Объектно-ориентированные базы данных
Объектно-ориентированная база данных (ООБД) позволяет программистам, которые работают с языками третьего поколения, интерпретировать все свои информационные сущности как объекты, хранящиеся в оперативной памяти. Дополнительный интерфейсный уровень абстракции обеспечивает перехват запросов, обращающихся к тем частям базы данных, которые находятся в постоянном хранилище на диске. Изменения, вносимые в объекты, оптимальным образом переносятся из памяти на диск.
Преимуществом ООБД является упрощенный код. Приложения получают возможность интерпретировать данные в контексте того языка программирования, на котором они написаны. Реляционная база данных возвращает значения всех полей в текстовом виде, а затем они приводятся к локальным типам данных. В ООБД этот этап ликвидирован. Методы манипулирования данными всегда остаются одинаковыми независимо от того, находятся данные на диске или в памяти.
Данные в ООБД способны принять вид любой структуры, которую можно выразить на используемом языке программирования. Отношения между сущностями также могут быть произвольно сложными. ООБД управляет кэш-буфером объектов, перемещая объекты между буфером и дисковым хранилищем по мере необходимости.
С помощью ООБД решаются две проблемы. Во-первых, сложные информационные структуры выражаются в них лучше, чем в реляционных базах данных, а во-вторых, устраняется необходимость транслировать данные из того формата, который поддерживается в СУБД. Например, в реляционной СУБД размерность целых чисел может составлять 11 цифр, а в используемом языке программирования — 16. Программисту придется учитывать эту ситуацию.
Объектно-ориентированные СУБД выполняют много дополнительных функций. Это окупается сполна, если отношения между данными очень сложны. В таком случае производительность ООБД оказывается выше, чем у реляционных СУБД. Если же данные менее сложны, дополнительные функции оказываются избыточными. В объектной модели данных поддерживаются нерегламентированные запросы, но языком их составления не обязательно является SQL. Логическое представление данных может не соответствовать реляционной модели, поэтому применение языка SQL станет бессмысленным. Зачастую удобнее обрабатывать объекты в памяти, выполняя соответствующие виды поиска.
Большим недостатком объектно-ориентированных баз данных является их тесная связь с применяемым языком программирования. К данным, хранящимся в реляционной СУБД, могут обращаться любые приложения, тогда как, к примеру, Java-объект, помещенный в ООБД, будет представлять интерес лишь для приложений, написанных на Java.
Объектно-реляционные базы данных
Объектно-реляционные СУБД объединяют в себе черты реляционной и объектной моделей. Их возникновение объясняется тем, что реляционные базы данных хорошо работают со встроенными типами данных и гораздо хуже — с пользовательскими, нестандартными. Когда появляется новый важный тип данных, приходится либо включать его поддержку в СУБД, либо заставлять программиста самостоятельно управлять данными в приложении.
Не всякую информацию имеет смысл интерпретировать в виде цепочек символов или цифр. Представим себе музыкальную базу данных. Песню, закодированную в виде аудиофайла, можно поместить в текстовое поле большого размера, но как в таком случае будет осуществляться текстовый поиск?
Перестройка СУБД с целью включения в нее поддержки нового типа данных — не лучший выход из положения. Вместо этого объектно-реляционная СУБД позволяет загружать код, предназначенный для обработки "нетипичных" данных. Таким образом, база данных сохраняет свою табличную структуру, но способ обработки некоторых полей таблиц определяется извне, т.е. программистом.
РБД состоит из трех основных частей: клиентов, модуля обработки транзакций и хранилища данных. Сервер обычно берет на себя задачи обработки транзакций и хранения данных, хотя в полностью распределенной базе данных за решение этих задач отвечают разные аппаратные компоненты. Обратимся к рис 12.2. Здесь три клиента взаимодействуют с двумя модулями обработки транзакций, которые, в свою очередь, работают с двумя хранилищами. Клиенты посылают свои запросы модулям, а те определяют, в каком из хранилищ находятся требуемые данные.
Рис. 12.2. Распределенные серверы
В идеальном случае, клиенты не знают, является система распределенной или нет. Они лишь посылают ей запросы, а система возвращает клиентам результаты этих запросов. Как она это делает, клиентов не интересует. На практике распределенные базы данных проявляют разную "прозрачность". В крайнем случае РБД хранится на нескольких независимых серверах, а клиентскому приложению приходится выбирать сервер в зависимости от того, какую информацию требуется получить. Это подразумевает, что таблицы, находящиеся на разных серверах, не имеют никаких внутренних связей. Естественно, такая организация РБД лишь изредка оказывается полезной.
Система управления распределенными базами данных, или РСУБД, предоставляет клиентам унифицированный интерфейс доступа к данным, благодаря которому возникает иллюзия единого сервера. Если данные находятся в разных местах, РСУБД посылает запросы и обновления в соответствующие хранилища. В зависимости от того, с каким хранилищем ведется работа, производительность системы может оказаться разной, но, по крайней мере, клиентам не приходится самим заниматься выбором сервера.
Если данные реплицируются между несколькими серверами, клиент в общем случае может предпочесть тот или иной сервер. В подобной схеме все серверы хранят одни и те же данные. Специальный модуль может помогать клиентам в выборе серверов, осуществляя выравнивание нагрузки. РСУБД отвечает за выполнение транзакций в многосерверной среде, но в любой момент времени два сервера не могут быть синхронизированы между собой.
В РБД применяется несколько схем распределения данных. В случае репликации каждый сервер хранит весь объем данных. Для этого требуется, чтобы РСУБД дублировала транзакции, позволяя всем клиентам видеть согласованный образ базы данных. В случае несимметричного разделения данных выбирается уровень сегментации. На самом высоком уровне расщеплению подвергаются отдельные базы данных, но не таблицы. Каждая таблица целиком находится в каком-то одном месте. На более низком уровне таблицы расщепляются по строкам или столбцам. Например, при горизонтальном расщеплении отдельные подмножества записей помещаются в разные хранилища, а при вертикальном расщеплении подмножества формируются на основании столбцов.
Основные характеристики MySQL
Клиентская программа MySQL представляет собой утилиту командной строки. Эта программа подключается к серверу по сети. Команды, выполняемые сервером, обычно связаны с чтением и записью данных на жестком диске.
Клиентские программы могут работать не только в режиме командной строки. Есть и графические клиенты, например MySQL GUI, PhpMyAdmin и др. Но они – тема отдельного курса.
MySQL взаимодействует с базой данных на языке, называемом SQL (Structured Query Language — язык структурированных запросов).
SQL предназначен для манипуляции данными, которые хранятся в Системах управления реляционными базами данных (RDBMS). SQL имеет команды, с помощью которых данные можно извлекать, сортировать, обновлять, удалять и добавлять. Стандарты языка SQL определяет ANSI (American National Standards Institute). В настоящее время действует стандарт, принятый в 2003 году (SQL-3).
SQL можно использовать с такими RDBMS как MySQL, mSQL, PostgreSQL, Oracle, Microsoft SQL Server, Access, Sybase, Ingres. Эти системы RDBMS поддерживают все важные и общепринятые операторы SQL, однако каждая из них имеет множество своих собственных патентованных операторов и расширений.
SQL является общим языком запросов для нескольких баз данных различных типов. Данный курс рассматривает систему MySQL, которая является RDBMS c открытым исходным кодом, доступной для загрузки на сайте MySQL.com.
Вот как характеризуют MySQL её разработчики.
MySQL - это система управления базами данных.
База данных представляет собой структурированную совокупность данных. Эти данные могут быть любыми - от простого списка предстоящих покупок до перечня экспонатов картинной галереи или огромного количества информации в корпоративной сети. Для записи, выборки и обработки данных, хранящихся в компьютерной базе данных, необходима система управления базой данных, каковой и является ПО MySQL. Поскольку компьютеры замечательно справляются с обработкой больших объемов данных, управление базами данных играет центральную роль в вычислениях. Реализовано такое управление может быть по-разному - как в виде отдельных утилит, так и в виде кода, входящего в состав других приложений.
MySQL - это система управления реляционными базами данных.
В реляционной базе данные хранятся в отдельных таблицах, благодаря чему достигается выигрыш в скорости и гибкости. Таблицы связываются между собой при помощи отношений, благодаря чему обеспечивается возможность объединять при выполнении запроса данные из нескольких таблиц. SQL как часть системы MySQL можно охарактеризовать как язык структурированных запросов плюс наиболее распространенный стандартный язык, используемый для доступа к базам данных.
Программное обеспечение MySQL - это ПО с открытым кодом.
ПО с открытым кодом означает, что применять и модифицировать его может любой желающий. Такое ПО можно получать по Internet и использовать бесплатно. При этом каждый пользователь может изучить исходный код и изменить его в соответствии со своими потребностями.
Технические возможности СУБД MySQL
ПО MySQL является системой клиент-сервер, которая содержит многопоточный SQL-сервер, обеспечивающий поддержку различных вычислительных машин баз данных, а также несколько различных клиентских программ и библиотек, средства администрирования и широкий спектр программных интерфейсов (API).
Безопасность
Система безопасности основана на привилегиях и паролях с возможностью верификации с удаленного компьютера, за счет чего обеспечивается гибкость и безопасность. Пароли при передаче по сети при соединении с сервером шифруются. Клиенты могут соединяться с MySQL, используя сокеты TCP/IP, сокеты Unix или именованные каналы (named pipes, под NT)
Вместимость данных
Начиная с MySQL версии 3.23, где используется новый тип таблиц, максимальный размер таблицы доведен до 8 миллионов терабайт (263 bytes). Однако следует заметить, что операционные системы имеют свои собственные ограничения по размерам файлов. Ниже приведено несколько примеров:
- 32-разрядная Linux-Intel – размер таблицы 4 Гб.
- Solaris 2.7 Intel - 4 Гб
- Solaris 2.7 UltraSPARC - 512 Гб
- WindowsXP - 4 Гб
Как можно видеть, размер таблицы в базе данных MySQL обычно лимитируется операционной системой. По умолчанию MySQL-таблицы имеют максимальный размер около 4 Гб. Для любой таблицы можно проверить/определить ее максимальный размер с помощью команд SHOW TABLE STATUS или myisamchk -dv table_name. Если большая таблица предназначена только для чтения, можно воспользоваться myisampack, чтобы слить несколько таблиц в одну и сжать ее. Обычно myisampack ужимает таблицу по крайней мере на 50%, поэтому в результате можно получить очень большие таблицы.