Ю. А. Григорьев, Г. И. Ревунков - Банки данных

12. Логическое проектирование систем распределенной обработки данных

Рис. 12.16. Описания столбцов таблицы

рис. 12.15 (на нем будут показаны таблицы БД «БДЗ. Ценные бумаги»). После этого можно вернуться в меню Data Design Utilities.

2.После описания таблиц можно определить для них столбцы. Для создания примерного набора столбцов (их можно позднее при необходимо­ сти модифицировать), CASE*Dictionary использует информацию об атрибу­ тах и сущностях, т.е. системную информацию в хранилище. Чтобы автома­ тически создать столбцы таблицы, выберите пункт меню Design/Data Design Utilities/Default Database Design. Ответьте на запрос о выбираемом действии (выберите R, что означает замену), введите имя системы (SECURITES), ее версию (1) и имена таблиц (4-я колонка на рис. 12.15). После этого CASE*Dictionary создает для заданных таблиц столбцы. Чтобы посмотреть новые столбцы таблиц, выберите пункт Design/Database Design/Table Columns/Column Definition. CASE*Dictionary выводит окно Column Defini­ tion. Это окно должно быть пустым. Введите имя таблицы, например SEC COU (курс продажи), и нажмите клавишу [Next Field]. После этого CASE*Dictionary заполняет столбцы информацией о вновь сгенерированных столбцах таблицы. Так как эти определения столбцов являются не реальными, а оп­ ределениями CASE*Dictionary, то можно отредактировать имена столбцов, типы данных, заданные по умолчанию значения и т.д. (рис. 12.16).

3.Средство CASE*Dictionary автоматически конфигурирует различ­ ные ключи таблиц вашей системы, но иногда оно не может идентифициро-

220

12.1. Разработка логической схемы базы данных

вать на основе заданной информации все необходимые ключи. В таких слу­ чаях используется окно, появляющееся после выбора пункта меню Design/Database Design/Table Columns/Table Key Constraints Definition. На­ пример, введите в поле Table Name имя таблицы SECCOU (курс продажи), клавишей [Next Block] переместите курсор в блок полей Unique Key и кла­ вишами [List] и [Next Block] добавьте составной первичный ключ, вклю­ чающий в себя столбцы COUDATE (дата торгов), COUCODEISSUE (код эмиссии ЦБ), COUCODEORG (код организации). Это же окно использу­ ется и для просмотра первичных ключей (PRIMARY KEY), внешних клю­ чей (FOREIGN KEY), альтернативных ключей и признаков их уникальности (UNIQUE).

Первичный ключ таблицы — это один или несколько столбцов, одно­ значно идентифицирующих запись таблицы. Если существует несколько ключей, то один из них проектировщик определяет как первичный. Для первичного ключа СУБД, как правило, автоматически создает индекс.

Внешний ключ — это ключ родительской сущности. Например, столбцы COU_CODEJSSUE (код эмиссии ЦБ), COU_CODE_ORG (код ор­ ганизации) являются внешними ключами таблицы SECCOU (курс продажи).

Альтернативный (вторичный) ключ — это столбец или группа столб­ цов, не совпадающих с первичным ключом и однозначно идентифицирую­ щих запись таблицы. Для альтернативного ключа можно потребовать от СУБД проверки уникальности.

4. CASE*Dictionary позволяет при включении записей в БД автомати­ чески генерировать значения первичных ключей (обычно для числовых значений ключей). Для этого сначала с помощью пункта меню Design/Database Design/Sequence Definition необходимо определить правило формирования последовательности ключей, а затем с помощью окна описа­ ния столбцов таблицы (см. рис. 12.16) в колонке Sequence назначить пер­ вичному ключу идентификатор этого правила (чтобы посмотреть на рис. 12.16 эту колонку необходимо выполнить горизонтальный скроллинг колонок окна).

Генерация описания логической схемы в нотации конкретной СУБД с помощью пакета Erwin. Продолжим рассмотрение примера, при­ веденного в гл. 11.

1. Прежде всего необходимо определить СУБД, для которой будет выполняться генерация ЛС. Выберите пункт меню Server/Target Server. В появившемся окне укажите, например, на Oracle, выберите версию 7 и щелкните мышкой на ОК.

2. Нажмите правую клавишу мыши и выберите пункт ORACLE Database Schema. На экране появляется окно ORACLE DATABASE SCHEMA.

Выберите в открываюш;емся списке Entity, например, сущность «Курс продажи» и в поле ввода Table введите имя соответствующей таблицы, на-

221

12. Логическое проектирование систем распределенной обработки данных

пример, SECCOU. Выберите в блоке Column Name какой-либо атрибут КС (например, «Дата торгов») и в поле ввода Column введите имя столбца таб­ лицы (например, COUDATE).

Затем в списке ORACLE Datatype выберите тип поля DATE. С помо­ щью кнопки Validation можно определить список допустимых интервалов значений поля столбца и из открывающегося списка Valid выбрать требуе­ мый интервал. Также с помощью кнопки Default и открывающегося списка Default можно установить значение поля по умолчанию.

Выполните указанные действия для всех сущностей и атрибутов КС и нажмите кнопку ОК. Чтобы посмотреть ЛС БД в графическом виде, нажми­ те 8-ю слева кнопку под строкой основного меню. При повторном нажатии этой кнопки на экране вновь появляется ER-диаграмма.

3. Чтобы сгенерировать ЛС, выберите пункт меню Server/ORACLE Schema Generation. На экране появляется окно ORACLE Schema Generation Report. Вы можете подключиться к Oracle и сгенерировать ЛС (кнопка Generate), вывести программу PL/SQL описания ЛС в файл (кнопка Report) или посмотреть ЛС (кнопка Preview).

Пример генерируемой программы приведен ниже. Там же показано, как с помощью пакета Erwin выполняется описание ограничений целостно­ сти БД.

12.2. Разработка приложений

Все прикладные программы (приложения) для систем распределенной обработки данных, разрабатываемые в архитектуре клиент/сервер, условно можно разделить на три группы.

1. Приложения, выполняемые под управлением сервера СУБД (хра­ нимые процедуры, триггеры). Как правило, они разрабатываются инстру­ ментальными средствами самих СУБД.

2.Приложения, выполняемые на рабочих станциях (станцияхклиентах) и связывающиеся с серверами СУБД по мере необходимости. Существует очень много продуктов, позволяющих разрабатывать приложе­ ния подобного типа. Такие средства предлагают как фирмы-разработчики СУБД, так и независимые компании. Как правило, это инструментальные средства, поддерживающие визуальные языки программирования (4GL).

3.Прикладные программы для серверов приложений (мониторов транзакций). Серверы приложений часто используются как маршрутизаторы запросов к ПП, а также для повышения производительности системы. По­ этому ПП здесь разрабатывают, как правило, на языках низкого уровня (С, C++, COBOL).

Первые две группы приложений рассматриваются ниже, а серверы приложений — в гл. 13.

222

12.2. Разработка прилоэюений

Когда следует использовать хранимые процедуры и триггеры.

Все приведенные здесь примеры даны на псевдокоде, близком к языку СУБД Oracle (синтаксис для других СУБД мало чем отличается).

Хранимые (присоединенные, разделяемые и т.д.) процедуры. Исполь­ зование хранимых процедур БД преследует четыре цели:

1) обеспечивается новый независимый уровень централизованного контроля доступа к данным, осуществляемый АБД;

2)одна процедура может использоваться несколькими ПП. Это позво­ ляет существенно сократить время написания программ за счет оформления их общих частей в виде процедур БД (общих библиотек). Процедура ком­ пилируется и помещается в БД и становится доступной для многократных вызовов. Так как план ее выполнения определяется единожды при компиля­ ции, то при последующих вызовах процедуры фаза оптимизации опускает­ ся, что значительно экономит вычислительные ресурсы системы;

3)использование хранимых процедур БД позволяет значительно сни­ зить трафик сети. Прикладная программа, вызывающая процедуру, передает серверу лишь ее имя и параметры;

4)хранимые процедуры в сочетании с триггерами (правилами), о ко­ торых речь пойдет ниже, предоставляет администратору мощные средства поддержки целостности данных.

Различают хранимые процедуры, функции и пакеты. Функция, в от­ личие от процедуры, возвращает в вызывающую программу одно значение,

апроцедура ничего не возвращает. Процедуры и функции могут также воз­ вращать значения через параметры. С помощью пакета описывается сово­ купность (библиотека) функций и/или процедур. Ниже приведены структу­ ры хранимой процедуры и функции.

Процедура

CREATE PROCEDURE имя (параметры) IS переменные процедуры;

BEGIN

тело процедуры, включающее операторы языка SQL, условий (IF), циклов (LOOP, FOR и т.д.) и присваивания;

END;

Функция

CREATE FUNCTION имя (параметры) RETURN тип возвращаемого значения IS

переменные функции; BEGIN

тело функции, включающее операторы языка SQL, условий (IF), циклов (LOOP, FOR и т.д.) и присваивания; RETURN возвращаемое значение;

END;

223

12. Логическое проектирование систем распределенной обработки данных

Пример. Предположим, что перед выполнением операции банкомат запра­ шивает хранимую функцию для проверки номера счета и наличия требуемой суммы на счете. Спецификации этой функции имеют вид

CREATE FUNCTION проверка(номер IN NUMBER, сумма IN NUMBER) RETURN NUMBER IS

numrows INTEGER;

IF(numrows > 0) THEN

/* разрешить операцию */ i:=l;

ELSE

/* запретить операцию */ i:=0;

END IF; RENURN i;

END;

Здесь с помощью оператора SELECT определяется число таких записей в таблице «счет», у которых номер счета (столбец «номер счета») в записи совпадает с запрашиваемым номером (параметр «номер») и сумма на счете (столбец «сумма счета») была бы не меньше запрашиваемой суммы (параметр «сумма»). Если число таких строк (numrows) больше нуля, то операция выдачи денег разрешается, в про­ тивном случае запрещается.

Эта процедура запрашивается из ПП, обслуживающей банкомат. Ниже при­ ведены спецификации запроса:

1) для языка PL/SQL:

j:= проверка(номер, сумма);

2) для языка Рго*С (Tuxedo):

EXEC SQL EXECUTE BEGIN

j = проверка(:номер, :сумма); END;

END-EXEC;

Хранимые процедуры могут быть включены в СУБД при создании БД и ее таблиц или позднее.

224

12.2. Разработка приложений

Триггеры (правила). Триггер — это процедура, автоматически запус­ каемая ядром СУБД при выполнении определенных условий изменения таблицы, задаваемых при описании триггера. Задача триггера — это реали­ зация некоторых внешних правил.

Ниже приведена структура триггера.

INSERT OR UPDATE

OR DELETE

[FOR EACH ROW]

[WHEN (дополнительное условие срабатывания триггера)] [DECLARE

переменные триггера;] BEGIN

тело триггера, включающее операторы языка SQL, условий, циклов, присваивания, вызова хранимых процедур или циклов;

END;

Здесь фигурными скобками обозначены альтернативные значения ключевых слов, а квадратными скобками — необязательные параметры. В табл. 12.1 подробно представлены параметры описания триггера.

225

12. Логическое проектирование систем распределенной обработки данных

Пример. Пусть требуется оповещать оператора банкомата в том случае, если число купюр в банкомате становится меньше 100. Ниже приведены спецификации соответствующего триггера.

CREATE TRIGGER оповещение

AFTER UPDATE OF кол.купюр ON банкомат FOR EACH ROW

WHEN (:пе\¥.кол.купюр < 100) BEGIN

сообщение(...); END;

В данном случае хранимая процедура «сообщение» посылает оператору бан­ комата письмо (например, по электронной почте) о необходимости обслужить уст­ ройство.

Также как и хранимые процедуры, триггеры могут быть включены в СУБД при создании БД и ее таблиц. Следует помнить, что некоторые CASE-средства (например, Erwin) автоматически генерируют некоторые триггеры для поддержки ограничений целостности базы данных (см. ниже пример для Erwin).

Современные инструментальные средства разработки приложе­ ний. В настоящее время разработано много средств (более 50) для создания

226

12.2. Разработка прилоэюений

клиентских приложений в архитектуре клиент/сервер (К/С), являющейся основной для распределенных систем: Delphi, Uniface Six 6.1, SQL Win­ dows, Gupta, Informix-4GL, Informix NewEra, JAM 7 (JYACC), MS Access Up-sizing Tools, Designer/2000, Developer/2000, Power Builder Desktop, Sy­ base APT Workbench и др.

Основные операторы манипулирования данными языка SQL.

Язык SQL является основным языком описания и манипулирования данны­ ми в распределенных системах. Для обращения к данным используют четы­ ре оператора: SELECT (найти), INSERT (вставить), UPDATE (обновить), DELETE (удалить). Кратко рассмотрим эти операторы.

Оператор SELECT (найти записи в таблицах БД). Оператор SELECT используется в приложениях очень часто. Упрощенное описание этого опе­ ратора имеет вид

SELECT списокстолбцовтаблиц FROM список_таблиц

[WHERE условиепоиска] [ORDER BY список_столбцов]

[GROUP BY список_столбцов fLWING подусловие];

Пример. Пусть созданы две таблицы «Юхиент» и «Счет».

Клиент (Код клиента, Адрес клиента)

Счет (Код клиента, Номер счета, Тип счета, Остаток)

Предположим, что необходимо реализовать следующий абстрактный запрос: найти адреса клиентов при условии, что код клиента меньше 1000, тип счета равен 1 и остаток на счете меньше 100; упорядочить результаты по адресам. Спещтфикации соответствующего оператора SELECT выглядят следующим образом:

ORDER BY Адрес клиента;

Это пример сложного запроса, так как здесь имеется вложенный подзапрос SELECT. В данном примере операнд IN указывает на то, что будет выполняться операция соединения таблиц «Клиент» и «Счет» по столбцу «Код клиента».

Запрос будет выполняться ядром СУБД в такой последовательности.

1. В таблице «Клиент» выделяются строки с «Код клиента» < 1000, затем вы­ полняется вложенный подзапрос SELECT к таблице «Счет».

227

12.Логическое проектирование систем распределенной обработки данных

2.Строится декартово произведение полученных промежуточных таблиц.

3.В соответствии с оператором IN из декартова произведения извлекаются строки с одинаковыми значениями столбцов «Код клиента» (выполняется операция соединения таблиц)

4.Из полученной таблицы выделяется столбец «Адрес клиента», его строки упорядочиваются по алфавиту и передаются либо программе (если запрос сделала программа), либо на экран (если пользователь закодировал этот запрос в диалоговой оболочке).

Рассмотренный пример будет использован в следующем пункте для демонстрации механизма оптимизации запросов в распределенной системе.

Оператор INSERT (вставить запись(и) в таблицу БД). Рассмотрим два варианта кодирования оператора INSERT:

1)INSERT INTO имятаблицы (имястолбцаь ...,имя_столбцан) VALUES (значение!,..., значениен);

2)INSERT INTO имятаблицЫ] (список_столбцов_таблицы1) SELECT список_столбцов_таблицы2

FROM имятаблицы2 WHERE условиепоиска;

Второй вариант оператора INSERT обычно используют для заполне­ ния временных таблиц. Ясно, что таблица] должна быть заранее создана с помощью оператора CREATE TABLE.

Оператор UPDATE (изменение полей (столбцов) существующих за­ писей таблицы):

UPDATE имятаблицы SET имя_поля=значение,..., имя_поля=значение

[WHERE условие поиска];

Оператор UPDATE обновляет все записи таблицы, удовлетворяющие условию поиска.

Оператор DELETE (удаление записей таблицы):

DELETE FROM имятаблицы [WHERE условие поиска];

Оператор DELETE удаляет из таблицы все записи, удовлетворяющие условию поиска.

Оптимизация запросов к распределенной базе данных. Для слож­ ных запросов к БД, содержащих предложения SELECT (операторы SELECT и INSERT, вложенные запросы в операнде WHERE операторов UPDATE и DELETE), сервер СУБД выполняет оптимизацию, т.е. строит оптимальный план реализации этого запроса. При этом СУБД выполняет следующие дей­ ствия:

228

Таблица R2 (адрес_клиента)

^ На рабочую станцию

Рис. 12.17. Оптимальный план выполнения запроса

•декомпозирует предложение SELECT на несколько подзапросов, каждый из которых связан с одной таблицей БД;

•реализует параллельное выполнение этих подзапросов;

•выполняет соединение результатов обработки подзапросов. Рассмотрим пример запроса SELECT (см. выше). Когда этот запрос

поступает на обработку, то сервер СУБД строит для этого запроса опти­ мальный план выполнения (рис. 12.17).

229