Г. М. Ладыженский

Jet Infosystems, тел.: (095) 972-11-82

Раздел 3. Обработка распределенных данных

Раздел 3. Обработка распределенных данных

Одна из главных особенностей современных информационных систем -распределенный характер. Возрастает их масштаб, они охватывают все больше число точек по всему миру. Современный уровень принятия решений, оперативное управление информационными ресурсами требует все большей их децентрализации. Информационные системы находятся в постоянном развитии - в них добавляются новые сегменты, расширяется диапазон функций уже действующих. Примером распределенной системы может послужить система резервирования билетов крупной авиакомпании, имеющей свои филиалы в различных частях Земли. Главная проблема таких систем - организация обработки распределенных данных. Данные находятся на компьютерах различных моделей и производителей, функционирующих под управлением различных операционных систем, а доступ к данным осуществляется разнородным программным обеспечением. Сами компьютеры территориально удалены друг от друга и находятся в различных географических точках планеты. Ответом на задачи реальной жизни стали две технологии: технология распределенных баз данных (Distributed Database) и технология тиражирования данных (Data Replication).

Под распределенной базой данных подразумевают базу данных, включающую фрагменты из нескольких баз данных, которые располагаются на различных узлах сети компьютеров, и, возможно, управляются различными СУБД. Распределенная база данных выглядит с точки зрения пользователей и прикладных программ как обычная локальная база данных. В этом смысле слово "распределенная" отражает способ организации базы данных, но не внешнюю ее характеристику. ("распределенность" базы данных не должна быть видна извне).

В отличие от распределенных баз данных тиражирование данных предполагает отказ от их физического распределения и опирается на идею дублирования данных в различных узлах сети компьютеров. Ниже будут изложены детали, преимущества и недостатки каждой технологии.

Однако, прежде чем переходить к рассмотрению проблем обработки распределенных данных, необходимо разобраться с некоторыми аспектами сетевого взаимодействия (доступ к удаленным данным).

3.1. Аспекты сетевого взаимодействия

В Разделе 2 были рассмотрены четыре модели технологии "клиент-сервер". Традиционной и наиболее популярной является модель доступа к удаленным данным (RDA-модель). Рассмотрим ее еще раз, но более детально. Итак, имеется компьютер, на котором запускаются программы переднего плана (в которых реализованы как функции интерфейса с пользователем, так и прикладные функции) - клиент (называемый обычно локальным узлом - local node), соединенный в сети с компьютером, на котором выполняется сервер базы данных, и находится сама база данных (обычно его называют удаленным узлом - remote node). Все проблемы, возникающие при взаимодействии клиента и сервера, должен решать специальный компонент СУБД, называемый коммуникационным сервером (Communication Server, DBMS Server Net). Для поддержки взаимодействия клиента и сервера он должен функционировать на удаленном узле; в то же время на локальном узле должна выполняться программа связи, взаимодействующая с коммуникационным сервером (DBMS Client Net).

В основу взаимодействия прикладных программ - клиентов и сервера базы данных положен ряд фундаментальных принципов, определяющих функциональные возможности современных СУБД в части, касающейся сетевого взаимодействия и распределенной обработки данных, среди которых:

  • Прозрачность расположения
  • Прозрачность сети
  • Автоматическое преобразование форматов данных
  • Автоматическая трансляция кодов
  • Межоперабельность
  • Прозрачность расположения

Прозрачный (для пользователя) доступ к удаленным данным предполагает использование в прикладных программах такого интерфейса с сервером БД, который позволяет переносить данные в сети с одного узла на другой, не требуя при этом модификации текста программы. Иными словами, доступ к информационным ресурсам должен быть полностью прозрачен относительно расположения данных.

Любой пользователь или любая прикладная программа оперирует с одной или несколькими базами данных. В том случае, когда прикладная программа и сервер БД выполняются на одном и том же узле, проблемы расположения не возникает. Для получения доступа к базе данных пользователю или программе достаточно указать имя базы данных, например: SQL DBname где DBname - имя базы данных.

Однако в том случае, когда прикладная программа запускается на локальном узле, а база данных находится на удаленном, то возникает проблема идентификации удаленного узла. Для того, чтобы получить доступ к базе данных на удаленном узле, необходимо указать имя удаленного узла и имя базы данных. Если использовать жестко фиксированное имя узла в паре "имя_узла, имя_БД", то прикладная программа становится зависимой от расположения БД. Например, обращение к БД "host::stock", где первый компонент есть имя узла, будет зависимым от расположения.

Одно из возможных решений этой проблемы состоит в использовании виртуальных имен узлов. Управление ими обеспечивается специальным программным компонентом СУБД - сервером имен (Name Server), который адресует запросы клиентов к серверам.

При установке компоненты DBMS Client Net на локальных узлах выполняется процедура идентификации узлов, когда реальному имени удаленного узла ставится в соответствие виртуальное имя, которое затем используется при обращении к базе данных. Если база данных перенесена на другой узел, то никаких изменений в прикладную программу вносить не нужно - достаточно лишь поставить в соответствие виртуальному имени узла имя нового узла.

Прозрачность сети

Клиент и сервер взаимодействуют по сети с конкретной топологией; для поддержки взаимодействия всегда используется определенный протокол. Следовательно, оно должно быть организовано таким образом, чтобы обеспечивать независимость как от используемого сетевого аппаратного обеспечения, так и от протоколов сетевого обмена. Чтобы обеспечить прозрачный доступ пользователей и программ к удаленным данным в сети, объединяющей разнородные компьютеры, коммуникационный сервер должен поддерживать как можно более широкий диапазон сетевых протоколов (TCP/IP, DECnet, SNA, SPX/IPX, NetBIOS, AppleTalk, и др.).

Автоматическое преобразование форматов данных

Как только несколько компьютеров различных моделей под управлением различных операционных систем соединяются в сеть, сразу возникает вопрос о согласовании форматов представления данных. Действительно, в сети могут быть компьютеры, отличающиеся разрядностью (16-ти, 32-х и 64-х разрядные процессоры), порядком следования байт в слове, представлением чисел с плавающей точкой и т.д. Задача коммуникационного сервера состоит в том, чтобы на уровне обмена данными обеспечить согласование их форматов между удаленным и локальным узлами с тем, чтобы данные, извлеченные из базы данных сервером на удаленном узле и переданные по сети, были бы правильно истолкованы прикладной программой на локальном узле.

Автоматическая трансляция кодов

В неоднородной компьютерной среде при взаимодействии клиента и сервера возникает также задача трансляции кодов. Сервер может работать с одной кодовой таблицей (например, EBCDIC), клиент - с другой (например, ASCII), при этом происходит рассогласование трактовки кодов символов. Поэтому, если на локальном узле используется одна кодовая таблица, а на удаленном - другая, то при передаче по сети запросов и при получении ответов на них необходимо обеспечить трансляцию кодов. Решение этой задачи также ложится на коммуникационный север.

Мы рассмотрели детали взаимодействия одной пары "клиент-сервер". Однако в реальной жизни сервер базы данных должен обслуживать одновременно множество запросов от клиентов - следовательно, в один момент времени таких пар может быть несколько. И все проблемы взаимодействия, о которых речь шла выше, должны решаться коммуникационным сервером для всех этих взаимодействующих пар.

Системы с архитектурой "один-к-одному" (см. Раздел 2) для обслуживания сервером базы данных одновременно множества клиентов вынуждены загружать отдельный коммуникационный сервер для каждой пары "клиент-сервер". В результате нагрузка на операционную систему увеличивается, резко возрастает общее число ее процессов, расходующих вычислительные ресурсы. Это - один из рецидивов архитектуры "один-к-одному".

Именно поэтому для современных распределенных СУБД важно иметь многопотоковый коммуникационный сервер, который берет на себя задачи сетевой поддержки множества клиентов, одновременно обращающихся к серверу. На каждом узле сети он поддерживает множество пар соединений "клиент-сервер" и позволяет существовать одновременно множеству независимых сеансов работы с базами данных.

3.2. Распределенные базы данных

Суть распределенной базы данных выражена формулой: "Доступ к распределенной базе данных выглядит для клиента точно так же, как доступ к централизованной БД".

Рассмотрим пример. Пусть БД Склад расположена на узле Узел_1, а БД Предприятия - на узле Узел_2. В первой содержится таблица Деталь, во второй - Поставщик. Пусть БД Номенклатура должна включать таблицы Деталь и Поставщик, физически принадлежащие различным БД. Логически она будет рассматриваться как нераспределенная БД. Ниже приведены операторы SQL, которые устанавливают ссылки на таблицы локальных баз данных. Они включены в описание распределенной базы данных и передаются серверу распределенной БД, о котором речь пойдет ниже.

REGISTER TABLE Деталь AS LINK 
WITH NODE = Узел_1, 
DATABASE = Склад; 
{ РЕГИСТРИРОВАТЬ ТАБЛИЦУ Деталь 
КАК СВЯЗЬ 
С УЗЛОМ = Узел_1 
БАЗА ДАННЫХ = Склад;} 
REGISTER TABLE Поставщик AS LINK 
WITH NODE = Узел_2, 
DATABASE = Предприятия; 
{ РЕГИСТРИРОВАТЬ ТАБЛИЦУ 
Поставщик КАК СВЯЗЬ 
С УЗЛОМ = Узел_2 
БАЗА ДАННЫХ = Предприятия;}

Таким образом, при описании распределенной БД Номенклатура явно задаются ссылки на конкретные таблицы реально существующих баз данных; однако при работе с такой базой данных это физическое распределение данных прозрачно для пользователя.

До сих пор мы говорили о проблемах сетевого взаимодействия клиента и сервера. Их решение с помощью коммуникационного сервера является необходимым (но не достаточным) условием поддержки распределенных баз данных. Неразрешенными пока остаются следующие задачи:

  • Управление именами в распределенной среде;
  • Оптимизация распределенных запросов;
  • Управление распределенными транзакциями.

Первая решается путем использования глобального словаря данных. Он хранит информацию о распределенной базе данных: расположение данных, возможности других СУБД (если используется шлюз), сведения о скорости передачи по сети с различной топологией и т.д.

Глобальный словарь данных - это механизм отслеживания расположения объектов в распределенной БД. Данные могут храниться на локальном узле, на удаленном узле, или на обеих узлах - их расположение должно оставаться прозрачным как для конечного пользователя, так и для программы. В ней не нужно явным образом указывать место расположения данных - программа должна быть полностью независима от того, на каких узлах размещаются данные, с которыми она оперирует.

Что касается второй задачи, то она требует интеллектуального решения. Распределенный запрос затрагивает несколько баз данных на различных узлах, причем объемы выборки могут быть весьма различными. Обратимся к БД Номенклатура, которая распределена по двум узлам сети. Таблица Деталь хранится на одном узле, таблица Поставщики - на другом. Размер первой таблицы - 10000 строк, размер второй - 100 строк (множество деталей поставляется небольшим числом поставщиков). Допустим, что выполняется запрос:

SELECT Название_детали, 
Название_поставщика, 
Адрес_поставщика 
FROM Деталь, Поставщик 
WHERE Материал = "Пластмасса"; 
{ ВЫБРАТЬ Название_детали, 
Название_поставщика, 
Адрес_поставщика 
ИЗ Деталь, Поставщик 
ГДЕ Материал = "Пластмасса" }

Результат запроса - таблица, содержащая столбец Название_детали из таблицы Деталь, и столбцы Название_поставщика и Адрес_поставщика из таблицы Поставщик. То есть результирующая таблица представляет собой объединение (join) двух таблиц. Оно выполнено по столбцу Номер_поставщика в таблице Деталь (внешний ключ) и столбцу Номер таблицы Поставщик (первичный ключ).

Данный запрос - распределенный, так как затрагивает таблицы, принадлежащие различным локальным БД. Для его нормального выполнения необходимо иметь обе исходные таблицы на одном узле. Следовательно, одна из таблиц должна быть передана по сети. Очевидно, что это должна быть таблица меньшего размера, то есть таблица Поставщик. Поэтому оптимизатор распределенных запросов обязательно должен учитывать размер таблиц. В противном случае запрос будет выполняться непредсказуемо долго.

Помимо размера таблиц, оптимизатор распределенных запросов должен учитывать также множество дополнительных параметров, в том числе статистику распределения данных по узлам, объем данных, передаваемых между узлами, скорость коммуникационных линий, структуры хранения данных, соотношение производительности процессоров на разных узлах и т.д. Все эти данные как раз и содержатся в глобальном словаре данных.

Что касается обработки распределенных транзакций, то эта тема будет обсуждаться в следующем разделе.

Решение всех трех задач, о которых речь шла выше, возложено на специальный компонент СУБД - сервер распределенных баз данных (Distributed Database Server).

Если база данных расположена на одном узле, и сервер БД и прикладная программа выполняются там же, то не требуется ни коммуникационный сервер, ни сервер распределенной БД. Когда же прикладная программа выполняется на локальном узле, БД находится на удаленном узле, и там же выполняется сервер БД, то на удаленном узле необходим коммуникационный сервер, а на локальном - сервисная коммуникационная программа.

Если распределенная БД состоит из таблиц локальных БД, которые находятся на одном узле, и там же функционирует сервер распределенной БД, и выполняется прикладная программа, то коммуникационный сервер не нужен (нет взаимодействия по сети). Если же локальные БД расположены на нескольких узлах, то для доступа к распределенной БД необходим и сервер распределенной БД, и коммуникационный сервер.

Важнейшее требование к современным СУБД - межоперабельность (или интероперабельность). Это качество можно трактовать как открытость системы, позволяющая встраивать ее как компонент в сложную разнородную распределенную среду. Оно достигается как за счет использования интерфейсов, соответствующих международным, национальным и промышленным стандартам, так и за счет специальных решений.

Для СУБД это качество означает следующее:

  • возможность приложений, созданных средствами разработки данной СУБД, оперировать над базами данных в "чужом" формате так, как будто это собственные базы данных;
  • свойство СУБД, позволяющее ей служить в качестве поставщика данных для любых приложений, созданных средствами разработки третьих фирм, поддерживающих некоторый стандарт обращения к базам данных.

Первое достигается использованием шлюзов, второе - использованием интерфейса ODBC, который будет рассмотрен в п.3.4.

До сих пор мы рассматривали однородные базы данных, то есть БД в формате конкретной СУБД. В то же время СУБД может осуществлять доступ к БД в другом формате. Это делается с помощью шлюза. Например, СУБД INGRES получает доступ к базе данных в формате СУБД Rdb через специальный шлюз. Если СУБД Альфа осуществляет доступ к базе данных в формате Бета (или просто к базе данных Бета), то говорят, что Альфа имеет шлюз в Бета.

Современные информационные системы требуют доступа к разнородным базам данных. Это означает, что в прикладной программе для реализации запросов к базам данных должны быть использованы такие средства, чтобы запросы были понятны различным СУБД, как реляционным, так и опирающимся на другие модели данных. Одним из возможных путей является обобщенный набор различных диалектов языка SQL (как это сделано, например, в СУБД OpenIngres).

Система, в которой несколько компьютеров различных моделей и производителей связаны в сеть, и на каждом из них функционирует собственная СУБД, называется гетерогенной системой. Рассмотрим пример такой системы (рис.1).



Рисунок 1.

Глобальная база данных распределена по трем узлам. Узел A - это компьютер VAX 6000/560 с ОС VMS и СУБД Rdb, где расположена локальная БД Предприятия в формате Rdb. Второй (узел B) представляет собой компьютер SUN Sparc Server 1000 под управлением операционной системы Solaris. На нем функционирует СУБД Ingres и находится локальная БД Склад в формате INGRES. В качестве узла C выступает mainframe IBM c операционной системой MVS и СУБД DB2. На нем расположена локальная БД Инструмент в формате DB2.

Сервер распределенной БД - компонент СУБД Ingres - выполняется на узле B. Коммуникационные серверы Ingres работают на всех трех узлах. Узлы A и B используют для взаимодействия протокол TCP/IP, в то время как узлы B и C общаются в соответствии со стандартом SNA.

Локальные БД на всех трех узлах управляются абсолютно автономно. Распределенная БД Производство содержит таблицы из всех трех локальных БД. Для доступа сервера распределенной БД к БД Предприятия необходим шлюз из Ingres в Rdb, а для доступа к БД Инструмент - шлюз из Ingres в DB2.

Шлюз из Ingres в DB2 позволяет манипулировать данными в формате DB2 так, как будто они - данные в формате Ingres. Шлюз из Ingres в Rdb позволяет оперировать с данными в формате Rdb так, как будто они - данные в формате Ingres.

Все эти детали не видны конечному пользователю. Он работает с БД Производство так, как будто это централизованная БД Ingres. Это и есть полностью прозрачный доступ к данным.

Отметим, что технология распределенных БД защищает инвестиции в программное обеспечение. Она может рассматриваться как "мост", перекинутый от mainframe-систем и нереляционных СУБД к современным профессиональным СУБД на платформе RISC-компьютеров. Она позволяет разрабатывать для них прикладные программы, обеспечивая им доступ к огромным массивам информации на больших ЭВМ и тем самым гарантирует мягкий и безболезненный переход к новой платформе.

3.3. Технология тиражирования данных

Принципиальное отличие технологии тиражирования данных от технологии распределенных баз данных (которую часто для краткости называют технологией STAR) заключается в отказе от распределенных данных. Ее суть состоит в том, что любая БД (как для СУБД, так и для работающих с ней пользователей) всегда является локальной; данные всегда размещаются локально на том узле сети, где они обрабатываются; все транзакции в системе завершаются локально.

Тиражирование данных - это асинхронный перенос изменений объектов исходной базы данных (source database) в БД, принадлежащим различным узлам распределенной системы. Функции тиражирования данных выполняет специальный модуль СУБД - сервер тиражирования данных, называемый репликатором (replicator). Его задача - поддержка идентичности данных в принимающих базах данных (target database) данным в исходной БД. Сигналом для запуска репликатора служит срабатывание правила (см. Раздел 2), перехватывающего любые изменения тиражируемого объекта БД. Возможно и программное управление репликатором посредством сигнализаторов о событиях в базе данных.

В качестве базиса для тиражирования выступает транзакция к БД. В то же время возможен перенос изменений группами транзакций, периодически или в некоторый момент времени, что дает возможность исследовать состояние принимающей БД на определенный момент времени. Детали тиражирования данных полностью скрыты от прикладной программы; ее функционирование никак не зависит от работы репликатора, который целиком находится в ведении администратора БД. Следовательно, для переноса программы в распределенную среду с тиражируемыми данными не требуется ее модификации.

Технология распределенных БД и технология тиражирования данных - в определенном смысле антиподы. Краеугольный камень первой - синхронное завершение транзакций одновременно на нескольких узлах распределенной системы, то есть синхронная фиксация изменений в распределенной БД. "Ахиллесова пята" технологии STAR - жесткие требования к производительности и надежности каналов связи. Если БД распределена по нескольким территориально удаленным узлам, объединенным медленными и ненадежными каналами связи, а число одновременно работающих пользователей составляет десятки и выше, то вероятность того, что распределенная транзакция будет зафиксирована в обозримом временном интервале, становится чрезвычайно малой. В таких условиях (характерных, кстати, для большинства отечественных организаций) обработка распределенных данных практически невозможна.

Реальной альтернативой технологии STAR становится технология тиражирования данных, не требующая синхронной фиксации изменений (и в этом ее сильная сторона). В действительности далеко не во всех задачах требуется обеспечение идентичности БД на различных узлах в любое время. Достаточно поддерживать тождественность данных лишь в определенные критичные моменты времени. Следовательно, можно накапливать изменения в данных в виде транзакций в одном узле и периодически копировать эти изменения на другие узлы.

Просуммируем очевидные преимущества технологии тиражирования данных. Во-первых, данные всегда расположены там, где они обрабатываются - следовательно, скорость доступа к ним существенно увеличивается. Во-вторых, передача только операций, изменяющих данные (а не всех операций доступа к удаленным данным, как в технологии STAR), и к тому же в асинхронном режиме, позволяет значительно уменьшить трафик. В-третьих, со стороны исходной БД для принимающих БД репликатор выступает как процесс, инициированный одним пользователем, в то время как в физически распределенной среде с каждым локальным сервером работают все пользователи распределенной системы, конкурирующие за ресурсы друг с другом. Наконец, в-четвертых, никакой продолжительный сбой связи не в состоянии нарушить передачу изменений. Дело в том, что тиражирование предполагает буферизацию потока изменений (транзакций); после восстановления связи передача возобновляется с той транзакции, на которой тиражирование было прервано.

Технология тиражирования данных не лишена некоторых недостатков, вытекающих из ее специфики. Например, невозможно полностью исключить конфликты между двумя версиями одной и той же записи. Он может возникнуть, когда вследствие все той же асинхронности два пользователя на разных узлах исправят одну и ту же запись в тот момент, пока изменения в данных из первой базы данных еще не были перенесены во вторую. Следовательно, при проектировании распределенной среды с использованием технологии тиражирования данных необходимо предусмотреть конфликтные ситуации и запрограммировать репликатор на какой-либо вариант их разрешения.

Завершая обсуждение, отметим, что тиражирование данных - это не очередной технологический изыск и не прихоть разработчиков СУБД. Жизненность концепции тиражирования подтверждается опытом ее использования в области, предъявляющей повышенные требования к надежности - в сфере банковских информационных систем.

3.4. Взаимодействие с PC-ориентированными СУБД

Первоначально профессиональные СУБД создавались для мощных высокопроизводительных платформ - IBM, DEC, Hewlett-Packard, Sun Но затем, учитывая все возрастающую популярность и широкое распространение персональных компьютеров, их разработчики приступили к переносу (портированию) СУБД в операционные среды desktop-компьютеров (OS/2, NetWare, UnixWare, SCO UNIX).

В настоящее время большинство компаний - поставщиков СУБД развивает три направления своих систем. Во-первых, совершенствование СУБД для корпоративных информационных систем, которые характеризуются большим числом пользователей (от 100 и выше), базами данных огромного объема (их часто называют сверхбольшими базами данных - Very Large Data Base - VLDB), смешанным характером обработки данных (решение задач оперативной обработки транзакций и поддержки принятия решений) и т.д. Это - традиционная область mainframe-систем и приближающихся к ним по производительности RISC-компьютеров.

Другое, не менее важное направление - СУБД, поддерживающие так называемые рабочие группы. Это направление характеризуется относительно небольшим количеством пользователей (камерный характер применения СУБД) с сохранением, тем не менее, всех "многопользовательских" качеств. Системы этого класса ориентированы преимущественно на "офисные" применения, не требующие специальных возможностей. Так, большинство современных многопользовательских СУБД имеет версии системы, функционирующие в сетевой операционной системе Novell NetWare. Ядро СУБД оформлено здесь как загружаемый модуль NetWare NetWare Loadable Module - NLM), выполняющийся на файловом сервере. База данных также располагается на файловом сервере. SQL-запросы поступают к ядру СУБД от прикладных программ, которые запускаются на станциях сети - персональных компьютерах (отметим, что, несмотря на использование файлового сервера, здесь мы имеем дело с RDA-моделью).

Наконец, новый импульс в развитии получило направление desktop-версий СУБД, ориентированных на персональное использование - преимущественно в операционной среде MS Windows (системы этого класса получили неформальное определение "light").

Стремление компаний - поставщиков СУБД иметь фактически по три варианта своих систем, покрывающих весь спектр возможных применений выглядит для пользователей чрезвычайно привлекательно. Действительно, для специалиста исключительно удобно иметь на своем легко транспортируемом портативном компьютере локальную базу данных (постоянно используемую во время командировок) в том же формате и обрабатываемую по тем же правилам, что и стационарную корпоративную базу данных фирмы, куда собранные данные могут быть без труда доставлены.

В последние годы (1987-94) в нашей стране было разработано множество программ, ориентированных на использование СУБД типа PARADOX, FoxPRO, dBASE IV, Clipper. При переходе на более мощную многопользовательскую СУБД у пользователей возникает естественное желание интегрировать уже существующие разработки в эту среду. Например, может возникнуть потребность хранить локальные данные на персональном компьютере и осуществлять к ним доступ с помощью системы FoxPRO, и одновременно иметь доступ к глобальной базе данных под управлением СУБД Oracle. Организация такого доступа, когда программа может одновременно работать и с персональной, так и с многопользовательской СУБД представляет собой сложную проблему по следующей причине.

Как известно, разработчики PC-ориентированных СУБД первоначально использовали свой собственный интерфейс к базам данных, никак не учитывая требования стандарта языка SQL. Лишь впоследствии они стали постепенно включать в свои системы возможности работы с базой данных при помощи SQL. В то же время для истинно многопользовательских СУБД интерфейс SQL - фактический стандарт. При этом возникла задача согласования интерфейсов СУБД различных классов. Она может решаться несколькими способами, но большинство из них имеют частный характер. Рассмотрим наиболее общее решение этой задачи.

Специалисты фирмы Microsoft разработали стандарт Open Database Connectivity (ODBC). Он представляет собой стандарт интерфейса прикладных программ (Application Programming Interface - API) и позволяет программам, работающим в среде Microsoft Windows, взаимодействовать (посредством операторов языка SQL) с различными СУБД, как с персональными, так и с многопользовательскими, функционирующими в различных операционных системах. Фактически, интерфейс ODBC универсальным образом отделит чисто прикладную, содержательную сторону приложений (обработка электронных таблиц, статистический анализ, деловая графика) от собственно обработки и обмена данными с СУБД. Основная цель ODBC - сделать взаимодействие приложения и СУБД прозрачным, не зависящим от класса и особенностей используемой СУБД (мобильным с точки зрения используемой СУБД).

Отметим, что стандарт ODBC является неотъемлемой частью семейства стандартов, облегчающих написание и обеспечивающих вертикальную открытость приложений (WOSA - Windows Open Services Architecture - открытая архитектура сервисов системы Windows).

Интерфейс ODBC (рис.2) обеспечивает взаимную совместимость серверных и клиентских компонентов доступа к данным. Для реализации унифицированного доступа к различным СУБД, было введено понятие драйвера ODBC (представляющего собой динамически загружаемую библиотеку).



Рисунок 2.


ODBC-архитектура содержит четыре компонента:

  • приложение;
  • менеджер драйверов;
  • драйверы;
  • источники данных.

Роли среди них распределены следующим образом. Приложение вызывает функции ODBC для выполнения SQL-инструкций, получает и интерпретирует результаты; менеджер драйверов загружает ODBC-драйверы, когда этого требует приложение; ODBC-драйверы обрабатывают вызовы функций ODBC, передают операторы SQL СУБД и возвращают результат в приложение; источник данных (data source) - объект, скрывающий СУБД, детали сетевого интерфейса, расположение и полное имя базы данных и т.д.

Действия, выполняемые приложением, использующем интерфейс ODBC, сводятся к следующему: для начала сеанса работы с базой данных приложение должно подключиться к источнику данных, ее скрывающему; затем приложение обращается к базе данных, посылая SQL-инструкции, запрашивает результаты, отслеживает и реагирует на ошибки и т.д., то есть имеет место стандартная схема взаимодействия приложения и сервера БД, характерная для RDA-модели. Важно, что стандарт ODBC включает функции управления транзакциями (начало, фиксация, откат транзакции). Завершив сеанс работы, приложение должно отключиться от источника данных.

Продолжение в следующем номере.

*) Продолжение. Начало см. СУБД # 1, 2.

(c) Jet Infosystems 1995