Хорошая информационная система должна легко расширяться при необходимости добавления в нее новых возможностей. Расширяемость подразумевает элементы объектной ориентированности, встроенные в базу данных. Настраивая эти объекты, возможно вносить незначительные изменения в структуру базы данных, что продляет срок морального устаревания всей информационной системы. Одним из факторов расширяемости является возможность сочленять разнородные базы данных в единый комплекс. Такая возможность сейчас реализуется через дополнительные модули, которые по своей сути являются серверами приложений, или правильное построение базы данных по классическим реляционным законам. Последний случай затрудняется тем, что некоторые серверы базы данных не могут выполнить один SQL запрос к разным базам данных, тем более находящимся в географической удаленности друг от друга.
Еще одна удобная функция в базе данных – это сквозное прохождение по документам.
Описанные выше функции в разных реализациях информационных систем имеют специфические черты, ориентированные на конкретное прикладное применения.
1. Причины и история создания языка запросов SQL.
2. Реляционные базы данных. Общие понятия.
Любую структуру данных можно преобразовать в простую двумерную таблицу. Такое представление является наиболее удобным и для пользователя, и для машины, - подавляющее большинство современных информационных систем работает именно с такими таблицами. Базы данных, которые состоят из двумерных таблиц, называются реляционными.
Основная идея реляционного подхода состоит в том, чтобы представить произвольную структуру данных в виде простой двумерной таблицы или, как говорят, нормализовать структуру.
Из всех систем баз данных реляционные относятся к самым распространенным в мире. Эти системы способны разрешить многие из тех проблем, которые усложняли работу с нереляционными продуктами прежних поколений. Программисты и администраторы таких баз данных были вынуждены тщательно изучать, как структурирована информация и как она представлена в базе данных, что значительно усложнило разработку этих приложений и модификацию самих программ. Реляционные системы способны работать на более высоком уровне. Все операции с данными реализуются программой, называемой DBMS (система управления базой данных Обращаться к ней можно только с помощью операторов языка высокого уровня. Хотя некоторые продукты по-прежнему поддерживают работу в терминах своих собственных языков, язык SQL (Standard Query Language) стал тем технологическим стандартом, на базе которого созданы все, более или менее известные, реляционные продукты.
Язык для взаимодействия с БД SQL появился в середине 70-х и был разработан в рамках проекта экспериментальной реляционной СУБД System R. Исходное название языка SEQUEL (Structered English Query Language) только частично отражает суть этого языка. Конечно, язык был ориентирован главным образом на удобную и понятную пользователям формулировку запросов к реляционной БД, но на самом деле уже являлся полным языком БД, содержащим помимо операторов формулирования запросов и манипулирования БД средства определения и манипулирования схемой БД. В языке отсутствовали средства синхронизации доступа к объектам БД со стороны параллельно выполняемых транзакций: с самого начала предполагалось, что необходимую синхронизацию неявно выполняет СУБД.
В основе современных реляционных баз данных (и стандарта SQL) лежит несколько правил и принципов:
· Все значения данных состоят из простых типов данных. В SQL отсутствуют массивы, указатели, векторы и другие сложные типы данных.
· Все данные в реляционной базе данных изображаются в форме двумерных таблиц (на языке математики – «отношений»). Каждая таблица содержит некоторое число строк (в том числе 0), называемых «картежами» и один или несколько столбцов, называемых «атрибутами». Все строки в таблице имеют одну и ту же последовательность столбцов, в которых записаны различные значения, однако наборы значений в столбцах отличаются.
На рисунке 1 приведена простейшая таблица такого типа.
· После того как данные введены в БД, можно сравнивать значения в различных столбцах (в том числе и для разных таблиц) или объединять строки, в которых найдено совпадение. Это позволяет соотносить между собой строки и производить очень сложные операции обработки над всеми данными, находящимися в базе.
· Все операции определяются только логикой, а не положением строки в таблице. Например, можно запросить все строки, со значением 2 и не возможно запросить первую или, третью или пятую строку. Строки в реляционной базе данных расположены в произвольном порядке. Он не обязательно соответствует тому порядку, в котором они были занесены или в котором хранятся на диске.
· Поскольку невозможно определить строку по ее положению (порядку в таблице), необходимо иметь один или несколько столбцов с уникальным значением для идентификации каждой строки. Эти столбцы называются первичными ключами таблицы.
В примере на рис. 1 это первый столбец.
| ID | Имя | Телефон | Город |
| 2 | Иван И. Иванов | 555-001 | Москва |
| 1 | Константин В. Волков | 555-330 | Екатеринбург |
| 3 | Василий В. Грабер | 555-607 | Санкт-Петербург |
Рисунок 1
Одним из преимуществ реляционного подхода к построению БД – отсутствие необходимости заботится о таких деталях, как способы представления данных или их физическое размещение в самой базе. Старые иерархические и сетевые базы данных, в которых приходилось иметь дело с подобными вопросами реализации, имели громоздкую структуру и были сложными в управлении.
1.2. Взаимодействие SQL и СУБД.
Увеличение объема и структурной сложности хранимых данных, расширение круга пользователей информационных систем привели к широкому распространению наиболее удобных и сравнительно простых для понимания реляционных (табличных) СУБД. Для обеспечения одновременного доступа к данным множества пользователей, нередко расположенных достаточно далеко друг от друга и от места хранения баз данных, созданы сетевые мультипользовательские версии СУБД. В них тем или иным путем решаются специфические проблемы параллельных процессов, целостности (правильности) и безопасности данных, а также санкционирования доступа.
SQL стал унифицированным средством общения и стандартным языком манипулирования с базами данных, обладающим средствами для реализации перечисленных выше возможностей. После появления на рынке двух пионерских СУБД – SQL/DS (1981 год) и DB2 (1983 год) – он приобрел статус стандарта де-факто для профессиональных реляционных СУБД. В 1987 году SQL стал официальным международным стандартом языка баз данных, а в 1992 году вышла вторая версия этого стандарта.
Важной отличительной чертой SQL является его независимость от компьютерной среды (операционной системы и архитектуры). Такой язык назвали SQL – это аббревиатура структурированного языка запросов (Structured Query Language). SQL является инструментом, предназначенным для обработки и чтения информации, содержащейся в компьютерной базе данных.
При создании языка запросов нового поколения разработчики старались сделать его простым и легким в освоении инструментом для обращения к БД. В итоге SQL стал слабо структурированным языком, особенно по сравнению с такими языками, как С или Pascal, и в то же время достаточно мощным и относительно легким для изучения.
1.3. Стандарты SQL. Сегодняшнее состояние.
Одним из наиболее важных шагов на пути к признанию SQL на рынке стало появление стандартов на этот язык. Обычно при упоминании стандарта SQL имеют в виду официальный стандарт, утвержденный Американским институтом национальных стандартов (American National Standards Institute — ANSI) и Международной организацией по стандартам (International Standards Organization— ISO). Однако существуют и другие важные стандарты SQL, включая SQL, реализованный в системе DB2 компании IBM, и стандарт X/OPEN для SQL в среде UNIX.
Работа над официальным стандартом SQL началась в 1982 году, когда ANSI поставил перед своим комитетом ХЗН2 задачу по созданию стандарта языка реляционных баз данных. Вначале в комитете обсуждались достоинства различных предложенных языков. Однако поскольку к тому времени SQL уже стал фактическим стандартом, комитет ХЗН2 остановил свой выбор на нем и занялся стандартизацией SQL.
Разработанный в результате стандарт в большой степени был основан на диалекте SQL системы DB2, хотя и содержал в себе ряд существенных отличий от этого диалекта. После нескольких доработок, в 1986 году стандарт был официально утвержден как стандарт ANSI номер Х3.135, а в 1987 году — в качестве стандарта ISO. Затем стандарт ANSI/ISO был принят правительством США как федеральный стандарт США по обработке информации (FIPS — Federal Information Processing Standard). Этот стандарт, незначительно пересмотренный в 1989 году, обычно называют стандартом “SQL-89”, или “SQLI”. Когда в данном реферате я упоминаю «стандарт ANSI/ISO”, то подразумеваю SQLI, который в настоящее время лежит в основе большинства коммерческих продуктов.
Многие из членов комитетов по стандартизации ANSI и ISO представляли фирмы-поставщики различных СУБД, в каждой из которых был реализован собственный вариант SQL. Как и диалекты человеческого языка, диалекты SQL были в основном похожи друг на друга, однако несовместимы в деталях. Во многих случаях комитет просто обошел существующие различия и не стандартизировал некоторые части языка, определив, что они реализуются по усмотрению разработчика. Этот подход позволил объявить большое число реализаций SQL совместимыми со стандартом, однако сделал сам стандарт относительно слабым.