- •Введение
- •Глава 1. Основные понятия баз данных
- •1.1. История возникновения баз данных
- •1.2. Модели данных
- •1.2.1. Иерархическая модель данных
- •1.2.2. Сетевая модель базы данных
- •1.2.3. Реляционная модель базы данных
- •1.2.4. Другие модели баз данных (ООСУБД)
- •2.1. История появления и развития SQL
- •Глава 2. SQL
- •2.2. Стандарты SQL
- •2.2.1. Стандарты ANSI/ISO
- •2.2.2. ODBC и консорциум SQL Access Group
- •2.2.3. JDBC и серверы приложений
- •2.3. SQL и переносимость
- •2.4. SQL и сети
- •2.4.1. Централизованная архитектура
- •2.4.2. Архитектура файлового сервера
- •2.4.3. Архитектура “клиент/сервер”
- •2.4.4. Многоуровневая архитектура
- •2.4.5. SQL и мэйнфреймы
- •2.4.7. SQL и UNIX
- •2.4.8. SQL и персональные компьютеры
- •2.4.9. SQL, хранилища данных и интеллектуальные ресурсы предприятия
- •2.4.10. SQL и интернет-приложения
- •2.5. Основы SQL
- •2.5.1. Использование SQL для извлечения информации из таблиц
- •2.5.2. Команда SELECT
- •2.5.3. Создание более сложных предикатов в предложении SELECT
- •2.5.4. Формирование вывода запросов
- •2.5.5. Агрегатные группы
- •2.6. Запросы к нескольким таблицам
- •2.6.1. Подзапросы
- •2.6.2. Использование операторов ANY, ALL и SOME
- •2.6.3. Использование предложения UNION
- •2.6.4. Ввод, удаление и изменение значения поля
- •2.7. DDL (Язык описания данных)
- •2.7.1. Создание таблиц
- •2.7.2. Индексы
- •2.7.3. Изменение структуры таблицы после ее создания
- •2.8. Ограничение данных
- •2.8.1. Ограничение таблиц
- •2.8.2. Установка значений по умолчанию
- •2.9. Поддержка целостности данных
- •2.9.1. Первичные ключи
- •2.9.2. Пользовательские представления
- •2.10. Модификация данных с помощью представлений
- •2.11. Разграничение доступа в базе данных
- •Глава 3. Математические основы реляционных баз данных
- •3.1. Отношения и их схемы
- •3.2. Реляционные операторы
- •3.2.1. Булевы операции
- •3.2.2. Оператор выбора
- •3.2.3. Оператор проекции
- •3.2.4. Оператор соединения
- •3.2.5. Другие операции на отношениях
- •3.2.6. Оператор деления
- •3.2.7. Оператор переименования атрибутов
- •3.2.8. Оператор эквисоединения
- •3.2.9. Расширения для сравнения на доменах
- •3.2.9.1. Расширение выбора
- •3.3. Реляционная алгебра
- •3.3.1. Дополнительные операторы
- •3.3.1.1. Оператор расщепления
- •3.3.1.2. Оператор FACTOR
- •3.4. Функциональные зависимости
- •3.4.1. Определение
- •3.4.2. Аксиомы вывода
- •3.4.3. Применение аксиом вывода
- •3.4.4. Выводы на основе аксиом вывода
- •3.4.6. Направленные ациклические графы вывода
- •3.4.7. Проверка принадлежности к замыканию множества функциональных зависимостей
- •3.5. Покрытия функциональных зависимостей
- •3.5.1. Покрытия и эквивалентность
- •3.5.2. Неизбыточные покрытия
- •3.5.3. Редуцированные покрытия
- •3.5.3.1. Посторонние атрибуты
- •3.5.3.3. Алгоритм построения редуцированного покрытия
- •3.5.3.4. Канонические покрытия
- •3.5.3.5. Структура неизбыточных покрытий
- •3.5.4. Минимальные покрытия
- •3.5.4.1. Прямая определяемость
- •3.5.4.2. Вычисление минимальных покрытий
- •3.5.4.3. Оптимальные покрытия
- •3.5.5. Составные функциональные зависимости
- •3.5.6. Кольцевые покрытия
- •3.6. Многозначные зависимости и зависимости соединения
- •3.6.1. Многозначные зависимости
- •3.6.2. Многозначные и функциональные зависимости
- •3.6.3. Аксиомы вывода для многозначных зависимостей
- •3.6.4. Только многозначные зависимости
- •3.6.5. Функциональные и многозначные зависимости
- •3.6.6. Зависимости соединения
- •3.7. Синтез схем реляционных баз данных
- •3.7.1. Базы данных и их схемы
- •3.7.2. Нормальные формы баз данных
- •3.7.2.1. Первая нормальная форма
- •3.7.2.2. Вторая нормальная форма
- •3.7.2.4. Нормальная форма Бойса - Кодда (НФБК)
- •3.7.2.5. Четвертая нормальная форма
- •3.7.2.3. Третья нормальная форма
- •3.8. Алгоритмы синтеза схем баз данных
- •3.8.1. Нормализация через декомпозицию
- •3.8.2. Недостатки нормализации через декомпозицию
- •3.8.3. Нормализация посредством синтеза
- •Глава 4. Система управления базами данных PostgreSQL
- •4.1. Установка
- •4.2. Запуск и останов сервера PostgreSQL
- •4.2.1. Утилита psql
- •4.2.2. Создание базы данных
- •4.3. Объекты базы данных
- •4.4. Функции и операторы
- •4.4.1. Логические операторы
- •4.4.2. Операторы сравнения
- •4.5. Клиентские приложения PostgreSQL
- •4.5.1. clusterdb
- •4.5.2. createdb
- •4.5.3. createuser
- •4.5.4. dropdb
- •4.5.5. dropuser
- •4.5.6. ecpg
- •4.5.7. pg_basebackup
- •4.5.8. pgbench
- •4.5.9. pg_config
- •4.5.10. pg_dump
- •4.5.11. pg_dumpall
- •4.5.12. pg_isready
- •4.5.13. pg_receivewal
- •4.5.14. pg_restore
- •4.5.15. psql
- •4.5.16. reindexdb
- •4.5.17. vacuumdb
- •4.6. Серверные приложения PostgreSQL
- •4.6.1. initdb
- •4.6.2. pg_archivecleanup
- •4.6.3. pg_checksums
- •4.6.4. pg_controldata
- •4.6.6. pg_resetwal
- •4.6.7. pg_rewind
- •4.6.8. pg_test_fsync
- •4.6.9. pg_test_timing
- •4.6.10. pg_upgrade
- •4.6.11. pg_waldump
- •4.6.12. postgres
- •4.6.13. postmaster
- •4.7. Серверное программирование
- •4.7.1. Расширение SQL
- •4.7.2. Триггеры
- •Заключение
- •Библиографический список
- 21 -
UNIX-версиями продуктов для мини-компьютеров компании DEC. Две другие СУБД, Informix и Unify, были созданы специально для UNIX. Вначале ни одна из них не предлагала поддержку SQL, но к 1985 году Unify ввела эту поддержку в свою СУБД, a Informix полностью переписала свою СУБД, предложив Informix-SQL с полной поддержкой SQL.
2.4.8. SQL и персональные компьютеры
Споявлением первых моделей IBM PC базы данных стали приобретать популярность на рынке персональных компьютеров. СУБД dBASE компании AshtonTate была инсталлирована более чем на миллионе персональных компьютеров, работавших под управлением MS DOS. Хотя в большинстве СУБД для персональных компьютеров данные хранились в табличной форме, эти СУБД не обладали полной мощью реляционных баз данных и не поддерживали SQL. Первые СУБД для персональных компьютеров представляли собой соответствующим образом переработанные версии известных СУБД для мини-компьютеров и с трудом "умещались" на персональных компьютерах. Например, система Professional Oracle для IBM PC, анонсированная в 1984 году, требовала двух мегабайтов памяти — намного больше типичных для того времени 640 Кбайт.
Споявлением в апреле 1987 года операционной системы OS/2, созданной компаниями IBM и Microsoft, начался рост популярности SQL на персональных компьютерах. Кроме стандартной версии OS/2, компания IBM выпустила собственную расширенную редакцию OS/2 (OS/2 Extended Edition, OS/2 ЕЕ) со встроенной поддержкой SQL-базы данных и коммуникаций. Сделав SQL частью операционной системы, компания IBM тем самым вновь подтвердила свою приверженность этому языку.
Появление OS/2 ЕЕ стало проблемой для компании Microsoft. Поскольку она была разработчиком стандартной OS/2 и продавала ее другим производителям персональных компьютеров, потребовалась альтернатива OS/2 ЕЕ. Ответом Microsoft стали покупка лицензии на СУБД компании Sybase, разработанную для VAX, и перенос этой СУБД в систему OS/2. В январе 1988 года Microsoft и AshtonTate (в то время лидер рынка баз данных для персональных компьютеров со своей dBASE) неожиданно объявили, что они будут совместно продавать новую СУБД, получившую название SQL Server. Компания Microsoft станет поставлять SQL Server вместе с OS/2 производителям компьютеров, а компания AshtonTate займется распространением SQL
Server по розничным каналам пользователям персональных
- 22 -
компьютеров. В сентябре 1989 года компания Lotus Development (еще один член большой тройки производителей программного обеспечения для персональных компьютеров того времени) внесла свой вклад в SQL Server, сделав инвестицию в компанию Sybase. В том же году компания AshtonTate отказалась от исключительных прав на распространение этой СУБД и продала свою долю компании Lotus.
2.4.9. SQL, хранилища данных и интеллектуальные ресурсы предприятия
Несколько лет усилий по внедрению технологии SQL в сферу разработки OLTP-приложений сделали свое дело, и реляционные базы данных стали цениться не только за удобство выполнения запросов и поддержку принятия решений. Тесты производительности и отчаянное соперничество между ведущими СУБД переместились в область простых транзакций, таких как добавление новых заказов в базу данных или определение баланса счетов клиента. Благодаря мощи реляционной модели те же базы данных, которые используются для выполнения текущих деловых операций, могут служить и для анализа растущих объемов накапливаемых данных. На профессиональных конференциях менеджеров информационных служб предприятий часто можно было услышать о том, что накопленные деловые данные (разумеется, хранящиеся в реляционных базах данных) должны рассматриваться как один из ценнейших активов предприятия и служить повышению эффективности принятия деловых решений.
Хотя теоретически реляционные базы данных без труда можно использовать и для оперативной обработки транзакций, и для поддержки принятия решений, на практике возникает ряд очень важных проблем. Рабочая нагрузка OLTP-систем состоит из множества коротких транзакций, выполняемых с большой частотой, причем важным фактором является малое время реакции системы. В противоположность этому запросы, связанные с принятием решений (например, "Какова средняя стоимость заказов для данного региона?" или "Насколько увеличился сбыт продукции по сравнению с аналогичным периодом прошлого года?"), могут требовать сканирования огромных таблиц и выполняться минутами или даже часами. Если экономист-аналитик попытается выполнить подобный запрос во время пика деловых транзакций, это может вызвать серьезное снижение производительности всей системы, что для оперативной обработки транзакций просто недопустимо. Еще одну проблему составляет размещение данных, необходимых для получения ответов на вопросы из области делового анализа: они могут быть
- 23 -
распределены между многими базами данных, причем, как правило, еще и поддерживаемыми разными СУБД и на разных компьютерных платформах.
Необходимость в полноценном использовании информационного потенциала предприятия, т.е. накопленных им данных, а также практические проблемы, связанные с производительностью OLTPсистем, породили новое технологическое решение, получившее название "хранилища данных" (data warehouses). Бизнес-данные извлекаются из OLTP-систем предприятия, форматируются, проверяются и помещаются в отдельную базу данных, предназначенную исключительно для делового анализа ("хранилище"). Извлечение и форматирование данных можно выполнять на периодической основе в пакетном режиме во время наименьшей загрузки системы. В идеале из транзакционных баз данных извлекаются только новые и измененные данные, что позволяет сократить общее количество данных, обрабатываемых во время ежемесячной, еженедельной или ежедневной операции обновления хранилища. Таким образом, длительные запросы, связанные с деловым анализом, адресуются только к хранилищу данных и не требуют участия систем оперативной обработки транзакций.
Благодаря своей гибкости в обработке запросов, реляционные СУБД идеально подходили для организации хранилищ данных. Появились новые компании, взявшиеся за разработку программных средств для извлечения данных из OLTP-систем, их преобразования, загрузки в хранилище и последующего выполнения запросов к хранилищу. Не тратили времени зря и производители СУБД, сконцентрировавшие свое внимание на типичных запросах делового анализа. Эти запросы, как правило, бывают большими и сложными, как, например, анализ десятков или сотен миллионов отдельных операций оплаты товара для выявления наиболее распространенных схем оплаты, и часто связаны с обработкой хронологических данных — скажем, анализ ежемесячного изменения объема продаж или доли компании в своем сегменте рынка. Кроме того, в таких запросах чаще всего фигурируют статистические результаты — суммарный объем продаж, средняя стоимость заказов, процент роста и т.п., а не отдельные элементы данных.
2.4.10. SQL и интернет-приложения
В конце 1990-х годов основной движущей силой развития Интернета стал Веб. Первоначально Веб использовался для распространения информации в форме текста и графики и практически
