Базовым требованием к реляционным СУБД является наличие мощного и в тоже время простого языка SQL (Structured Query Language), позволяющего выполнять все необходимые пользователям операции. К достоинствам языка SQL - относится наличие международных стандартов. Эти стандарты полностью поддерживаются практически во всех современных коммерческих реляционных СУБД.

2.1.2 Объектно-ориентированные СУБД

Разработка систем объектно-ориентированных баз данных началась в середине 80-х годов в связи с необходимостью удовлетворения требований приложений, отличных от тех, которые обслуживаются системами реляционных баз данных [16].

Любая сущность реального мира в объектно-ориентированной модели моделируется в виде объекта. Любой объект при своем создании получает генерируемый системой уникальный идентификатор, который связан с объектом во все время его существования и не меняется при изменении состояния объекта.

Каждый объект характеризуется состоянием и поведением. Состояние объекта - набор значений его атрибутов. Поведение объекта - набор методов (программный код), оперирующих состоянием объекта. Значение атрибута объекта - это тоже некоторый объект или множество объектов. Взаимодействие между объектами производится на основе передачи сообщений и выполнении соответствующих методов.

Множество объектов с одним и тем же набором атрибутов и методов образует класс объектов. Класс, объекты которого могут служить значениями атрибутов объектов другого класса, называется доменом этого атрибута. Допускается порождение нового класса на основе уже существующего класса - наследование. В этом случае новый класс, называемый подклассом существующего класса (суперкласса), наследует все атрибуты и методы суперкласса. В подклассе, кроме того, могут быть определены дополнительные атрибуты и методы. Различаются случаи простого и множественного наследования. В первом случае подкласс может определяться только на основе одного суперкласса, во втором случае суперклассов может быть несколько. Если в системе поддерживается единичное наследование классов, набор классов образует древовидную иерархию. При поддержании множественного наследования классы связаны в ориентированный граф [20].

В настоящее время на рынке представлено достаточно много систем ООБД. Однако, несмотря на то, что объектная ориентация дает возможность более непосредственно представлять и моделировать проблемы реального мира, на сегодняшний день недостатков в системах ООБД явно больше, чем достоинств. Основные трудности объектно-ориентированного моделирования данных проистекают из того, что развитого математического аппарата, на который могла бы опираться общая объектно-ориентированная модель данных, не существует.

2.1.3 Объектно-реляционные СУБД

Реляционные СУБД, в отличие от объектно-ориентированных СУБД, имеют реально работающие стандарты - стандарты на язык запросов SQL. Кроме того, существует огромная база заказчиков, которые пока не готовы отказаться от реляционной технологии. Поэтому производители реляционных СУБД пошли по пути внедрения объектной технологии в отработанную и популярную технологию реляционных СУБД. Эта модель является частью последнего стандарта SQL, называемого SQL-99 (или SQL:1999, а также SQL3), и представляет собой вариант расширения обычной реляционной модели за счет формализации многих общепринятых концепций объектно-ориентированного проектирования. Указанный стандарт служит основой для построения объектно-реляционных систем баз данных [16].

Основная идея объектно-реляционного подхода - это допущение использовать в качестве атрибутов не только простые, атомарные типы данных, но и абстрактные типы данных. Кроме того, предполагается реализовать возможность наследования типов и данных. Технология абстрактных типов данных предполагает:

* инкапсуляцию (сокрытие деталей реализации внутри типа);

* полиморфизм (применимость одной операции к разным типам и разный способ вычисления в зависимости от типа);

* позднее связывание (определение реального типа объекта в момент исполнения);

* расширяемость (возможность определить новый тип);

* наследуемость типов (возможность определить новый тип на основе существующего);

Данное предложение, формально говоря, противоречит концепции реляционных СУБД. Первая нормальная форма требует, чтобы значения атрибутов были только атомарными. Однако, если ввести модифицированную первую нормальную форму, в которой допускалась бы неатомарность атрибутов, то все последующие выводы и рассуждения реляционной теории можно будет приложить и к модифицированной первой нормальной форме. Атомарность или неатомарность атрибутов явным образом нигде не используется, поэтому все выводы о полноте такой модели останутся верными.

Итак, объектно-реляционный подход представляет собой расширение классических реляционных СУБД, базирующихся на языке SQL. Язык SQL и, соответственно, реляционная модель, расширяются возможностью вводить абстрактные типы данных и организовывать иерархию типов и данных. Следовательно, обеспечиваются все требования, ассоциируемые с объектно-ориентированной технологией, но при этом обеспечивается совместимость со старыми приложениями, инструментами и технологиями.

2.2 Существующие технологии

2.2.1 Генерации SQL скрипта структуры БД

Программа (или script) на языке SQL представляет собой простой текстовый файл. Написанный SQL-скрипт запускаем через WI_SQL (IB_SQL). Преимущество SQL скрипта не только в его простоте. Во-первых, что все действия фиксируются, как в нормальной программе, второе - WI_SQL записывает в отчет ошибки выполнения SQL команд. И в-третьих, пока проект находится на стадии идеи, не требуется разработка каких-либо дополнительных средств.

Рисунок 6 Структура БД

Для того чтобы запустить программу с сервером MSSQL необходимо уже иметь настроенный MSSQL и базу данных.

В этой базе данных запустить следующий SQL script (рис.6):

if exists (select * from dbo.sysobjects where id = object_id(N'[dbo].[FK_A_Detail_A_Master]') and OBJECTPROPERTY(id, N'IsForeignKey') = 1)

ALTER TABLE [dbo].[A_Detail] DROP CONSTRAINT FK_A_Detail_A_Master

GO

if exists (select * from dbo.sysobjects where id = object_id(N'[dbo].[FK_A_Master_A_MasterName]') and OBJECTPROPERTY(id, N'IsForeignKey') = 1)

ALTER TABLE [dbo].[A_Master] DROP CONSTRAINT FK_A_Master_A_MasterName

GO

if exists (select * from dbo.sysobjects where id = object_id(N'[dbo].[A_Detail]') and OBJECTPROPERTY(id, N'IsUserTable') = 1)

drop table [dbo].[A_Detail]

GO

if exists (select * from dbo.sysobjects where id = object_id(N'[dbo].[A_Master]') and OBJECTPROPERTY(id, N'IsUserTable') = 1)

drop table [dbo].[A_Master]

GO

if exists (select * from dbo.sysobjects where id = object_id(N'[dbo].[A_MasterName]') and OBJECTPROPERTY(id, N'IsUserTable') = 1)

drop table [dbo].[A_MasterName]

GO

CREATE TABLE [dbo].[A_Detail] (

[A_Detail_ID] [int] IDENTITY (1, 1) NOT NULL ,

[A_Master_ID] [int] NOT NULL ,

[A_DetailData] [varchar] (50) COLLATE Cyrillic_General_CI_AI NOT NULL ,

[A_DetailSM] [float] NOT NULL

) ON [PRIMARY]

GO

CREATE TABLE [dbo].[A_Master] (

[A_Master_ID] [int] IDENTITY (1, 1) NOT NULL ,

[A_MasterCod] [varchar] (20) COLLATE Cyrillic_General_CI_AI NOT NULL ,

[A_MasterName_ID] [int] NOT NULL ,

[A_MasterName_ID1] [int] NOT NULL,

[Perc] [float] NOT NULL

) ON [PRIMARY]

GO

CREATE TABLE [dbo].[A_MasterName] (

[A_MasterName_ID] [int] IDENTITY (1, 1) NOT NULL ,

[A_MasterName] [varchar] (50) COLLATE Cyrillic_General_CI_AI NOT NULL

) ON [PRIMARY]

GO

ALTER TABLE [dbo].[A_Master] WITH NOCHECK ADD

CONSTRAINT [PK_A_Master] PRIMARY KEY CLUSTERED

(

[A_Master_ID]

) ON [PRIMARY]

GO

ALTER TABLE [dbo].[A_MasterName] WITH NOCHECK ADD

CONSTRAINT [PK_A_MasterName] PRIMARY KEY CLUSTERED

(

[A_MasterName_ID]

) ON [PRIMARY]

GO

ALTER TABLE [dbo].[A_Master] WITH NOCHECK ADD

CONSTRAINT [IX_A_Master] UNIQUE NONCLUSTERED

(

[A_MasterCod]

) ON [PRIMARY]

GO

ALTER TABLE [dbo].[A_MasterName] WITH NOCHECK ADD

CONSTRAINT [IX_A_MasterName] UNIQUE NONCLUSTERED

(

[A_MasterName]

) ON [PRIMARY]

GO

ALTER TABLE [dbo].[A_Detail] ADD

CONSTRAINT [FK_A_Detail_A_Master] FOREIGN KEY

(

[A_Master_ID]

) REFERENCES [dbo].[A_Master] (

[A_Master_ID]

)

GO

ALTER TABLE [dbo].[A_Master] ADD

CONSTRAINT [FK_A_Master_A_MasterName] FOREIGN KEY

(

[A_MasterName_ID]

) REFERENCES [dbo].[A_MasterName] (

[A_MasterName_ID]

)

GO

ALTER TABLE [dbo].[A_Master] ADD

CONSTRAINT [FK_A_Master_A_MasterName1] FOREIGN KEY

(

[A_MasterName_ID1]

) REFERENCES [dbo].[A_MasterName] (

[A_MasterName_ID]

)

GO

Приведённый SQL скрипт позволяет создать структуру базы данных с таблицами, полями, ключами. Создание связей и создание таблиц. Можно видеть, что данные в одной таблице являются ключами в другой таблице.

2.2.2 Microsoft SQL Server 2005

Microsoft SQL Server 2005- это законченное решение для управления и анализа данных, позволяющее оперативно развертывать масштабируемые Web-приложения нового поколения. SQL Server 2005 -- ключевой компонент поддержки электронной коммерции, интерактивных деловых приложений и хранилищ данных, обеспечивающий масштабируемость, необходимую для поддержки развивающихся, динамических сред. В SQL Server 2005 предусмотрена широчайшая поддержка ХМL (Extensible Markup Language) и других форматов, функций производительности и доступности, гарантирующих своевременное решение поставленных задач, а также развитой функциональности управления и настройки, позволяющей автоматизировать выполнение рутинных задач и снизить совокупную стоимость владения. Кроме того, SQL Server 2005 в полном объеме использует преимущества Windows 2000, а так же поддерживает до 32 процессоров и до 64 гигабайт (Гб) оперативной памяти. SQL Server 2005 -- это реляционная СУБД, которая использует язык Transact SQL для пересылки сообщений между компьютером клиента и компьютером, на котором работает SQL Server 2005 [26].

В состав SQL Server 2005 входит множество инструментов и функций, упрощающих процесс установки, развертывания, управления и использования баз данных. SQL Server 2005 предоставляет администраторам баз данных полный набор инструментов, необходимых для тонкой настройки SQL Server 2005 в составе промышленных онлайновых систем. SQL Server 2005 также эффективно работает в небольших однопользовательских системах, при этом издержки на администрирование минимальны. Установка или обновление SQL Server 2005 происходит под управлением приложения, которое направляет действия пользователя при вводе сведений, необходимых программе установки. Программа установки автоматически определяет наличие ранней версии SQL Server. После завершения установки можно запустить мастер обновления (SQL Server 2005 Upgrade wizard), под руководством которого будет быстро выполнен процесс обновления. Таким образом, весь процесс установки или обновления завершается быстро, причем пользователю приходится вводить минимум информации [27].

Механизм баз данных SQL Server 2005 представляет собой надежный сервер, способный управлять базами данных терабайтного объема, к которым одновременно обращаются тысячи пользователей. В то же время при работе с параметрами по умолчанию SQL Server 2005 поддерживает такие функции, как динамическая самонастройка. SQL Server 2005 автоматически и динамически меняет свою конфигурацию в процессе работы. По мере роста числа пользователей, подключенных к SQL Server 2005, он может динамически выделять необходимые ресурсы, например память. При снижении загруженности SQL Server 2005 освобождает ресурсы и возвращает их системе. Если на сервере одновременно запускаются другие приложения, SQL Server 2005 обнаружит выделение для них дополнительной виртуальной памяти и уменьшит объем используемой им виртуальной памяти, чтобы снизить издержки на подкачку страниц. SQL Server 2005 также способен автоматически увеличивать или уменьшать размер базы данных по мере добавления или удаления информации. Некоторые функции SQL Server 2005 увеличивают масштабируемость системы. Например, SQL Server 2005 динамически регулирует степень дробления блокировок для каждой таблицы, на которую ссылается запрос, в него также входит оптимизированная поддержка высокоскоростных операций для больших объемов данных. Кроме того, SQL Server 2005 способен планировать параллельное исполнение, при котором обработка оператора SQL разделяется на несколько частей. Каждая часть может быть выполнена на отдельном процессоре, в этом случае формирование полного результирующего набора осуществляется быстрее, чем в том случае, когда отдельные части операторов выполняются последовательно [26, 28].

Доступны различные редакции SQL Server 2005, способные удовлетворить самые разные требования заказчиков (организаций и отдельных лиц) к производительности, исполняющей среде и стоимости [28].

Enterprise Edition. Эта редакция -- полный вариант SQL Server, наиболее часто предлагаемый организациям. Enterprise Edition отличается развитыми возможностями масштабируемости и надежности, необходимыми для решения важных задач интерактивного ведения бизнеса и Интернет-приложений. Эта редакция в полном объеме использует преимущества наиболее совершенного аппаратного обеспечения, поддерживая до 32 процессоров и 64 Гб ОЗУ. Кроме того, SQL Server 2005 Enterprise Edition включает дополнительные функции анализа.

Standard Edition. Этот вариант могут позволить себе средние и небольшие организации, которым не требуются сложные возможности масштабируемости и доступности, а также полный набор функций анализа, которые имеются в SQL Server 2005 Enterprise Edition. Standard Edition применяют в многопроцессорных системах, в которых установлено до 4 процессоров и до 2 Гб ОЗУ.

Personal Edition. В эту редакцию входит полный набор инструментов управления и большая часть функциональности Standard Edition, но она оптимизирована для персонального использования. Personal Edition поддерживает двухпроцессорные системы. Хотя эта редакция поддерживает базы данных любого объема, ее производительность настроена для одиночных пользователей и небольших рабочих групп: она снижается при загруженности, возникающей при одновременной работе более чем пяти пользователей.

Desktop Engine (MSDE). В эту редакцию входят базовые функции механизма баз данных SQL Server 2005, однако не входят пользовательский интерфейс, управляющие инструменты, функции анализа, лицензии на доступ клиентов, библиотеки разработчика и электронная документация. Здесь также ограничен размер базы данных и уровень загруженности при работе с пользователями. Редакция Desktop Engine требует меньше всего ресурсов по сравнению с остальными редакциями SQL Server 2005, поэтому она идеально подходит для реализации автономного хранилища данных.

Windows CE Edition. Эта редакция представляет собой версию SQL Server 2005 для устройств под управлением Windows CE. Она программно совместима с другими редакциями SQL Server 2005. Это позволяет разработчикам с помощью уже имеющихся у них навыков и приложений расширять функциональность реляционного хранилища данных решениями, работающими на новых классах устройств.

SQL Server 2005 состоит из ряда компонентов, которые формируют полнофункциональную реляционную СУБД [27].

Репликация SQL Server 2005 позволяет поддерживать несколько копий данных на различных компьютерах с целью повышения общей производительности системы, а также обеспечивает поддержку синхронизации всех копий.

Репликация -- важная и мощная технология распределения данных и некоторых типов объектов баз данных (хранимых процедур, представлений и пользовательских функций) по всему предприятию. В репликации SQL Server используется принцип "публикации и подписки". Издатель (владелец) данных, подлежащих репликации, определяет статьи (аналогичные таблицам базы данных), которые надо сделать доступными для подписчиков (или для адресов, получающих копии оригинальной публикации) [26].

Data Transformation Services (DTS). Многим организациям для более эффективного принятия решений требуется централизация данных. Однако данные можно хранить в самых разнообразных форматах и в нескольких различных местах. DTS в SQL Server позволяет создавать хранилища и киоски данных путем интерактивного или автоматического импорта и передачи данных из нескольких источников по расписанию. DTS SQL Server 2005 существенно повышает эффективность процесса создания хранилищ данных для оперативной аналитической обработки (Online Analytical Processing, OLAP). Кроме того, он предоставляет средства для тонкой настройки обширных баз данных для оперативной обработки транзакций (Online Transaction Processing, OLTP), в результате чего можно увеличить число одновременно работающих пользователей, активно добавляющих и модифицирующих данные. Структура баз данных OLTP такова, что они регистрируют подробности каждой транзакции. SQL поддерживает извлечение данных из одного источника и выполнение сложных преобразований с последующим сохранением итоговых преобразованных данных в другом источнике данных. Этот компонент в значительной степени упрощает процесс извлечения данных из нескольких систем OLTP и создания на основе извлеченных данных хранилища или киоска данных для OLAP.

Analysis Services предоставляет инструменты для анализа данных, которые находятся в хранилищах и киосках данных. В систему Analysis Services входит сервер, управляющий многомерными массивами, предназначенных для анализа. Он обеспечивает клиенту быстрый доступ к данным массива. Чтобы быстро выдавать ответы на сложные аналитические запросы, Analysis Services организует данные из хранилища в кубические массивы с помощью предварительно вычисленных агрегированных данных.

English Query помогает создавать приложения, способные автоматически настраиваться в соответствии со специальными вопросами, которые задают пользователи. Администратор определяет для обработчика English Query все логические связи между таблицами и столбцами базы данных. Затем пользовательское приложение может вывести специальное окно, в котором пользователю достаточно набрать символьную строку с вопросом (записанным на английском языке), касающимся данных в базе. Приложение передает эту строку обработчику English Query, который анализирует ее с учетом связей, определенных между таблицами. После этого English Query возвращает приложению SQL-запрос, при исполнении которого будет получен ответ на заданный пользователем вопрос. Посредством English Query разработчики могут преобразовывать реляционные базы данных в приложения English Query, которые позволяют конечным пользователям вместо формирования запроса с помощью оператора SQL, задавать вопросы на английском языке [26].

MetaData Services. Службы MetaData Services из SQL Server обеспечивают хранение и управление метаданными информационных систем и приложений. Эта технология выполняет функции концентратора определений данных и компонентов, моделей разработки и развертывания, программных компонентов, предназначенных для повторного использования, и описаний хранилищ данных.

Books Online - это электронная документация, которая поставляется с SQL Server 2000 и представляет собой набор справочных файлов в формате НТМL, для просмотра которых необходим Microsoft Internet Explorer версии 5.0 или более поздней.

В состав SQL Server 2005 входит множество утилит. Они предназначены для пользователей, программистов и администраторов и позволяют решать широкий круг задач, в том числе [28]:

* администрировать и конфигурировать SQL Server;

* определять информацию каталога для копии SQL Server;

* конструировать и тестировать запросы;

* копировать, импортировать, экспортировать и преобразовывать данные;

* выводить диагностическую информацию;

* запускать и останавливать SQL Server.

Информация обо всех инструментах подробно описана в Books Online.

SQL Server Enterprise Manager основной инструмент администрирования SQL Server 2005, позволяющий решать ряд административных задач:

* определять группы серверов, работающих под управлением SQL Server;

* регистрировать отдельные серверы в группе;

* настраивать любые параметры SQL Server для всех зарегистрированных серверов;

* определять и исполнять все административные задачи SQL Server на каждом зарегистрированном сервере;

* интерактивно конструировать и тестировать операторы SQL, пакеты и сценарии, вызывая SQL Query Analyzer;

* вызывать различные мастера SQL Server.

SQL Server Agent отвечает за решение следующих задач:

* запуск заданий SQL Server, запланированных для исполнения в определенное время или по истечении определенного периода времени;

* определение особых условий, при наступлении которых необходимо выполнить заданное администратором действие, например предупредить кого-нибудь, отправив сообщение на пейджер или по электронной почте, или запустить задачу, соответствующую этим условиям;

* запуск определенных администраторами задач, выполняющих репликацию.

SQL Profiler -- это инструмент для записи событий SQL Server 2005. События сохраняются в файле трассировки, который впоследствии можно проанализировать или использовать для повтора некоторой последовательности действий при диагностировании возникшей проблемы. SQL Profiler применяется для:

* пошагового исполнения проблемных запросов и определения источника проблемы;

* поиска и диагностики медленных запросов;

* записи последовательностей SQL-операторов, приводящих к возникновению проблем;

* мониторинга производительности SQL Server и регулирования его загруженности.

SQL Profiler также поддерживает аудит действий, выполненных с экземплярами SQL Server. Информация о действиях, имеющих отношение к безопасности, сохраняется для последующего просмотра администратором, отвечающим за безопасность [26].

Client Network используется для управления клиентскими библиотеками Net-Libraries и определения псевдонимов серверов. Большинству пользователей утилита Client Network никогда не понадобится. Для подключения к SQL Server 2005 им достаточно указать сетевое имя сервера, на котором работает SQL Server, и (что не обязательно) имя экземпляра SQL Server.

Server Network Utility. Утилита Server Network применяется для управления серверными библиотеками Net-Libraries, а также позволяет задавать:

* стеки сетевых протоколов, используемые экземпляром SQL Server 2005 для прослушивания клиентских запросов;

* последовательность, в которой серверные библиотеки Net-Libraries определяют, не устанавливает ли приложение соединение;

* новые сетевые адреса для прослушивания запросов экземпляром SQL Server 2005.

Большинству администраторов утилита Server Network также никогда не понадобится. Они могут задать серверные библиотеки Net-Libraries во время установки сервера [28].

SQL Server Service Manager предназначен для запуска, остановки и приостановки серверных компонентов SQL Server 2005. Эти компоненты работают как службы в Microsoft Windows NT или Windows 2000, а в Windows 95 и Windows 98 - как отдельные исполняемые программы.

Окно Service Manager может быть скрыто и представлено значком в системной области панели задач. Чтобы вывести меню со списком задач, которые поддерживает Service Manager, необходимо щелкнуть правой кнопкой значок на панели задач [28].

SQL Query Analyzer - это инструмент, предназначенный для решения множества различных задач:

* создания запросов и сценариев SQL, а также исполнения их с базами данных SQL Server;

* создания часто используемых объектов баз данных в стандартных сценариях;

* копирования существующих объектов баз данных;

* исполнения хранимых процедур без задания их параметров;

* отладки хранимых процедур;

* отладки запросов, имеющих проблемы с производительностью;

* поиска объектов в базах данных, а также просмотра и работы с объектами;

* добавления, обновления и удаления строк в таблице;

* определения комбинаций клавиш для запуска часто используемых запросов;

* добавления часто используемых команд в меню Tools. Встроенные мастера. В состав SQL Server 2005 входит несколько мастеров, помогающих администраторам и программистам решать сложные административные задачи, а также всем пользователям просматривать и модифицировать информацию в базах данных SQL Server. Подробное описание этих мастеров хранится в SQL Server Books Online.

2.2.3 SQL-запросы

Если пользователю необходимо получить информацию из базы данных, он запрашивает ее у СУБД с помощью SQL. СУБД обрабатывает запрос, находит требуемые данные и посылает их пользователю. Процесс запрашивания данных и получения результата называется запросом к базе данных; отсюда и название - структурированный язык запросов.

Достоинства SQL

· независимость от конкретных СУБД;

Все ведущие поставщики СУБД используют SQL, и ни одна новая СУБД, не поддерживающая SQL, не может рассчитывать на успех. Реляционную базу данных и программы, которые с ней работают, можно перенести с одной СУБД на другую с минимальными доработками и переподготовкой персонала. Программные средства, входящие в состав СУБД для персональных компьютеров, такие как программы для создания запросов, генераторы отчетов и генераторы приложений, работают с реляционными базами данных многих типов. Таким образом, SQL обеспечивает независимость от конкретных СУБД, что является одной из наиболее важных причин его популярности.

· переносимость с одной вычислительной системы на другую;

Реляционные СУБД выполняются на различных вычислительных системах: от мэйнфреймов и систем среднего уровня до персональных компьютеров, рабочих станций, различных специализированных серверов. Они функционируют на отдельных компьютерах, в локальных и корпоративных сетях и Интернете. Приложения, созданные с помощью SQL и рассчитанные на однопользовательские системы или серверные системы масштаба подразделений (рабочих групп), по мере своего развития могут быть перенесены в более крупные системы. Наконец, информация из корпоративных реляционных баз данных может быть загружена в базы данных отдельных подразделений или в персональные базы данных пользователей.

· наличие стандартов;

Официальный стандарт языка SQL был опубликован Американским национальным институтом стандартов (American National Standards Institute - ANSI) и Международной организацией по стандартизации (International Standards Organization - ISO) в 1986 году, расширен в 1989 году, а затем - в 1992 и 1999 годах. Кроме того, SQL является федеральным стандартом США в области обработки информации (FIPS - Federal Information Processing Standard) и, следовательно, соответствие ему является одним из основных требований, содержащихся в больших правительственных контрактах на разработки в компьютерной промышленности. В течение последних десяти лет многие другие международные, правительственные и промышленные группы вносили свой вклад в стандартизацию различных составляющих SQL, таких как интерфейсы программирования и объектно-ориентированные расширения. Со временем многие из подобных инициатив стали составной частью стандарта ANSI/ISO. Все эти стандарты служат как бы официальной печатью, одобряющей SQL, и ускорили завоевание им рынка.

· поддержка со стороны компании Microsoft (протокол ODBC);

Компания Microsoft рассматривает подсистему доступа к базам данных как важную часть своей операционной системы Windows. Стандартом этой компании по обеспечению доступа к базам данных является протокол ODBC (Open Database Connectivity - открытый доступ к базам данных) - программный интерфейс, основанный на SQL. Протокол ODBC поддерживается наиболее распространенными Windows-приложениями (электронными таблицами, текстовыми редакторами, базами данных и т. п.), разработанными как самой компанией Microsoft, так и другими ведущими поставщиками. Поддержка ODBC обеспечивается также всеми ведущими реляционными СУБД. Позднее Microsoft реализовала объектно-ориентированные надстройки над ODBC, в частности технологии OLE DB и ADO. Когда в конце 1980-х компания приступила к превращению системы Windows в жизнеспособную серверную операционную систему, был предложен собственный продукт Microsoft на базе SQL - SQL Server. Сегодня SQL Server остается ведущим продуктом Microsoft и ключевым компонентом ее архитектуры .NET для Web-сервисов.

· реляционная основа;

SQL является языком реляционных баз данных, поэтому он стал популярным тогда, когда популярной стала реляционная модель представления данных. Табличная структура реляционной базы данных интуитивно понятна пользователям, поэтому язык SQL является простым и легким для изучения. Реляционная модель имеет солидный теоретический фундамент, послуживший основой для эволюции и реализации реляционных баз данных. На волне популярности, вызванной ее успехом, SQL стал единственным языком для реляционных баз данных.

· высокоуровневая структура, напоминающая английский язык;

Инструкции SQL выглядят как обычные английские предложения, что упрощает их изучение и понимание. Частично это обусловлено тем, что инструкции SQL описывают данные, которые необходимо получить, а не определяют способ их поиска. Таблицы и столбцы в реляционной базе данных могут иметь длинные описательные имена. В результате большинство инструкций SQL означают именно то, что точно соответствует их именам, поэтому их можно читать как простые, понятные предложения.

· возможность выполнения специальных интерактивных запросов;

SQL является языком интерактивных запросов, который обеспечивает пользователям немедленный доступ к данным. С помощью SQL пользователь может в интерактивном режиме получить ответы на самые сложные запросы в считанные минуты или секунды, тогда как программисту потребовались бы дни или недели, чтобы написать для пользователя соответствующую программу. Из-за того что SQL допускает интерактивное формирование запросов, данные становятся более доступными и могут помочь в принятии решений, делая их более обоснованными.

· обеспечение программного доступа к базам данных;

Программисты пользуются языком SQL, чтобы писать приложения, в которых содержатся обращения к базам данных. Одни и те же инструкции SQL используются как для интерактивного, так и для программного доступа, поэтому части программ, содержащие обращения к базе данных, можно вначале тестировать в интерактивном режиме, а затем встраивать в программу. В традиционных базах данных для программного доступа используются одни программные средства, а для выполнения интерактивных запросов - другие, без какой либо связи между этими двумя режимами доступа.

· возможность различного представления данных;

С помощью SQL создатель базы данных может сделать так, что различные пользователи базы данных будут видеть различные представления ее структуры и содержимого. Например, базу данных можно спроектировать таким образом, что каждый пользователь будет видеть только данные, относящиеся к его подразделению или торговому региону. Кроме того, данные из различных частей базы данных могут быть скомбинированы и представлены пользователю в виде одной простой таблицы. Следовательно, представления можно использовать для усиления защиты базы данных и ее настройки под конкретные требования отдельных пользователей.

· полноценность как языка, предназначенного для работы с базами данных;

Первоначально SQL был задуман как язык интерактивных запросов, но сейчас он вышел далеко за рамки выборки данных. SQL является полноценным и логичным языком, предназначенным для создания базы данных, управления ее защитой, изменения ее содержимого, выборки данных и совместного их использования несколькими пользователями, работающими параллельно. Приемы, освоенные при изучении одного раздела языка, могут затем применяться в других командах, что повышает производительность работы пользователей.

· возможность динамического определения данных;

С помощью SQL можно динамически изменять и расширять структуру базы данных даже в то время, когда пользователи обращаются к ее содержимому. Это большое преимущество перед языками статического определения данных, которые запрещают доступ к базе данных во время изменения ее структуры. Таким образом, SQL обеспечивает максимальную гибкость, так как дает базе данных возможность адаптироваться к изменяющимся требованиям, не прерывая работу приложения, выполняющегося в реальном масштабе времени.

· поддержка архитектуры клиент/сервер.

SQL - естественное средство для реализации приложений клиент/сервер. В этой роли SQL служит связующим звеном между клиентской системой, взаимодействующей с пользователем, и серверной системой, управляющей базой данных, позволяя каждой системе сосредоточиться на выполнении своих функций. Кроме того, SQL дает возможность персональным компьютерам функционировать в качестве клиентов по отношению к сетевым серверам или более крупным базам данных, установленным на мэйнфреймах; это позволяет получать доступ к корпоративным данным из приложений, работающих на персональных компьютерах.

Недостатки SQL

· Несоответствие реляционной модели данных

ь Повторяющиеся строки

ь Неопределённые значения (nulls)

ь Явное указание порядка колонок слева направо

ь Колонки без имени и дублирующиеся имена колонок

ь Отсутствие поддержки свойства

ь Использование указателей

ь Высокая избыточность

· Сложность

Хотя SQL и задумывался как средство работы конечного пользователя, в конце концов, он стал настолько сложным, что превратился в инструмент программиста.

· Отступления от стандартов

Несмотря на наличие международного стандарта ANSI SQL-92, многие компании, занимающиеся разработкой СУБД (например, Oracle, Sybase, Microsoft, MySQL AB, Borland), вносят изменения в язык SQL, применяемый в разрабатываемой СУБД, тем самым отступая от стандарта. Таким образом появляются специфичные для каждой конкретной СУБД диалекты языка SQL. В частности, для управления планом выполнения запроса в некоторые реализации SQL добавлены подсказки.

· Сложность работы с иерархическими структурами

Ранее SQL не предлагал стандартного способа манипуляции древововидными структурами. Некоторые поставщики СУБД предлагали свои решения. Например, Oracle использует выражение "CONNECT BY". В настоящее время в качестве стандарта принята рекурсивная конструкция "WITH".

2.2.4 Средства программного доступа к структуре баз данных

2.2.4.1 OLE DB

При работе с любым приложением обработки данных всегда является актуальным вопрос, как использовать те данные, которые уже были накоплены раньше другими программными средствами и, следовательно, имеют другой формат.

Access позволяет решить эту проблему стандартным способом -- путем импорта существующей таблицы базы данных, рабочего листа электронной таблицы или текстового файла, созданных приложениями MS-DOS или Windows, во внутренний формат базы данных Access (MDB). Естественно, что Access может также экспортировать данные из таблиц базы данных формата MDB в любой формат, из которого можно импортировать данные.

Однако Access является в этом смысле уникальной системой, т. к. она имеет еще один способ использования данных, которые хранятся в других форматах. Система позволяет присоединять таблицы из баз данных других форматов к базе данных Access и работать с ними в исходном формате. После создания связи базы данных с внешней таблицей присоединенную таблицу можно просматривать, изменять ее содержимое, т. е. работать с ней как с внутренней таблицей базы данных Access. При этом другие пользователи могут использовать файл таблицы в своих приложениях.

Помимо файлов баз данных, Access может работать непосредственно с файлами электронных таблиц, текстовыми файлами, документами HTML, адресными книгами или импортировать данные из этих файлов и документов XML.

Для этого используются либо встроенные драйверы ISAM (Index-Sequential Access Method-- Индексно-последовательный метод доступа), либо драйверы ODBC (Open Database Connectivity -- Открытый доступ к данным), либо поставщики данных OLE DB.

Все встроенные драйверы устанавливаются автоматически в процессе инсталляции Access. Из драйверов ODBC в комплект поставки Microsoft Access входят три драйвера-- Microsoft SQL Server ODBC driver (Sqlsrv32.dll), FoxPro ODBC driver (vfpodbc.dll) и Oracle ODBC driver (msorcl32.dll). Кроме того, устанавливаются еще четыре провайдера OLE DB (Microsoft Jet 4.0 OLE DB Provider, Microsoft OLE DB Provider for SQL Server, OLE DB Provider for ODBC Drivers, OLE DB Provider for Oracle).

OLE DB -- набор интерфейсов, основанных на COM, которые позволяют приложениям обращаться к данным, хранимым в разных источниках информации или хранилищах данных с помощью унифицированного доступа. Хотя OLE DB является очень мощным интерфейсом для работы с данными, этот интерфейс является низкоуровневым. Для удобства работы с OLE DB, так же как и для ODBC, была разработана объектная модель, которую назвали ADO (ActiveX Data Objects). Сетевая библиотека для источника данных может быть установлена с помощью параметра Data Sources (ODBC) на панели управления. Установленная сетевая библиотека для одного подключения становится библиотекой, используемой по умолчанию, для всех последующих подключений и для любого подключения без источника данных, которые может использовать приложение.

Рисунок 5 Свойства связи с данными

На рисунке представлен интерфейс приложения, который обеспечивает доступ к целому ряду источников данных.

2.2.4.2 ADO (Active Data Objects)

Благодаря абстракциям OLE DB и объектной структуре объектная модель ADO и ее интерфейсы остаются одними и теми же независимо от типа обрабатываемых данных. Характеристики ADO перечислены в следующем списке.

· Простая объектная модель для потребителей данных OLE DB.

· Может использоваться из VBScript, JScript, Visual Basic, Java, C#, C++.

· Единый стандарт Microsoft для доступа к данным.

· Объекты доступа к данным остаются одними и теми же для всех типов данных OLE DB.

Объектная модель ADO, является надстройкой к объектной модели OLE DB. Соединение (объект Connection) -- это первый объект ADO, который необходимо создать и который является основой для всех остальных. Из соединения разработчик может создать один или несколько наборов записей (объект RecordSet) и одну или несколько команд (объект Command). Все ошибки, которые генерируются в процессе создания любого из этих объектов и работы с ним, ADO будет помещать в специальную коллекцию Errors.

Каждый объект RecordSet имеет коллекцию полей (Fields); каждое поле (объект Field) в этой коллекции соответствует столбцу в наборе записей. Кроме того, каждая команда имеет коллекцию параметров (Parameters), элементы которой представляют переданные команде параметры.

Таблица 1 компоненты, входящие в состав db Go

Компонент dbGo	Описание	Эквивалент из комплекта BDE
ADOConnection	Подключение к базе данных	База данных
ADOCommand	Исполняет команду SQL	Нет эквивалента
ADODataSet	Многоцелевой наследник TDataSet	Нет эквивалента
ADOTable	Инкапсулирует таблицу	Table
ADOQuery	Инкапсулирует SQL SELECT	Query
ADOStoredProc	Инкапсулирует сохраненную процедуру (stored procedure)	StoredProc
RDSConnection	Подключение Remote Data Services	Нет эквивалента

Четыре компонента наборов данных Delphi (ADODataSet, ADOTable, ADOQuery и ADOStoredProc) фактически полностью реализованы общим для них базовым классом TCustomADODataSet. Этот компонент несет ответственность за выполнение большинства функций, присущих набору данных. Производные компоненты являются тонкими оболочками, которые делают доступными для внешнего мира те или иные возможности базового компонента. Таким образом, компоненты обладают множеством общих черт. Компоненты ADOTable, ADOQuery и ADOStoredProc предназначены для упрощения адаптации кода, ориентированного на BDE. Однако следует иметь в виду, что эти компоненты нельзя считать полностью идентичными эквивалентами аналогичных компонентов BDE.

Когда используется компонент ADOTable, он создает свой собственный компонент соединения с БД. Однако вовсе не обязательно использовать именно это соединение. В общем случае нужно создать свое собственное соединение при помощи компонента ADOConnection, который, по сути, является эквивалентом компонента SQLConnection из библиотеки dbExpress и компонента Database из библиотеки BDE. Компонент ADOConnection позволяет должным образом настроить процедуру аутентификации, контролировать транзакции, напрямую выполнять команды, адресованные БД, кроме того, он позволяет сократить количество подключений, существующих в рамках приложения.

В ADO для получения информации о схеме используется метод OpenSchema компонента ADOConnection. Этот метод принимает четыре параметра:

· Тип данных, которые будут возвращаться методом OpenSchema. Это значение типа TSchemaInfo: набор из 40 значений, включая перечни таблиц, индексов, столбцов, представлений и сохраненных процедур.

· Фильтр, который необходимо применить в отношении к данным, прежде чем они будут возвращены.

· GUID для запроса, специфичного для провайдера. Этот параметр используется, только если первый параметр равен значению siProviderSpecific.

· Компонент ADODataSet, в составе которого будут возвращены данные. Этот параметр иллюстрирует распространенную в рамках ADO тему: если метод возвращает некоторое количество данных, он заносит эти данные в Recordset или, в терминологии Delphi, -- в компонент ADODataSet.

Следующий код, извлекает список первичных ключей для каждой таблицы и заносит их в компонент ADODataSet:

ADOConnection1.OpenSchema(siPrimaryKeys, EmptyParam, EmptyParam, ADODataSet1);

Каждому полю в составе первичного ключа соответствует одна строка в результирующем наборе данных. Таким образом, если таблица обладает первичным ключом, состоящим из двух полей, в результирующем наборе данных такой таблице будут соответствовать две строки. Значение EmptyParam указывает на то, что параметру присваивается пустое значение, значит, параметр игнорируется.

ADO является общей программной моделью для работы с данными различных типов. Она разрабатывалась специально для того, чтобы заменить все другие интерфейсы работы с данными. Впервые она была реализована в Internet Information Server (IIS), где успешно работала вместе с Active Server Pages.

Модель включила ряд возможностей других известных объектных моделей (DAO и RDO), хотя и не полностью.

Так как ADO реализована на базе СОМ-объектов, то она может быть использована в любом языке, который может работать с СОМ-объектами, в том числе и в VBA.

ADO обеспечивает доступ к любому OLE DB источнику данных, для которого имеется OLE DB провайдер, и, более того, она позволяет расширить функциональность провайдера.

ADO реализована таким образом, чтобы минимизировать сетевой трафик в интернет-приложениях и сократить число промежуточных слоев между фронтальным (клиентским) приложением и источниками данных. Это требуется для того, чтобы сделать интерфейс как можно более легким и высокопроизводительным.

ADO обеспечивает объектно-ориентированный интерфейсный доступ в источники данных ODBC. Используя ADO, разработчики могут реализовать простые объекты, представляющие соединения с базой данных, команды (такие как операторы SQL или хранимые процедуры) и наборы записей, аналогичные курсорам клиента и обладающие в значительной степени такими же функциональными возможностями, как курсоры баз данных сервера. Когда ADO связывается с базой данных, работа происходит через сетевую библиотеку. Выбор сетевой библиотеки определяется поставщиком данных и конфигурацией системы, он может оказать существенное влияние на скорость доступа к базе данных. (рис.5) Например, если обращаются к данным из базы данных Microsoft SQL Server, скорость доступа, в общем случае, будет выше, если использовать сетевую библиотеку TCP/IP

2.2.4.3 ADOX (ADO Extension for DDL and Security)

ADOX -- это дополнительная технология ADO, которая позволяет вам получать и изменять информацию о схеме. В SQL эквивалентом ADOX является язык DDL (Data Definition Language), то есть выражения CREATE, ALTER, DROP и DCL (Data Control Language), то есть выражения GRANT, REVOKE. В рамках dbGo технология ADOX напрямую не поддерживается, однако можно импортировать библиотеку типов ADOX и использовать ее в приложениях Delphi.

ADO Extension for DDL and Security (ADOX) применяется для решения различных задач, недоступных с помощью обычных объектов ADO. Например, используя объекты ADOX, можно извлекать метаданные из баз данных и, следовательно, переносить структуру данных из одной базы данных в другую (в том числе и иного типа). Вторая возможность, предоставляемая этим расширением, -- манипулирование сведениями о безопасности. Например, с помощью ADOX можно получать информацию о пользователях базы данных и группах пользователей, а также создавать новых пользователей и группы. ADOX расширяет объектную модель ADO десятью новыми объектами, которые можно использовать как отдельно, так и вместе с другими объектами ADO, в частности можно применять объект ADO Connection для соединения с источником данных и извлекать метаданные из него.

Метаданные представляют собой описания объектов базы данных (таблиц, полей, индексов, ключей, представлений, хранимых процедур и прочих объектов). В подавляющем большинстве современных СУБД метаданные определяются с помощью языка SQL (Structured Query Language). До появления ADOX единственным программным способом извлечения метаданных из источников данных с помощью ADO был метод OpenSchema объекта ADO Connection. Для создания новых объектов в базе данных применялся язык Data Definition Language (DDL) -- подмножество языка SQL, а также объект ADO Command.

ADOX предоставляет более универсальный способ манипуляции метаданными, не требующий знания SQL для того, чтобы получить структуру базы данных или даже создать новые объекты. Обратите внимание на то, что ADOX работает далеко не со всеми базами данных -- его функциональность ограничена Microsoft Access и Microsoft SQL Server, а также несколькими другими СУБД.

ADOX обладает собственной объектной моделью, состоящей из 10 объектов, перечисленных в таблице 2. Эти объекты образуют иерархию, представленную на рис. 7.

Таблица 2. Описание объектов ADOX

Объект	Описание
Connection	Применяется для установки соединения с базой данных
Catalog	Представляет схему базы данных и обеспечивает доступ к коллекциям всех таблиц, процедур, пользователей и групп в базе данных
Table	Обеспечивает доступ к таблице в базе данных и доступ к полям, индексам и ключам
Column	Обеспечивает доступ к полю таблицы или полям, на основе которых создан индекс или ключ
Index	Обеспечивает доступ к индексу в таблице. Содержит коллекцию объектов Column, представляющих поля, на которых основан индекс
Key	Обеспечивает доступ к ключу в таблице. Содержит коллекцию объектов Column, представляющих поля, на которых основан ключ
View	Обеспечивает доступ к представлению (виртуальной таблице, view)
Procedure	Обеспечивает доступ к хранимой процедуре или запросу
User	Обеспечивает доступ к пользователю базы данных (user account)
Group	Обеспечивает доступ к группе пользователей базы данных

Рис. 7 Объектная модель ADOX

Иерархия объектов ADOX начинается с объекта Catalog. Этот объект содержит коллекции таблиц, представлений, процедур, пользователей и групп и может быть использован для открытия существующей базы данных (с помощью объекта ADO Connection), а также для создания новой.

Имея объект Catalog, мы можем работать с таблицами, процедурами и представлениями. Изучая свойства объектов базы данных, можно получить сведения о метаданных и, в частности, сохранить их в отдельном файле или куда-либо перенести. Используя коллекции Users и Groups, мы можем манипулировать правилами доступа к данным, создавая отдельных пользователей или группы пользователей базы данных.

Объекты Column, Index и Key обладают немалым количеством свойств, в таблице 3 приведены их краткие описания.

Таблица 3 Описание объектов

Column
Attributes	Содержит характеристики поля
DefinedSize	Содержит максимальный размер поля
NumericScale	Содержит сведения о положении десятичной точки для числового поля
ParentCatalog	Указывает на имя каталога, к которому принадлежит поле
Precision	Содержит максимальную точность данных в поле
RelatedColumn	Для ключевых полей содержит имя связанного поля
SortOrder	Указывает порядок сортировки в данных для поля
Type	Содержит тип данных, хранящихся в поле
Index
Clustered	Указывает, является ли индекс кластерным
IndexNulls	Указывает, как обрабатываются значения Null
PrimaryKey	Указывает, реализует ли данный индекс первичный ключ
Unique	Указывает, должен ли быть уникальным ключ, реализованный в данном индексе
Key
DeleteRule	Указывает, каким образом обрабатывается удаление записи, содержащей первичный ключ
RelatedTable	Для внешнего ключа указывает имя связанной таблицы
Type	Содержит тип ключа
UpdateRule	Указывает, как производится обновление записи, содержащей первичный ключ

Выводы по проведённому анализу:

В разных СУБД реализация функциональных возможностей различна. Существует много технологий для обновления структуры баз данных.

Наиболее подходящей СУБД для решения данной задачи является Microsoft SQL Server. Для манипуляции с данными, используется язык SQL. SQL обеспечивает независимость от конкретных СУБД, что является одной из наиболее важной причиной его выбора, также язык SQL является простым и лёгким для изучения. В подавляющем большинстве современных СУБД метаданные определяются с помощью языка SQL (Structured Query Language).

В реализованной программе для доступа к данным применяется ADO. С помощью ADO можно получить доступ к данным, но нельзя считывать структуру БД. Для этого, применяется ADOX с помощью которого, можно решать различные задачи, недоступные с помощью обычных объектов ADO. SQL Script дополняет и создаёт БД.

Раздел 3. Описание разработки

3.1 Основные системно-концептуальные соглашения

Как правило, на предприятиях тепловых сетей в качестве основной операционной системы обычно выбирают Microsoft Windows XP, в качестве СУБД SQL Server, поэтому при проектировании и реализации баз данных необходимо ориентироваться на её возможности. Также необходимо учитывать, что все компьютеры на предприятии объединены в локальную вычислительную сеть, использующую стек протоколов ТСР/IР.

В процессе будут применяться компоненты ADO (Active Data Objects) для доступа к данным; ADO Extension for DDL and Security - для доступа к структуре баз данных.

Обмен информацией между программой и БД обеспечивается с помощью механизмов ADO, благодаря чему БД может хранится в формате любой современной СУБД от MS Access, до SQL Server в зависимости от потребностей пользователя. Это, в том числе, позволяет использовать программу в локальных вычислительных сетях.

Среда разработки приложений Borland Delphi 7, СУБД- SQL Server 2005.