3.4 Выбор субд для системной базы данных

Сервер приложений «Коринф» использует базу данных для хранения метаданных, информации о пользователях системы, прав доступа и других необходимых для работы данных.

Основными требованиями к серверу управления базой данных стоит отнести бесплатность, надежность, простоту использования и высокую скорость работы. Данным требованиям удовлетворяют многие СУБД, наиболее известными из которых являются MySQL, PostgreSQL и Firebird.

3.4.1СУБД MySQL

Внутренние характеристики и переносимость

• Написан на C и C++. Протестирован на множестве различных компиляторов.

• Работает на различных платформах.

• Для обеспечения переносимости используется GNU Automake, Autoconf и Libtool.

• API для C, C++, Eiffel, Java, Perl, PHP, Python, Ruby и Tcl.

• Полностью многопоточный с использованием потоков ядра. Это означает, что, если такая возможность обеспечивается, можно легко организовать работу с несколькими процессорами.

• Очень быстрые дисковые таблицы на основе В-деревьев со сжатием индексов.

• Очень быстрая базирующаяся на потоках система распределения памяти.

• Очень быстрые соединения, использующие оптимизированный метод однопроходного мультисоединения (one-sweep multi-join).

• Хеш-таблицы в памяти, используемые как временные таблицы.

• SQL-функции реализованы при помощи хорошо оптимизированной библиотеки классов, поэтому они выполняются настолько быстро, насколько это возможно. Обычно после инициализации запроса распределения памяти не происходит вообще.

• MySQL- код протестирован с использованием Purify (коммерческий детектор утечки памяти), а также Valgrind, одного из GPL-инструментов

Типы столбцов

• Большое количество: целочисленные со знаком/беззнаковые, длиной в 1, 2, 3, 4 и 8 байтов, FLOAT, DOUBLE, CHAR, VARCHAR, TEXT, BLOB, DATE, TIME, DATETIME, TIMESTAMP, YEAR, SET и ENUM.

• С записями фиксированной и переменной длины.

• Все столбцы имеют значения по умолчанию. С помощью INSERT можно вставить подмножество столбцов таблицы; столбцы, для которых явно не заданы значения, устанавливаются в значения по умолчанию.

Команды и функции

• Полная поддержка операторов и функций в SELECT- и WHERE- частях запросов. Например:

mysql> SELECT CONCAT(first_name, " ", last_name)

FROM tbl_name

WHERE income/dependents > 10000 AND age > 30;

• Полная поддержка для операторов SQL GROUP BY и ORDER BY с выражениями SQL. Поддержка групповых функций (COUNT(), COUNT(DISTINCT ...), AVG(), STD(), SUM(), MAX() и MIN()).

• Поддержка LEFT OUTER JOIN и RIGHT OUTER JOIN с синтаксисом ANSI SQL и ODBC.

• Разрешены псевдонимы для таблиц и столбцов в соответствии со стандартом SQL92.

• DELETE, INSERT, REPLACE, and UPDATE возвращают число строк, которые были изменены. Вместо этого можно задать возвращение совпавших строк. Для этого следует установить флаг при соединении с сервером.

• Команду SHOW, которая является специфической для MySQL, можно использовать для получения информации о базах данных, таблицах и индексах. Чтобы выяснить, как оптимизатор выполняет запрос, можно применять команду EXPLAIN.

• Имена функций не конфликтуют с именами таблиц и столбцов. Например, ABS является корректным именем столбца. Для вызова функции существует только одно ограничение: между именем функции и следующей за ним открывающей скобкой `(' не должно быть пробелов.

• В одном и том же запросе могут указываться таблицы из различных баз данных (с версии 3.22).

Безопасность

• Система, основанная на привилегиях и паролях, за счет чего обеспечивается гибкость и безопасность, и с возможностью верификации с удаленного компьютера. Пароли защищены, т.к. они при передаче по сети при соединении с сервером шифруются.

Масштабируемость и ограничения

• Управляет очень большими базами данных. Компания MySQL AB. использует MySQL для работы с несколькими базами данных, которые содержат 50 миллионов записей, кроме того, известны пользователи, использующие MySQL для работы с 60000 таблицами, включающими около 5000000000 строк.

• Для каждой таблицы разрешается иметь до 32 индексов. Каждый индекс может содержать от 1 до 16 столбцов или частей столбцов. Максимальная ширина индекса 500 бит (это значение может быть изменено при компиляции MySQL). Для индекса может использоваться префикс поля CHAR или VARCHAR.

Установка соединений

• Клиенты могут соединяться с MySQL, используя сокеты TCP/IP, сокеты Unix или именованные каналы (named pipes, под NT).

• Поддержка ODBC (Open-DataBase-Connectivity) для Win32 (с исходным кодом). Все функции ODBC 2.5 и многие другие. Например, для соединения с MySQL можно использовать MS Access.

Локализация

• Сервер может обеспечивать сообщения об ошибках для клиентов на различных языках.

• Полная поддержка нескольких различных кодировок, включая ISO-8859-1 (Latin1), немецкий, big5, ujis и многие другие. Например, скандинавские символы разрешены в именах таблиц и столбцов.

• Для хранения всех данных используется выбранный набор символов. Все сравнения для столбцов с нормальными строками проводятся с учетом регистра символов.

• Сортировка производится согласно выбранному алфавиту. Эту установку можно изменить при запуске сервера MySQL. Чтобы ознакомиться с примером очень грамотной сортировки, можно обратиться к коду сортировки для чешского языка. MySQL поддерживает много различных кодировок, которые можно задавать во время компиляции и в процессе работы.

Клиенты и инструментарий

• Включает myisamchk, очень быструю утилиту для проверки, оптимизации и восстановления таблиц. Все функциональные возможности myisamchk также доступны через SQL-интерфейс.

• Все MySQL-программы можно запускать с опциями --help или -? для получения помощи.

• Наличие удобного клиента с графическим интерфейсом MySQL Workbench

3.4.2 СУБД PostgreSQL

Функции могут писаться с использованием одного из следующих языков:

• Встроенный процедурный язык PL/pgSQL, во многом аналогичный языку PL/SQL, используемому в СУБД Oracle;

• Скриптовые языки — PL/Lua, PL/LOLCODE, PL/Perl, PL/PHP, PL/Python, PL/Ruby, PL/sh, PL/Tcl и PL/Scheme;

• Классические языки — C, C++, Java (через модуль PL/Java);

• Статистический язык R (через модуль PL/R).

PostgreSQL допускает использование функций, возвращающих набор записей, который далее можно использовать так же, как и результат выполнения обычного запроса.

Функции могут выполняться как с правами их создателя, так и с правами текущего пользователя.

Иногда функции отождествляются с хранимыми процедурами, однако между этими понятиями есть различие. С девятой версии возможно написание автономных блоков, которые позволяют выполнять код на процедурных языках без написания функций, непосредственно в клиенте.

Триггеры

• Триггеры определяются как функции, инициируемые DML-операциями. Например, операция INSERT может запускать триггер, проверяющий добавленную запись на соответствия определённым условиям. При написании функций для триггеров могут использоваться различные языки программирования (см. выше).

• Триггеры ассоциируются с таблицами. Множественные триггеры выполняются в алфавитном порядке.

Правила и представления

• Механизм правил (англ. rules) представляет собой механизм создания пользовательских обработчиков не только DML-операций, но и операции выборки. Основное отличие от механизма триггеров заключается в том, что правила срабатывают на этапе разбора запроса, до выбора оптимального плана выполнения и самого процесса выполнения. Правила позволяют переопределять поведение системы при выполнении SQL-операции к таблице. Хорошим примером является реализация механизма представлений (англ. views): при создании представления создается правило, которое определяет, что вместо выполнения операции выборки к представлению система должна выполнять операцию выборки к базовой таблице/таблицам с учетом условий выборки, лежащих в основе определения представления. Для создания представлений, поддерживающих операции обновления, правила для операций вставки, изменения и удаления строк должны быть определены пользователем.

Индексы

В PostgreSQL имеется поддержка индексов следующих типов: B-дерево, хэш, R-дерево, GiST, GIN. При необходимости можно создавать новые типы индексов, хотя это далеко не тривиальный процесс. Индексы в PostgreSQL обладают следующими свойствами:

• возможен просмотр индекса не только в прямом, но и в обратном порядке — создание отдельного индекса для работы конструкции ORDER BY ... DESC не нужно;

• возможно создание индекса над несколькими столбцами таблицы, в том числе над столбцами различных типов данных;

• индексы могут быть функциональными, то есть строиться не на базе набора значений некоего столбца/столбцов, а на базе набора значений функции от набора значений;

• индексы могут быть частичными, то есть строиться только по части таблицы (по некоторой её проекции); в некоторых случаях это помогает создавать намного более компактные индексы или достигать улучшения производительности за счёт использования разных типов индексов для разных (например, с точки зрения частоты обновления) частей таблицы;

• планировщик запросов может использовать несколько индексов одновременно для выполнения сложных запросов.

Многоверсионность (MVCC)

• PostgreSQL поддерживает одновременную модификацию БД несколькими пользователями с помощью механизма Multiversion Concurrency Control (MVCC). Благодаря этому соблюдаются требования ACID, и практически отпадает нужда в блокировках чтения.

Типы данных

PostgreSQL поддерживает большой набор встроенных типов данных:

• Численные типы

• Целые

• С фиксированной точкой

• С плавающей точкой

• Денежный тип (отличается специальным форматом вывода, а в остальном аналогичен числам с фиксированной точкой с двумя знаками после запятой)

• Символьные типы произвольной длины

• Двоичные типы (включая BLOB)

• Типы «дата/время» (полностью поддерживающие различные форматы, точность, форматы вывода, включая последние изменения в часовых поясах)

• Булев тип

• Перечисление

• Геометрические примитивы

• Сетевые типы

• IP и IPv6-адреса

• CIDR-формат

• MAC-адрес

• UUID-идентификатор

• XML-данные

• Массивы

• Идентификаторы объектов БД

• Псевдотипы

• Более того, пользователь может самостоятельно создавать новые требуемые ему типы и программировать для них механизмы индексирования с помощью GiST.

Пользовательские объекты

• PostgreSQL может быть расширен пользователем для собственных нужд практически в любом аспекте. Есть возможность добавлять собственные:

Прочие возможности

• Соблюдение принципов ACID.

• Соответствие стандартам ANSI SQL-92 и SQL-99.

• Поддержка запросов с OUTER JOIN, UNION, UNION ALL, EXCEPT, INTERSECT и подзапросов.

• Последовательности.

• Контроль целостности.

• Репликация.

• Общие табличные выражения и рекурсивные запросы

• Аналитические функции

• Поддержка Юникода (UTF-8).

• Поддержка регулярных выражений в стиле Perl.

• Встроенная поддержка SSL,SELinux и Kerberos.

• Протокол разделяемых блокировок.

• Подгружаемые расширения, поддерживающие SHA1, MD5, XML,

• расширения для написания сложных выборок, отчётов и другую функциональность (API открыт).

• Средства для генерации совместимого с другими системами SQL-кода и импорта из других систем.

• Автономные блоки на доступных языках, а не только SQL

3.4.3 СУБД Firebird

Основные характеристики

• Соответствие требованиям ACID: Firebird сделан специально, чтобы удовлетворять требованиям «атомарности, целостности, изоляции и надёжности» транзакций («Atomicity, Consistency, Isolation and Durability»)

• Версионная архитектура: Основная особенность Firebird — версионная архитектура, позволяющая серверу обрабатывать различные версии одной и той же записи в любое время таким образом, что каждая транзакция видит свою версию данных, не мешая соседним («читающие транзакции не блокируют пишущие, а пишущие не блокируют читающих»). Это позволяет использовать одновременно OLTP и OLAP запросы.

• Хранимые процедуры: Используя язык PSQL (процедурный SQL) Firebird, возможно создавать сложные хранимые процедуры для обработки данных полностью на стороне сервера. Для генерации отчётов особенно удобны хранимые процедуры с возможностью выборки, возвращающие данные в виде набора записей. Такие процедуры можно использовать в запросах точно так же как и обычные таблицы.

• События: Хранимые процедуры и триггеры могут генерировать события, на которые может подписаться клиент. После успешного завершения транзакции (COMMIT) он будет извещён о произошедших событиях и их количестве.

• Генераторы: Идея генераторов (последовательностей) делает возможной простую реализацию автоинкрементных полей, и не только их. Генераторы являются 64‐битными хранимыми в базе данных счётчиками, работающими независимо от транзакций. Они могут быть использованы для различных целей, таких как генерация первичных ключей, управление длительными запросами в соседних транзакциях, и т. д.

• Базы данных только для чтения: позволяют распространять базы данных, к примеру, на CD-ROM. Особенно упрощает распространение данных их использование в комбинации с встраиваемой версией сервера Firebird (Firebird Embedded).

• Полный контроль за транзакциями: Одно клиентское приложение может выполнять множество одновременных транзакций. В разных транзакциях могут быть использованы разные уровни изоляции. Протокол двухфазного подтверждения транзакций обеспечивает гарантированную устойчивость при работе с несколькими базами данных. Также доступны оптимистическое блокирование данных и точки сохранения транзакций.

• Резервное копирование на лету: Для резервного копирования нет надобности останавливать сервер. Процесс резервного копирования сохраняет состояние базы данных на момент своего старта, не мешая при этом работе с базой. Кроме того, существует возможность производить инкрементальное резервное копирование БД.

• Триггеры: Для каждой таблицы возможно назначение нескольких триггеров, срабатывающих до или после вставки, обновления или удаления записей. Для триггеров используется язык PSQL, позволяя вносить начальные значения, проверять целостность данных, вызывать исключения, и т. д. В Firebird 1.5 появились «универсальные» триггеры, позволяющие в одном триггере обрабатывать вставки, обновления и удаления записей таблицы.

• Внешние функции: библиотеки с UDF (User Defined Function) могут быть написаны на любом языке и легко подключены к серверу в виде DLL/SO, позволяя расширять возможности сервера «изнутри».

• Декларативное описание ссылочной целостности: Обеспечивает непротиворечивость и целостность многоуровневых отношений «master-detail» между таблицами.

• Наборы символов: Firebird поддерживает множество международных наборов символов (включая Unicode) с множеством вариантов сортировки.

• Соответствие стандарту SQL

• Firebird полностью поддерживает SQL-92 Entry Level 1 и реализует большую часть стандарта SQL-99 c некоторыми очень полезными дополнениями. Это включает выражения DML/DDL, синтаксис объединений FULL/LEFT/RIGHT [OUTER] JOIN, выражения UNION, DISTINCT, подзапросы (IN, EXISTS), встроенные функции (AVG, SUM, MIN, MAX, COALESCE, CASE, ..), ограничения целостности (PRIMARY KEY, UNIQUE, FOREIGN KEY), и все общие типы данных SQL.

• Firebird также реализует ограничения проверки (check constraints) на уровне доменов и полей, отображения (views), исключения, роли и управление правами доступа. Для более подробной информации см. Firebird Reference Guide и Release Notes.

Требования к аппаратному обеспечению

• Firebird работает на 32- и 64-разрядных версиях Windows, Linux, также на MacOS X, HP-UX, FreeBSD, и др., на аппаратных платформах x86, x64 и PowerPC, Sparc и многих других, и поддерживает легкий переход между этими платформами. Может использоваться даже не очень мощное оборудование, особенно под Linux. И как в любой СУБД, на производительность влияют: количество памяти, скорость работы дисковой подсистемы, и т. д. Рекомендации для выбора аппаратного обеспечения зависят от требования к системе, прогнозируемого размера базы данных, количества пользователей, и т. д. Допустимо начинать с минимальной конфигурации, расширяя её по мере надобности.

Доступные операционные системы

• Наиболее широко используемыми для серверов Firebird операционными системами являются Linux и Microsoft Windows (включая NT) (включая терминальные сервисы MS и Citrix). Другие поддерживаемые платформы — Mac OS X, Solaris, FreeBSD и HP-UX.

• Переход от одной ОС к другой весьма прост — достаточно сделать резервную копию базы в переносимом формате в одной системе и восстановить на другой.

Средства доступа к серверу

• Firebird поддерживает множество способов доступа, включая: собственные наборы компонент для C/C++, Delphi, классы для ADO, ODBC, JDBC (Jaybird), драйверы для Python, PHP, драйвер OLE DB, dbExpress, провайдер данных .NET и прямой доступ с использованием клиентской библиотеки сервера (fbclient.dll или GDS32.dll)

Физические ограничения

• Firebird поддерживает большие базы данных. Базы данных могут быть расположены в нескольких файлах, предельный размер которых зависит от операционной системы. Теоретический предел в настоящее время составляет 64TБ для одного файла базы данных, таким образом, главные ограничения накладываются файловой системой и местом на жёстком диске.

• Максимальная длина одной записи (суммарно все поля за исключением полей с типом BLOB) равна 64 КБ.

3.3.4 Вывод

Некоторые характеристики важные при выбтре СУБД представлены в таблице 3.2.

Таблица 3.2. Сравнение СУБД

СУБД	Лицензия	Большое количество соединений	Транзак-ционность	Простота Настройки и админист-рирования	Быстрота работы с небольшими объемами данных	Возможности для сложных запросов
MySQL	GPL	+	+	+	+	-
Postgre	BSD	+	+	-	+	+
Firebird	IDPL, MPL	-	+	+	+	-

Профиль использования системной базы данных подразумевает достаточно малые объемы данных, большое количество одновременных соединений, а так же отсутствие сложных аналитических запросов. По данным критериям лучше всего подходит СУБД MySQL от компании Oracle. Так же MySQL обеспечивает простоту установки, настройки и администрирования БД.