для получения информации в других доступных интерфейсах.

Понятие локальной сети, сервера, рабочей станции (с точки зрения СОМ)

Клиент, сервер, пользователь объекта.

В основу СОМ положена классическая архитектура клиент-сервер. Благодаря СОМ решается задача корректной обработки ситуации, возникающей при нарушении нормальной работы сервера. Сом – нечто большее, чем просто клиент и сервер. Это еще и Object Inspector (пользователь объекта) или некоторая программная структура, которая использует объект с одним или несколькими наборами интерфейсов.

В ряде случаев клиент должен поддерживать также обратную связь с объектом, чтобы проводить обработку его событий. В этом смысле они как бы меняются местами.

Объект – функциональная единица, имеющая один или более интерфейсов. В СОМ слово «объект» используется для обозначения класса объектов (т. е. совокупности объектов, имеющих общие свойства)

Пользователь объекта – часть программного кода, например, приложение, которая использует объект с его интерфейсами в собственных целях. Как правило, при этом объект находится вне использующего его приложения. В противном случае применяется просто термин «объект».

Клиент – употребляется в двух смыслах. Во-первых, так называют часть программного кода, использующую сервис некоторого объекта вне зависимости от того, где он (obj) находится. Во вторых – активное приложение, которое инициирует набор операций обмена между собой и объектом посредством специального СОМ-сервиса Implementation Locator. Этот сервис предназначен для использования или создания объектов на сервере.

Сервер – часть программного кода, который содержит классы объектов и позволяет СОМ c помощью связанных с классом идентификаторов обращаться к себе. Благодаря этому клиент может, используя СОМ, загружать и запускать сервер. Затем создавать объекты классов, связанных с данным сервером.

Сервер является оболочкой, соединяющей объекты с системой. Слово «сервер» также используется в контексте разговора о множестве объектов.

При использовании серверов их разделяют на следующие типы:

In-Process Server (сервер в процессе) – сервер, который загружен внутри того же самого процесса и на той же машине, что и клиент. В Win для этого применяется термин Dynamic Link Libraries (DLL) – динамически компонуемые библиотеки. Local Server – работа которых требует отдельного процесса для каждого обращения клиента. Этим они отличаются от библиотек DLL, использующих процесс клиента. В Win такие сервера имеют расширение exe. Remote Server (удаленный сервер) – выполняется на другом компьютере сети. Может иметь расширение dll и exe. В случае DLL на удаленном компьютере может быть создан суррогатный процесс.

СЕРВЕР INTERBASE. НАЗНАЧЕНИЕ И ВОЗМОЖНОСТИ.
СТРУКТУРА БАЗЫ ДАННЫХ INTERBASE

Все серверы имеют похожие принципы организации данных и управления ими. Сервер InterBase предназначен для хранения и обработки больших объемов информации в условиях одновременной работы с БД множества клиентских приложений. Совместно с Delphi поставляются две части сервера – серверная и клиентская. Сервер IB поставляется совместно с Delphi, но устанавливается отдельно. Установка происходит в автоматическом режиме, основные файлы сервера копируются в подкаталог INTERBASE, находящийся в каталоге Borland. Серверная часть IB является локальной версией сервера IB и используется для отладки приложений, предназначенных для работы с удаленными БД, позволяя на одном компьютере проверить их сетевом варианте. После отладки на локальном компьютере приложение можно перенести на сетевые компьютеры без изменений, для чего нужно:

- скопировать БД на сервер;

- установить для приложения новые параметры соединения с удаленной БД.

При разработке БД и приложений с использованием локальной версии сервера IB нужно иметь в виду, что она имеет ряд ограничений и может не поддерживать, например, механизм событий сервера или определяемые пользователем функции.

Информация всей БД сервера IB хранится в одном файле с расширением gdb. Размер этого файла может составлять единицы и даже десятки гигабайт.

В отличие от локальной БД, структуру которой составляли таблицы (отдельные или связанные), удаленная БД имеет более сложную структуру, которая включает в свой состав следующие элементы:

- таблицы;

- индексы; Отношения подчиненности между таблицами БД устанавливаются путем определения первич­ных ключей у родительских и внешних ключей у дочерних таблиц.

- ограничения; Ограничения на значения отдельных столбцов могут быть разнообразны — от требования удовлетворения вводимых значений определен­ному диапазону или соответствия некоторой маске до требуемого отношения с одной или несколькими записями из другой таблицы (или многих таблиц) БД.

- домены; Домен представляет собой именованное описание столбца. После определения домена его имя можно использовать при описании других столбцов. Домен удобен в случаях, когда несколько столбцов, в том числе принадлежащих различным таблица, имеют одинаковое описание. Если сравнивать с Pascal, аналогом домена является тип данных.

- представления; Чтобы ускорить выполнение запросов и освободить клиентское приложение от необходимости такие запросы выдавать, в БД можно определить виртуальные таблицы, или представления, в которых объединяются записи из одной или более таблиц, соответствующих некоторому условию. Работа с представлением из клиентского приложения ничем не отличается от работы с обычной таблицей. Поддерживает представление сервер, реагируя на изменение данных в БД. Представления могут быть изменяемыми или не изменяемыми (не до­пускающими внесения в них изменений).

- генераторы для создания и использования уникальных значений нужных по­лей (только для InterBase).

- триггеры; подпрограммы, автоматически выполняемые сервером до или (и)после события изменения записи в таблице БД.

- функции пользователя; InterBase дает возможность создавать пользовательские функции (User Defined Function, UDF), в которых может реализовываться функциональность, отсут­ствующая в стандартных встроенных функциях InterBase (стандартные функ­ции используются для вычисления максимума, минимума, среднего значения, преобразования типов и смены регистра букв). Например, в UDF можно реа­лизовать извлечение из значения даты номера дня, года, определение длины символьного значения, усечение пробелов, разные математические алгоритмы и т. п. Функция пишется на любом алгоритмическом языке, позволяющем раз­рабатывать DLL (Dynamic Link Library — библиотека динамической компонов­ки), например на языке Delphi.

- хранимые процедуры; хранимые процедуры могут быть определены для ускорения работы клиентских приложений с удаленной БД, представляют собой подпрограммы, принимающие и возвращающие параметры и способные выполнять запросы к БД, условные ветвления и циклическую обработку. Хранимые процедуры пи­шутся на специальном алгоритмическом языке. В них программируются часто повторяемые последовательности запросов к БД. Текст процедур хранится на сервере в откомпилированном виде.

- BLOB-фильтры; В составе записи БД могут определяться BLOB-поля (Binary Large OBject - большой двоичный объект), предназначенные для хранения больших объемов данных в виде последовательности байтов. Таким образом могут храниться тек­стовые и графические документы, файлы мультимедиа, звуковые файлы и т. д. Интерпретация BLOB-поля выполняется в приложении, однако разработчик может определить так называемые BLOB-фильтры для автоматического пре­образования содержимого BLOB-поля к другому виду.

- Уведомления. InterBase может посылать уведомления клиентским приложениям о наступле­нии какого-либо события. Одновременно работающие приложения могут об­мениваться сообщениями через сервер БД, вызывая хранимые процедуры, ини­циирующие нужные события.

- Привилегии. Представление – динамически сформированный результат одной или нескольких реляционных операций, выполненных над отношениями БД с целью получения нового отношения. Представление является виртуальным отношением, которое не всегда реально существует в БД, но создается по запросу определенного пользователя в ходе выполнения этого запроса.

В случае многопользовательской сетевой СУБД представления играют ключевую роль в определении структуры БД и организации защиты информации.

Все технологии InterBase обеспечивают максимальную вычислительную разгрузку клиентского приложения и гарантируют высокую степень безопасности и целостность информации.

Некоторые технические характеристики

Сервер InterBase был разработан в начале 80-х годов группой разработчиков из американской корпорации DEC. В дальнейшем разработка сервера велась незави­симой компанией InterBase Software и впоследствии слившейся с ней компанией Ashton-Tate. Корпорация Borland приобрела права на InterBase у компании Ashton­Tate после слияния с нею.

Сервер InterBase активно используется в государственном и военном секторах США, что, видимо, и стало преградой для его продвижения в Россию. Интерес к этому серверу возрос только в последнее время в связи с включением его локаль­ной (а начиная с Delphi 3, и пользовательской) версии в состав Delphi Client/Server Suite и Delphi Enterprise. Внимание разработчиков БД сервер InterBase привлек, во-первых, потому, что это «родной» продукт Borland (а средства разработки при­ложений этой компании давно зарекомендовали себя с положительной стороны), во-вторых, потому, что сервер InterBase весьма прост в установке, настройке и ад­министрировании по сравнению с другими SQL-серверами, и, в-третьих, потому что он обладает прекрасными функциональными возможностями. В таблице приводятся некоторые технические характеристики сервера.

Характеристика	Значение
Максимальный размер одной БД	Рекомендуется не выше 10Гбайт, однако известны случаи объема одной БД 10-20Гбайт
Максимальное кол-во таблиц в одной БД	63536
Максимальное количество полей (столбцов) в одной таблице	1000
Max кол-во строк в одной таблице	Не ограничено
Мах длина поля	32КБайт
Мах длина записи	64Кбайт (кроме BLOB-полей)
Мах длина BLOB- поля	Не ограничена
Мах количество индексов в БД	65536
Мах кол-во полей в индексе	16
Мах уровень вложенности SQL-запроса	16
Мах размер хранимой процедуры или триггера	48кБайт

ПОНЯТИЕ ТРАНЗАКЦИИ

Под транзакцией понимается неделимая с точки зрения воздействия на БД последовательность операторов манипулирования данными (чтения, удаления, вставки, модификации) такая, что либо результаты всех операторов, входящих в транзакцию, отображаются в БД, либо воздействие всех этих операторов полностью отсутствует.

Транзакция запускается любым инициализирующим транзакцию оператором SQL, выполняемым пользователем или программой (?). Изменения, внесенные в БД в ходе выполнения транзакции, не будут восприниматься любыми другими выполняющимися параллельно транзакциями до тех пор, пока эта транзакция не будет явным образом завершена. Завершение транзакции может быть выполнено одним из следующих способов.

· Ввод оператора COMMIT означает успешное завершение транзакции. После его выполнения внесенные в базу данных изменения приобретают постоянный характер. После обработки оператора COMMIT ввод любого инициирующего транзакцию оператора автоматически вызовет запуск новой транзакции.

· Ввод оператора ROLLBACK означает отказ от завершения транзакции, в результате чего выполняется откат всех изменений в БД, внесенных при выполнении этой транзакции. После обработки оператора ROLLBACK ввод любого инициирующего транзакцию оператора автоматически вызовет запуск новой транзакции.

Существуют три основных типа транзакций: транзакции извлечения, обновления и смешанные транзакции.

· Транзакции извлечения используются для выборки некоторых данных с целью отображения их на экране или подготовки отчета. Примером транзакции извлечения является поиск и отображение подробных сведений об объекте (по номеру объекта) (SELECT).

· Транзакции обновления используются для вставки новых, удаления старых или изменения уже существующих записей БД. (INSERT, UPDATE, DELETE)

· Смешанные транзакции включают как операции извлечения, так и операции обновления данных.

Понятие транзакции имеет непосредственную связь с понятием целостности БД. Очень часто БД может обладать такими ограничениями целостности, которые просто невозможно не нарушить, выполняя только один оператор изменения БД. Например, в базе данных СОТРУДНИКИ-ОТДЕЛЫ естественным ограничением целостности является совпадения значения атрибута ОТД_РАЗМЕР в кортеже отношения ОТДЕЛЫ, описывающем данный отдел (например, отдел 320), с числом кортежей отношения СОТРУДНИКИ таких, что значение атрибута СОТР_ОТД_НОМЕР равно 320. Как в этом случае принять на работу в отдел 320 нового сотрудника? Независимо от того, какая операция будет выполнена первой, вставка нового кортежа в отношение СОТРУДНИКИ или модификация существующего кортежа в отношении ОТДЕЛЫ, после выполнения операции база данных окажется в нецелостном состоянии.