Студенты-Программеры

Схема функционирования Web-приложения приведена на рис. 3. Web - приложение выполняется на стороне Web-сервера, который находится на Web-узлах сети Интернет. Web-сервер обрабатывает запросы обозревателя на получение Web-страниц и отсылает требуемые данные обозревателю в формате Web-документов. Под Web-документом (Web-страницей) понимают документы , используемые в сети Интернет в форматах HTML, XML, шаблоны в форматах ASP, HTX и т.д.

Обмен данными в сети Интернет осуществляется на аппаратном уровне на основе протокола TCP/IP и протокола более высокого логического уровня HTTP.

Для доступа к Web-страницам используются специальные клиентские программы – обозреватели Web, находящиеся на компьютерах пользователей Интернет. Обозреватель формирует запрос на получение требуемой страницы или другого ресурса с помощью адреса URL. Функции обозревателя заключаются в отображении Web-страниц, сгенерированных сервером или модулями расширения, и отправке запросов пользователя Web-приложению. Обозреватель является связующим звеном между пользователем и Web-приложением. При этом Web-обозреватель устанавливает соединение с требуемым Web-узлом, используя различные протоколы передачи данных, например, HTTP.

Схема функционирования Web-приложения.

Технология DAO и RDO

Хотя ODBC считается хорошим интерфейсом передачи данных, тем не менее как программный интерфейс он имеет много ограничений. Для преодоления этих трудностей неоднократно предпринимались попытки создания специальных оболочек. Например, было предложено использовать в Access и Visual C++ объектную модель Data Access Objects (DAO), которая состоит из объектов для баз данных (Database), определений таблиц (TableDef), определений запросов (QueryDef), наборов записей (RecordSet), полей, свойств и т.д.

DAO обеспечивает совместимый объектно-ориентированный интерфейс, предназначенный для выполнения всех функций, которые связаны с базой данных. DAO - это не только чрезвычайно мощная, но также достаточно удобная технология, имеющая следующие функциональные возможности.

• Создание и редактирование баз данных, таблиц, запросов, индексов, полей, правил целостности на уровне ссылок и защиты.
• Возможности обращения к данным с помощью SQL, а также методы, полезные для управления и поиска данных в таблицах и данных, следующих из запросов.
• Поддержка транзакций, их начала, совершения и отмены. Транзакции могут быть представлены в форме вложений и являются очень полезными для выполнения большого количества операций с базой данных как единого действия.
• Создание пользовательских свойств, основанных на различных технологиях DAO.
• Восстановление и сжатие базы данных с помощью языка программирования.
• Поддержка присоединения к базе данных разработчика удаленных таблиц, а также управление соединением.

Однако модель DAO прежде всего предназначалась для осуществления прямого доступа к базовой технологии продукта Access фирмы Microsoft, а именно к ядру JET механизма базы данных. Более того, DAO не полностью соответствует спецификациям ODBC. Для взаимодействия с другими механизмами баз данных фирмы Microsoft, например, с Visual Fox Pro и SQL Server, а также для преодоления снижения интереса к DAO была предложена новая спецификация Remote Data Object (RDO), вошедшая в состав Visual Basic 4.0 Enterprise Edition.

Технология OLE DB

Если интерфейс ODBC применяется операционной системой, как правило, для доступа к реляционным БД, использующим структурированный язык запросов SQL, то интерфейс OLE DB является более универсальной технологией для доступа к любым источникам данных.

Фирма Microsoft определила также набор объектов данных под названием OLE DB (Object Linking and Embeding for Databases), который позволяет OLE-ориентированным приложениям совместно использовать и управлять наборами данных как объектами. Технология OLE DB обеспечивает доступ к любым источникам данных, включая реляционные и нереляционные базы данных, файловые и почтовые системы, текст, графику, настраиваемые бизнес - объекты и многое другое. Технология OLE DB является объектно-ориентированной спецификацией на основе С++API. Поскольку компоненты могут рассматриваться как комбинация процесса и данных внутри безопасного и повторно используемого объекта, то они могут рассматриваться одновременно и как потребители данных, и как поставщики данных. Потребители получают данные от OLE DB-интерфейса, а поставщики передают их ему.

Данные, разделяемые между приложениями называются OLE объектом. Приложение, которое может содержать OLE объекты, называют OLE контейнером (OLE Container). Приложение, данные из которого можно включить в OLE контейнер в виде OLE объекта, называют OLE сервером.

Как следует из названия, OLE объекты можно либо присоединить к OLE контейнеру, либо включить в него. В первом случае данные будут храниться в файле на диске, любое приложение будет иметь доступ к этим данным и сможет вносить изменения. Во втором случае данные включаются в OLE контейнер и только он сможет просматривать и модифицировать эти данные.

Интерфейс OLE DB (связывание и встраивание объектов баз данных) обеспечивает доступ к источникам данных через стандартный интерфейс COM (объектная модель компонентов). Данные могут быть представлены в любом виде и формате например, в качестве данных могут выступать реляционные БД, электронные таблицы, документы в rtf-формате и т.д.) В интерфейсе OLE DB используется механизм провайдеров, под которыми понимаются поставщики данных, находящиеся в надстройке над физическим форматом данных. Такие провайдеры еще называют сервис - провайдерами, благодаря им можно объединять в однотипную совокупность объекты, связанные с разнообразными источниками данных.

Кроме того, различают OLE DB - провайдер, который реализует интерфейс доступа OLE DB поверх конкретного сервис-провайдера данных. Причем поддерживается возможность многоуровневой системы OLE DB -провайдеров, когда OLE DB -провайдер может находиться поверх группы OLE DB провайдеров или сервис - провайдеров.

Интерфейс OLE DB может использовать для доступа к источникам данных интерфейс ODBC. В этом случае применяется OLE DB провайдер для доступа к ODBC-данным. Таким образом, интерфейс OLE DB не заменяет интерфейс ODBC, а позволяет организовать доступ к источникам данных через различные интерфейсы и в том числе ODBC.

Технология ADO

Технология ADO позволяет писать клиентские приложения для доступа и манипулирования данными, хранящимися в БД. Основные преимущества ADO: простота использования, высокая скорость, требуемый малый объем верхней памяти и дискового пространства.

Интерфейс ADO (Active X Data Object) представляет иерархическую модель объектов для доступа к различным OLE DB - провайдерам данных. Он характеризуется еще более высоким уровнем абстракции и базируется на интерфейсе OLE DB. Объектная модель ADO включает небольшое количество объектов, которые обеспечивают соединение с провайдером данных, создание SQL-запросов к данным, создание набора записей на основе запроса и др. Интерфейс ADO предназначен для использования в Интернет / Интранет сетях для доступа к различным источникам данных.

Особенность функционирования Web-приложений, использующих интерфейс ADO, заключается в том, что обозреватель может извлекать информацию из любого источника данных, находящегося в сети Интернет, заранее не имея представления о логической структуре, типе и физическом формате источника данных. То есть появляется возможность публиковать требуемую информацию в Интернет, не показывая внутреннюю структуру данных.

Объекты Connection, Recordset и Command - основные элементы ADO для взаимодействия с данными. Каждый из перечисленных объектов имеет коллекцию Properties. Структурная модель объектов ADO приведена ниже на рисунке. Рассмотрим по порядку все три объекта.

Объект Connection представляет соединение с источником данных OLE DB. Объекты Connection можно создавать независимо от ранее созданных объектов. Объект Connection представляет собой выделенный сеанс связи с источником данных. В случае архитектуры клиент/сервер этот объект может выступать эквивалентом соединения с сервером. Используя коллекции, методы и свойства объекта Connection, можно выполнять следующее:

• конфигурировать соединение перед его установкой;
• указывать базу данных, которая будет использоваться по умолчанию;
• устанавливать уровень изоляции для транзакций;
• выбирать OLEDB-провайдера;
• устанавливать, а затем разрывать физическое соединение с источником данных;
• выполнять команды для установленного соединения;
• управлять транзакциями, включая вложенные транзакции, если провайдер поддерживает их;
• обрабатывать ошибки, возвращаемые источником данных; определять версию ADO.

Объект Command можно создавать независимо от ранее созданных объектов Connection. Объекты Command используются для получения записей и создания объектов Recordset, для выполнения больших операций или для изменения структуры БД. Используя коллекции, методы и свойства объекта Command можно производить следующие действия:

• указывать на установленное соединение и объект Command с помощью свойства;
• устанавливать время задержки выполнения команды;
• тип команды для определения приоритета выполнения;
• определять, установлен ли приоритет выполнения команд;
• управлять аргументами, передаваемыми провайдеру и получаемыми от него;
• выполнять команды и возвращать объект Recordset.

Объект Recordset представляет полный набор записей таблицы данных или результат выполненной команды. В любое время объект Recordset ссылается только на одну запись из текущего набора. Объекты Recordset можно создавать независимо от ранее созданных объектов Connection. Объекты Recordset используют для управления данными на уровне записей. При использовании ADO, почти всегда управление данными происходит с помощью объектов Recordset. Все объекты Recordset строятся с использованием записей (строк) и полей (столбцов). Возможно использование четырех различных типов курсора при открытии объекта Recordset:

1. Dynamiccursor- позволяет просматривать добавления, изменения и удаления, сделанные другими пользователями; позволяет любые виды перемещений внутри Recordset, которые не используют закладок; разрешает использовать закладки, если провайдер их поддерживает;
2. Keysetcursor - ведет себя как и Dynamiccursor, за исключением того, что предотвращает просмотр записей, добавленных другими пользователями, и защищает от доступа к записям, удаленным другими пользователями из набора Recordset; всегда поддерживает закладки и любые типы перемещений внутри Recordset; данные, измененные другими пользователями, будут видны;
3. Staticcursor - обеспечивает статическую копию набора записей, используемую для поиска данных или генерации отчета; добавления, изменения и удаления других пользователей здесь не видны;
4. Forward-onlycursor - ведет себя идентично Staticcursor за исключением того, что позволяет просматривать записи только в одном направлении - вперед. Это улучшает выполнение в случае когда нужно “пробежаться” по всем записям только один раз.

Таким образом, интерфейс ADO позволяет стандартизовать все существующие интерфейсы для доступа к любым данным в Интранет/Интернет сетях. Он объединяет все существующие интерфейсы и предоставляет однообразный способ для доступа к любому источнику данных через любой интерфейс.

Технология ODBC

Технология ODBC (Open DataBase Connectivity - совместимость открытых баз данных) разработана фирмой Microsoft для обеспечения возможности взаимосвязи между различными СУБД. Открытый интерфейс ODBC доступа к базам данных из приложений представляет собой интерфейс прикладного программирования в виде библиотеки функций, вызываемых из различных программных сред и позволяющих приложениям унифицировано обращаться на SQL к базам данных различных форматов.

Программные средства поддержки ODBC корпорация Microsoft обычно поставляет вместе с СУБД. На сегодня ODBC является стандартом, используемым целым рядом продуктов, в частности, PowerBuilder, FoxPro, Visual C++, Visual Basic, Delphi, Microsoft Access и многими другими.

Технология ODBC предусматривает создание дополнительного уровня между приложением и используемой СУБД. Службы ODBC обеспечивают получение от приложения запросов на выборку информации и перевод их на язык ядра адресуемой базы данных для доступа к хранимой в ней информации.

Основное назначение ODBC состоит в абстрагировании приложения от особенностей ядра серверной базы данных, с которой оно осуществляет взаимодействие, поэтому серверная база данных становится как бы прозрачной для любого клиентского приложения.

Взаимодействие приложения с данными производится с помощью менеджера (диспетчера) драйверов, который подключает необходимый драйвер в соответствии с форматом данных СУБД. Драйвер СУБД, используя сетевые средства, как правило, коммуникационные модули конкретной СУБД, передает SQL-операторы серверу СУБД. Результаты выполнения запросов на сервере передаются обратно в приложение.

Достоинством технологии ODBC является простота разработки приложений, обусловленная высоким уровнем абстрактности интерфейса доступа к данным практически любых существующих типов СУБД. При этом возможно создание источника данных, связанного с любым типом базы данных. Используя эту технологию, можно создавать клиент-серверные приложения, причем средствами персональных СУБД целесообразно разрабатывать клиентскую часть приложения, а средствами SQL Server -серверную часть.

Основной недостаток технологии ODBC связан с необходимостью трансляции запросов, что снижает скорость доступа к данным. В системах клиент-сервер этот недостаток устраняется путем перемещения обработки запроса с компьютера-клиента на компьютер-сервер.

Технология ODBC фирмы Microsoft предоставляет общий интерфейс для доступа к гетерогенным SQL-совместимым базам данных, причем в этой технологии язык SQL используется как стандартный механизм доступа к данным. Предоставляемый интерфейс (построенный на языке С) обеспечивает высокую степень взаимодействия: одно приложение может обращаться к разным SQL-совместимым СУБД посредством общего кода. Это позволяет разработчику создавать и распространять приложения «клиент/сервер» без учета особенностей конкретной СУБД.

Источники данных и ODBC

При использовании в клиентском приложении средств ODBC осуществляется обращение к определенному источнику данных, а через него - к СУБД, которую он представляет. При установке средств ODBC устанавливается общая подсистема ODBC и определяются пары «драйвер - база данных», которым задаются имена, используемые при установке соединения с базой данных. Соответствующие пары называются DSN (Data Sours Name) - имена источников данных или поименованные источники данных.

Создание источника данных выполняется с помощью утилиты ODBC Data Sours Administrator, вызываемой из окна панели управления. В состав параметров источника данных входят: имя и описание источника данных; сервер, с которым устанавливается соединение; метод аутентификации; имя базы данных.

Существует три основных вида источников данных: пользовательский, файловый и системный.

Пользовательские источники данных Доступ к источникам данных, перечисленных в списке на вкладке User DSN (Пользовательский источник данных) окна ODBC Data Sours Administrator (Администрирование источников данных ODBC), производится только от имени учетной записи того пользователя, который их создал. Настройка пользовательских источников данных сходна с настройкой системных источников данных.. Если в сообщении об ошибке говорится об отсутствии источника данных, прежде всего необходимо проверить, не пользовательский ли это DSN. Если это так, то необходимо преобразовать его в файловый или системный источник данных.

Файловые источники данных похожи на системные источники., но в отличие от них сохраняются в файлах, что облегчает обмен файловыми DSN между различными компьютерами.

Если необходимо использовать источник данных на другом компьютере, первое, что нужно сделать для этого – убедиться, что на этом компьютере установлен соответствующий драйвер. Например, нельзя использовать файловый источник данных для Access, если на компьютере отсутствует драйвер ODBC для Microsoft Access.

Системный источник данных доступен любым пользователям данного компьютера. Это конечно же не означает, что все пользователи имеют доступ к базе данных, на которую ссылается источник данных. Это всего лишь значит, что любые сценарии, запущенные на компьютере, на котором присутствует такой источник данных, смогут «увидеть» этот источник данных и использовать его для соединения с базой данных.

Концепция транзакций – неотъемлемая часть любой клиент-серверной базы данных. Под транзакцией понимается неделимая с точки зрения воздействия на БД последовательность операторов манипулирования данными (чтения, удаления, вставки, модификации), приводящая к одному из двух возможных результатов: либо последовательность выполняется, если все операторы правильные, либо вся транзакция откатывается, если хотя бы один оператор не может быть успешно выполнен. Обработка транзакций гарантирует целостность информации в базе данных. Таким образом, транзакция переводит базу данных из одного целостного состояния в другое.

Поддержание механизма транзакций – показатель уровня развитости СУБД. Корректное поддержание транзакций одновременно является основой обеспечения целостности БД. Транзакции также составляют основу изолированности в многопользовательских системах, где с одной БД параллельно могут работать несколько пользователей или прикладных программ. Одна из основных задач СУБД – обеспечение изолированности, т.е. создание такого режима функционирования, при котором каждому пользователю казалось бы, что БД доступна только ему. Такую задачу СУБД принято называть параллелизмом транзакций. Большинство выполняемых действий производится в теле транзакций. По умолчанию каждая команда выполняется как самостоятельная транзакция. При необходимости пользователь может явно указать ее начало и конец, чтобы иметь возможность включить в нее несколько команд.

При выполнении транзакции система управления базами данных должна придерживаться определенных правил обработки набора команд, входящих в транзакцию. В частности, разработано четыре правила, известные как требования ACID, они гарантируют правильность и надежность работы системы.

ACID-свойства транзакций

Характеристики транзакций описываются в терминах ACID (Atomicity, Consistency, Isolation, Durability – неделимость, согласованность, изолированность, устойчивость).

• Транзакция неделима в том смысле, что представляет собой единое целое. Все ее компоненты либо имеют место, либо нет. Не бывает частичной транзакции. Если может быть выполнена лишь часть транзакции, она отклоняется.

• Транзакция является согласованной, потому что не нарушает бизнес-логику и отношения между элементами данных. Это свойство очень важно при разработке клиент-серверных систем, поскольку в

хранилище данных поступает большое количество транзакций от разных систем и объектов. Если хотя бы одна из них нарушит целостность данных, то все остальные могут выдать неверные результаты.

• Транзакция всегда изолирована, поскольку ее результаты самодостаточны. Они не зависят от предыдущих или последующих транзакций – это свойство называется сериализуемостью и означает, что

транзакции в последовательности независимы.

• Транзакция устойчива. После своего завершения она сохраняется в системе, которую ничто не может вернуть в исходное (до начала транзакции) состояние, т.е. происходит фиксация транзакции, означающая, что ее действие постоянно даже при сбое системы. При этом подразумевается некая форма хранения информации в постоянной памяти как часть транзакции.

Указанные выше правила выполняет сервер. Программист лишь выбирает нужный уровень изоляции, заботится о соблюдении логической целостности данных и бизнес-правил. На него возлагаются обязанности по созданию эффективных и логически верных алгоритмов обработки данных. Он решает, какие команды должны выполняться как одна транзакция, а какие могут быть разбиты на несколько последовательно выполняемых транзакций. Следует по возможности использовать небольшие транзакции, т.е. включающие как можно меньше команд и изменяющие минимум данных. Соблюдение этого требования позволит наиболее эффективным образом обеспечить одновременную работу с данными

множества пользователей.

Блокировки

Повышение эффективности работы при использовании небольших транзакций связано с тем, что при выполнении транзакции сервер накладывает на данные блокировки. Блокировкой называется временное ограничение на выполнение некоторых операций обработки данных. Блокировка может быть наложена как на отдельную строку таблицы, так и на всю базу данных. Управлением блокировками на сервере занимается менеджер блокировок, контролирующий их применение и разрешение конфликтов. Транзакции и блокировки тесно связаны друг с другом. Транзакции накладывают блокировки на данные, чтобы обеспечить выполнение требований ACID. Без использования блокировок несколько транзакций могли бы изменять одни и те же данные.

Различают два вида блокировки:

• блокировка записи – транзакция блокирует строки в таблицах таким образом, что запрос другой транзакции к этим строкам будет отменен;

• блокировка чтения – транзакция блокирует строки так, что запрос со стороны другой транзакции на блокировку записи этих строк будет, отвергнут, а на блокировку чтения – принят.

В последнее время все более популярными становятся системы оперативной аналитической обработки (OLAP - OnLine Analytical Processing). Системы OLAP позволяют значительно улучшить качество анализа баз данных. Особенно большое значение это имеет в бизнесе, где необходимо оперативно принимать решение о наиболее перспективных направлениях развития производства. Фундаментальное отличие системы OLAP от обычной базы данных заключается в следующем:

· система OLAP характеризуется статичностью данных, можно сказать, что база данных используется только для чтения, что позволяет более компактно располагать данные на страницах базы данных, увеличив плотность записи;

· для проведения эффективного анализа в системе OLAP обычно создается множество индексов, ускоряющих проведение анализа и выборки данных;

· система OLAP должна выполнять базовые операции численного и статистического анализа данных; кроме того, необходимо реализовать многомерное представление информации, что позволяет более наглядно представлять структуру данных;

· для более эффективного анализа данных должна поддерживаться возможность создания материализованных представлений, что позволяет резко увеличить производительность выполнения типичных запросов;

· система OLAP объединяет данные из множества источников (например, из разных баз данных, нередко расположенных на разных серверах с различной архитектурой SQL Server и Oracle) и предоставляет их пользователям в логически завершенной форме;

· система OLAP должна обеспечивать сохранность конфиденциальных данных, обеспечивая совместный доступ к информации множеству пользователей.

Корпорация Microsoft предлагает мощный инструмент для поддержки систем принятия решений - Microsoft Decision Support Services, являющийся полноценной реализацией системы OLAP. Microsoft DSS поставляется как отдельный компонент в составе SQ:L Server и реализован в виде отдельной службы операционной системы, оптимизирующей исполнение запросов, не изменяющих данные.

OLAP играет ключевую роль при построении хранилищ данных. Использование MS DSS при создании баз данных позволяет реализовать базовые функции для широкого спектра приложений. Возможность построения больших распределенных баз данных, оперативный анализ их содержимого, интеграция множества источников данных с помощью технологии OLE DB делают привлекательным построение корпоративных баз данных и хранилищ на основе серверов SQL Server.

Другой вариант использования SQL Server -это построение систем управления обработкой транзакций (OLTP - OnLine Transaction Processing). В противоположность системам OLAP системы OLTP характеризуются большим количеством изменений в базе данных. Множество пользователей одновременно обращаются к записям в базе данных, выполняя их чтение, добавление, удаление или изменение. Причем несколько пользователей могут одновременно пытаться изменить одну и ту же запись. База данных должна быть построена как система OLTP, если требуется реализация одного из следующих аспектов работы:

· одновременный доступ; система OLTP должна гарантировать, что только один пользователь в конкретный момент времени сможет изменять данные;

· целостность изменений; все выполняемые в базе данных изменения выполняются в виде транзакций; система OLTP гарантирует, что все включенные в транзакцию шаги будут выполнены как единое целое.

Системы OLTP характеризуются длительным блокированием данных, поэтому необходимо реализовать возможность резервного копирования . Узким местом систем OLTP являются операции диского ввода-вывода. Большое количество изменений данных требует высокой скорости обмена между оперативной памятью и жестким диском. Для повышения производительности можно использовать дисковые массивы или группы файлов, размещенные на разных физических дисках.