Автор работы: Пользователь скрыл имя, 23 Ноября 2011 в 13:50, реферат
В уже достаточно долгой истории компьютерной индустрии (скоро будем отмечать 50-летний юбилей) всегда можно было выделить два основных направления: вычисления, а также накопление и обработка информации. Как известно, возникновение компьютеров главным образом стимулировалось необходимостью проведения массивных расчетов для создания ядерного оружия и ракетной техники. Объемы требуемых вычислений просто не позволяли произвести их в приемлемое время традиционным коллективом расчетчиков.
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 1 к n и даже n к m (1-to-many и many-to-many). Поэтому часто ограничения общего вида не выводятся автоматически из концептуальной схемы базы данных и их приходится добавлять к реляционной схеме вручную. Для того, чтобы понять, какие ограничения общего вида должны быть включены в реляционные схемы разделов, приходится возвращаться к документу, содержащему анализ требований корпорации. Задача проектировщика состоит в том, чтобы, с одной стороны, выявить все необходимые ограничения целостности и, с другой стороны, не перегрузить базу данных необязательными ограничениями (любое дополнительное ограничение целостности вызывает дополнительные проверки на стороне сервера при выполнении операций изменения базы данных; проверки для ограничений общего вида могут быть весьма громоздкими). Конечно, если предполагается использование распределенной базы данных, то опять придется учитывать возможности сервера по части ссылок на объекты "чужих" разделов. Это может повлиять на выбор ограничений целостности и/или повлечь создание новой декомпозиции общей базы данных на разделы.
Триггер - это, фактически, хранимая процедура без параметров, содержащая оператор(ы) изменения базы данных и вызываемая сервером баз данных автоматически при совершении некоторого события (обычно под событием понимается выполнение определенного рода операторов изменения базы данных). Более точно, при определении триггера указывается вид события, возбуждающего триггер, условие его срабатывания и набор операторов, которые должны быть выполнены при выполнении условия. Имеется несколько практических областей применения механизма триггеров. Во-первых, триггеры позволяют поддерживать логическую целостность базы данных в тех случаях, когда пользовательская транзакция не может не нарушить эту целостность. Простой пример: информационная система отдела кадров. База данных состоит из двух таблиц:
СОТРУДНИКИ(НОМЕР_ПРОПУСКА,
ФИО, НОМЕР_ОТДЕЛА, ЗАРПЛАТА)
ОТДЕЛЫ (НОМЕР_ОТДЕЛА, НОМЕР_ПРОПУСКА_НАЧАЛЬНИКА, ЧИСЛО_СОТРУДНИКОВ,
ФОНД_ЗАРПЛАТЫ)
Естественные ограничения целостности могут быть выражены следующим образом:
SELECT ЧИСЛО_СОТРУДНИКОВ FROM ОТДЕЛЫ =
SELECT COUNT (*) FROM СОТРУДНИКИ
WHERE НОМЕР_ОТДЕЛА = ОТДЕЛЫ.НОМЕР_ОТДЕЛА
SELECT ФОНД_ЗАРПЛАТЫ FROM ОТДЕЛЫ <=
SELECT SUM (ЗАРПЛАТА) FROM СОТРУДНИКИ
WHERE НОМЕР_ОТДЕЛА = ОТДЕЛЫ.НОМЕР_ОТДЕЛА
Предположим, что в отделе кадров работает всего два человека: начальник отдела кадров, который, естественно, имеет доступ к обеим таблицам и, в частности, является ответственным за выполнение операций смены начальника отдела или изменения фонда заработной платы. Второй человек - рядовой клерк, который по указанию начальника выполняет рутинную работу оформления новых сотрудников или увольнения ранее работавших. Естественно, что для выполнения его операций достаточно иметь доступ только к таблице СОТРУДНИКИ. Но тогда при выполнении любой из двух операций он просто не может не нарушить, по крайней мере, первое из упомянутых выше ограничений целостности. Конечно, можно внести соответствующие корректирующие действия в код прикладной программы, соответствующей операциям клерка, но тогда он неявно получит доступ по изменению ответственной таблицы ОТДЕЛЫ. Поэтому лучше определить триггеры вида
ON INSERT TO СОТРУДНИКИ
UPDATE ОТДЕЛЫ SET NEW (ЧИСЛО_СОТРУДНИКОВ) = OLD (ЧИСЛО_СОТРУДНИКОВ) + 1
WHERE НОМЕР_ОТДЕЛА = СОТРУДНИКИ.НОМЕР_ОТДЕЛА
ON DELETE FROM СОТРУДНИКИ
UPDATE ОТДЕЛЫ SET NEW (ЧИСЛО_СОТРУДНИКОВ) = OLD (ЧИСЛО_СОТРУДНИКОВ) - 1
WHERE НОМЕР_ОТДЕЛА = СОТРУДНИКИ.НОМЕР_ОТДЕЛА
Эти триггеры будут автоматически вызываться на стороне сервера баз данных и незаметно для клерка поддерживать логическую целостность базы данных. Вторая область применения триггеров - автоматический мониторинг действий конечных пользователей. Снова приведем очень простой пример. Начальник отдела кадров хочет знать, сколько операций в день выполняет его клерк. Тогда он должен сказать об этом на стадии анализа требований, и в результате, например, будет создана таблица
СТАТИСТИКА (ТЕКУЩАЯ_ДАТА, ЧИСЛО_ОПЕРАЦИЙ)
и триггер вида
ON INSERT, DELETE FROM СОТРУДНИКИ
IF EXISTS (SELECT * FROM СТАТИСТИКА WHERE ТЕКУЩАЯ_ДАТА = TODAY)
UPDATE СТАТИСТИКА SET
NEW (ЧИСЛО_ОПЕРАЦИЙ) = OLD (ЧИСЛО_ОПЕРАЦИЙ) + 1
WHERE ТЕКУЩАЯ_ДАТА = TODAY
ELSE
INSERT INTO СТАТИСТИКА (TODAY, 1)
Два замечания. Во-первых, в распространенном на сегодня стандарте SQL-92 механизм триггеров не специфицирован. В СУБД, которые поддерживают этот механизм, соответствующие языковые средства и их семантика различаются. Например, в Oracle V.7 для определения триггеров можно использовать процедурное расширение языка SQL PL/SQL в то время, как другие системы позволяют использовать только "чистые" конструкции SQL. Поэтому на текущий момент использование механизма триггеров неявно влечет сильную привязку к конкретному производителю. Во-вторых, как и в случае определения представлений и ограничений целостности, при определении триггеров необходимо учитывать распределенный характер базы данных и возможности сервера ссылаться на "чужие" таблицы.
Наконец, в базе данных могут храниться хранимые процедуры. Интересно, что в стандарте SQL-92 вообще не встречается термин "хранимая процедура". В стандарте специфицированы два способа взаимодействия прикладной программы с сервером баз данных. Первый, наиболее часто используемый способ состоит в встраивании операторов языка SQL в программу, написанную на одном из традиционных языков программирования. В самом стандарте определены правила встраивания SQL в программы, которые написаны на языках Си, Паскаль, Фортран, Ада и т.д. Второй способ основан на специфицированном в стандарте "языке модулей SQL". С использованием этого языка можно определить модуль, содержащий несколько процедур, каждая из которых соответствует некоторому параметризованному оператору SQL. В прикладной программе содержатся не операторы SQL, а лишь вызовы процедур (с указанием фактических параметров) из модуля SQL, с которым эта прикладная программа связана (правила связывания в стандарте не определены). Заметим, что стандарт не обязывает следовать каким-то конкретным правилам при реализации встроенного SQL или языка модулей. Посмотрим, что же делается в реализациях.
Что касается встроенного
SQL, то во всех реализациях прикладная
программа, содержащая операторы SQL, подвергается
прекомпиляции с помощью
Таблица 1.1. Характеристики динамической и статической схем обработки встроенного SQL
|
Идея же процедур SQL, определяемых на языке модулей, повлекла внедрение во многие реализации механизма хранимых процедур. Хранимая процедура - это именованная, параметризованная конструкция, определяемая на языке SQL или некотором его расширении, встраиваемая в прикладную программу, компилируемая на стороне сервера во время обработки текста процедуры прекомпилятором. Выполняемый или интерпретируемый код хранимой процедуры сохраняется в базе данных, а сама она может быть вызвана из любой прикладной программы авторизованного пользователя (того, кто получил привилегию на выполнение этой процедуры) с указанием фактических параметров (рисунок 1.5). Пожалуй, механизмы хранимых процедур возникли прежде всего для того, чтобы обеспечить некоторое подобие статической компиляции встроенных операторов SQL в СУБД, которые поддерживают динамическую схему. Компания Oracle пошла дальше, разработав процедурное расширение SQL - язык PL/SQL. С использованием этого языка можно отсылать на сервер компоненты логики приложения. (Похоже, что в следующем стандарте языка SQL - SQL-3 - появится нечто похожее на PL/SQL.) Как мы отмечали выше, фактически это можно трактовать как первое приближение к трехзвенной организации информационной системы. Как правило, развитые СУБД поддерживают язык модулей SQL, но язык хранимых процедур обычно шире и не стандартизован. Поэтому с хранимыми процедурами нужно обращаться осторожно, если вы не хотите попасть в полную зависимость от конкретного производителя. Кроме того, в случае использования распределенной базы данных следует внимательно отслеживать возможности ссылок на таблицы, размещающиеся в разных разделах.
Рис. 1.5. Подготовка и использование хранимой процедуры
Наконец-то мы закончили с логическим проектированием базы данных информационной системы и можем приступать к следующим стадиям. По крупному, их осталось две: физическое проектирование базы данных; проектирование и разработка интерфейсов и обрабатывающей части прикладной системы. Эти две стадии могут выполняться параллельно.
Физическое проектирование включает два основных шага, первый из которых, как правило, не зависит от особенностей выбранного серверного SQL-ориентированного продукта, а второй зависит, причем критически. На первом шаге этой стадии определяется набор требуемых индексов. Для того, чтобы правильно выбрать этот набор, необходимо еще раз тщательно проанализировать требования корпорации и оценить, какие запросы будут выполняться наиболее часто. Это непростая задача, но нужно учитывать, что создание индекса на большой заполненной таблице (когда информационная система уже функционирует) требует значительного времени. Нужно также иметь в виду, что операторы определения (создания) и уничтожения индексов не определены в стандарте SQL. Хотя имеется негласное соглашение между производителями SQL относительно вида этих операторов, они все же могут различаться в разных системах. Кроме того, следует иметь в виду, что в большинстве систем индексы автоматически создаются для полей таблицы, которые объявлены первичным, возможными или внешними ключами.
Второй шаг состоит в определении областей внешней памяти, в которых будут храниться фрагменты базы данных. По этому поводу вообще невозможно дать какие-либо общие рекомендации, поскольку вопрос непосредственного размещения данных во внешней памяти является специфическим для каждой конкретной СУБД. Если нет человека, имеющего опыт администратора данной системы, единственный выход состоит во внимательном изучении руководства администратора. Обычно эти руководства содержат по меньшей мере описание того, как СУБД работает с внешней памятью. Конечно, окончательное решение остается на совести проектировщика.
Кстати, заметим, что, видимо, целесообразно выполнять работы, связанные с физическим проектированием, совместно со специалистом, который в дальнейшем будет выполнять функции администратора базы данных. Если на стадии физического проектирования такой специалист еще не назначен, необходимо тщательно документировать детали физического проекта.
Параллельно с физическим проектированием базы данных информационной системы может проводиться проектирование и разработка интерфейса системы и ее обрабатывающей части. В принципе, к этому моменту уже должно быть ясно, что вы хотите от интерфейса и какие функции должна выполнять система. Так что основной проблемой этой стадии является выбор инструментальных средств, которые позволят достаточно быстро произвести достаточно эффективную реализацию. Мы недаром два раза употребили слово "достаточно". Нужно понять, что важнее для корпорации - как можно быстрее ввести информационную систему в действие или добиться требуемого уровня эффективности.