Проектирование баз данных и работа с ними Веб-приложений. Введение в БД, SQL Server, ADO.NET

9.1.5. Технологии для доступа к базам данных в Веб

При обеспечении Веб-доступа к существующим БД, возможен ряд путей – комплексов технологических и организационных решений [25]. Практика использования Веб-технологии для доступа к существующим БД предоставляет широкий спектр технологических решений, по-разному связанных между собой – перекрывающих, взаимодействующих и т.д. Выбор конкретных решений при обеспечении доступа зависит от специфики конкретной СУБД и от ряда других факторов, как то: наличие специалистов, способных с минимальными издержками освоить определенную ветвь технологических решений, существование других БД, Веб-доступ к которым должен осуществляться с минимальными дополнительными затратами и т.д.

Веб-доступ к существующим базам данных может осуществляться по одному из трех основных сценариев. Ниже дается их краткое описание и основные характеристики.

9.1.5.1. Преобразование содержимого БД в статические документы

В случае однократного или периодического преобразования содержимого БД в статические документы содержимое БД просматривает специальная программа, создающая множество файлов – связных HTML-документов. Полученные файлы могут быть перенесены на один или несколько Веб-серверов. Доступ к ним будет осуществляться как к статическим гипертекстовым документам сервера.

Этот вариант характеризуется минимальными начальными расходами. Он эффективен на небольших массивах данных простой структуры и редким обновлением, а также при пониженных требованиях к актуальности данных, предоставляемых через Веб.

9.1.5.2. Динамическое создание гипертекстовых документов

В случае динамического создания гипертекстовых документов на основе содержимого БД доступ к БД осуществляется специальной программой (например, CGI-программой), запускаемой Веб-сервером в ответ на запрос Веб-клиента. Эта программа, обрабатывая запрос, просматривает содержимое БД и создает выходной HTML-документ, возвращаемый клиенту.

Это решение эффективно для больших баз данных со сложной структурой и при необходимости поддержки операций поиска. Показаниями также являются частое обновление и невозможность синхронизации преобразования БД в статические документы с обновлением содержимого. В этом варианте возможно осуществлять изменение БД из Веб-интерфейсов. К недостаткам этого метода можно отнести большое время обработки запросов, необходимость постоянного доступа к основной базе данных, дополнительную загрузку средств поддержки БД, связанную с обработкой запросов от Веб-сервера.

9.1.5.3. Создание информационного хранилища на основе СУБД

В случае создания информационного хранилища на основе высокопроизводительной СУБД с языком запросов SQL и периодической загрузки данных в хранилище из основных СУБД для обработки разнообразных запросов, в том числе и от Веб-сервера, используется промежуточная БД высокой производительности. Информационное наполнение промежуточной БД осуществляется специализированным программным обеспечением на основе содержимого основных баз данных.

Данный вариант свободен ото всех недостатков предыдущих схем. Более того, после установления синхронизации данных информационного хранилища с основными БД возможен перенос пользовательских интерфейсов на информационное хранилище, что существенно повысит надежность и производительность, позволит организовать распределенные рабочие места. Несмотря на кажущуюся громоздкость такой схемы, для задач обеспечения Веб-доступа к содержимому нескольких баз данных накладные расходы существенно уменьшаются.

9.1.6. Язык SQL

SQL является инструментом, предназначенным для обработки и чтения данных, содержащихся в компьютерной базе данных. SQL – это сокращенное название структурированного языка запросов (Structured Query Language) [26]. SQL основывается на реляционной алгебре.

Вопреки существующим заблуждениям, SQL в его чистом (базовом) виде является информационно-логическим языком, а не языком программирования [27]. Вместе с тем стандарт языка спецификацией SQL/PSM предусматривает возможность его процедурных расширений, с учетом которых язык уже вполне может рассматриваться в качестве языка программирования.

На рис. 9.4 изображена схема работы SQL

Рис. 9.4. Применение SQL для доступа к базе данных

SQL используется для реализации всех функциональных возможностей, которые СУБД предоставляет пользователю, а именно:

• Организация данных. SQL дает пользователю возможность изменять структуру представления данных, а также устанавливать отношения между элементами базы данных.
• Чтение данных. SQL дает пользователю или приложению возможность читать из базы данных содержащиеся в ней данные и пользоваться ими.
• Обработка данных. SQL дает пользователю или приложению возможность изменять базу данных, т.е. добавлять в нее новые данные, а также удалять или обновлять уже имеющиеся в ней данные.
• Управление доступом. С помощью SQL можно ограничить возможности пользователя по чтению и изменению данных и защитить их от несанкционированного доступа.
• Совместное использование данных. SQL координирует совместное использование данных пользователями, работающими параллельно, чтобы они не мешали друг другу.
• Целостность данных. SQL позволяет обеспечить целостность базы данных, защищая ее от разрушения из-за несогласованных изменений или отказа системы.

Таким образом, SQL является достаточно мощным языком для взаимодействия с СУБД.

Все операторы SQL в общем виде можно представить так, как это показано на рис. 9.5.

Рис. 9.5. Общий вид оператора SQL

Каждый оператор SQL начинается с глагола, представляющего собой ключевое слово, определяющее, что именно делает этот оператор ( SELECT, INSERT, DELETE...). В операторе содержатся также предложения, содержащие сведения о том, над какими данными производятся операции. Каждое предложение начинается с ключевого слова, такого как FROM, WHERE и др. Структура предложения зависит от его типа – ряд предложений содержит имена таблиц или полей, некоторые могут содержать дополнительные ключевые слова, константы или выражения.

Язык SQL делится на несколько частей [27, 28]:

• операторы определения данных ( Data Definition Language, DDL, табл. 9.2);

  Таблица 9.2. Операторы определения данных

  Оператор	Описание
  CREATE TABLE	Применяется для добавления новой таблицы к базе данных
  DROP TABLE	Применяется для удаления таблицы из базы данных
  ALTER TABLE	Применяется для изменения структуры имеющейся таблицы
  CREATE VIEW	Применяется для добавления нового представления к базе данных
  DROP VIEW	Применяется для удаления представления из базы данных
  CREATE INDEX	Применяется для создания индекса для данного поля
  DROP INDEX	Применяется для удаления существующего индекса
  CREATE SCHEMA	Применяется для создания новой схемы в базе данных
  DROP SCHEMA	Применяется для удаления схемы из базы данных
  CREATE DOMAIN	Применяется для создания нового домена
  ALTER DOMAIN	Применяется для переопределения домена
  DROP DOMAIN	Применяется для удаления домена из базы данных
• операторы манипуляции данными ( Data Manipulation Language, DML,табл. 9.3);

  Таблица 9.3. Операторы манипуляции данными

  Оператор	Описание
  SELECT	Применяется для выбора данных
  INSERT	Применяется для добавления строк к таблице
  DELETE	Применяется для удаления строк из таблицы
  UPDATE	Применяется для изменения данных
• операторы определения доступа к данным ( Data Control Language, DCL,табл. 9.4);

  Таблица 9.4. Операторы определения доступа к данным

  Оператор	Описание
  GRANT	Применяется для присвоения привилегии
  REVOKE	Применяется для отмены привилегии
• операторы управления транзакциями ( Transaction Control Language, TCL,табл. 9.5);

  Таблица 9.5. Операторы управления транзакциями

  Оператор	Описание
  COMMIT	Применяется для завершения транзакции и сохранения изменений в базе данных
  ROLLBACK	Применяется для отката транзакции и отмены изменений в базе данных
  SET TRANSACTION	Применяется для установки параметров доступа к данным в текущей транзакции
• операторы определения курсора (Cursor Control Language, CCL, табл. 9.6).

  Таблица 9.6. Операторы определения курсора

  Оператор	Описание
  DECLARE CURSOR	Применяется для определения курсора для запроса
  EXPLAIN	Применяется для описания плана запроса. Этот оператор представляет собой расширение SQL для Microsoft SQL Server 7.0. Он не обязан выполняться в других СУБД. Например, в случае Oracle следует использовать оператор EXPLAIN PLAN
  OPEN CURSOR	Применяется для открытия курсора при получении результатов запроса
  FETCH	Применяется для получения строки из результатов запроса
  CLOSE CURSOR	Применяется для закрытия курсора
  PREPARE	Применяется для подготовки оператора SQL для выполнения
  EXECUTE	Применяется для выполнения оператора SQL
  DESCRIBE	Применяется для описания подготовленного запроса

Достоинства SQL [26, 27]:

• независимость от конкретных СУБД;
• переносимость с одной вычислительной системы на другую;
• наличие стандартов;
• реляционная основа;
• высокоуровневая структура, напоминающая английский язык;
• возможность выполнения специальных интерактивных запросов:
• обеспечение программного доступа к базам данных;
• возможность различного представления данных;
• полноценность как языка, предназначенного для работы с базами данных;
• возможность динамического определения данных;
• поддержка архитектуры клиент/сервер;
• декларативность.

Недостатки [27]:

• Несоответствие реляционной модели данных [29]:
  • повторяющиеся строки ;
  • неопределенные значения ( nulls );
  • явное указание порядка колонок слева направо;
  • колонки без имени и дублирующиеся имена колонок;
  • отсутствие поддержки свойства "=" ;
  • использование указателей;
  • высокая избыточность;
• Сложность;
• Отступления от стандартов в конкретных реализациях СУБД;
• Сложность работы с иерархическими структурами.

Поскольку SQL не является языком программирования, вводимые разными производителями расширения касались в первую очередь процедурных расширений. Это хранимые процедуры (stored procedures) и процедурные языки-"надстройки". Практически в каждой СУБД применяется свой процедурный язык. Стандарт для процедурных расширений представлен спецификацией SQL/PSM). Перечень процедурных расширений для самых популярных СУБД приведен в табл. 9.7.

9.1.7. Ключевые термины

База данных, Система управления базами данных, Модель данных, Иерархическая модель данных, Сетевая модель данных, Реляционная модель данных, Постреляционная модель данных, Объектно-ориентированная модель данных, Объектно-реляционная модель данных, Таблицы, Столбы, Строки, Первичный ключ, Внешний ключ, Индексирование, Нормальная форма, Нормализация, Транзакция, ACID, Проектирование баз данных, SQL.