СУБД Microsoft SQL Server

Microsoft SQL Server – система управления реляционными базами данных (СУБД), разработанная корпорацией Microsoft (содержание данного пункта является полной копией работы Левченко Ольги, Информационные системы, КУА Алматы, 2011 http://bourabai.kz/dbt/servers/MicrosoftSQLServer.htm ).

Основной используемый язык запросов — Transact-SQL, создан совместно Microsoft и Sybase. Transact-SQL является реализацией стандарта ANSI/ISO по структурированному языку запросов (SQL) с расширениями. Используется для работы с базами данных размером от персональных до крупных баз данных масштаба предприятия; конкурирует с другими СУБД в этом сегменте рынка.

Исходный код MS SQL Server (до версии 7.0) основывался на коде Sybase SQL Server, и это позволило Microsoft выйти на рынок баз данных для предприятий, где конкурировали Oracle, IBM, и, позже, сама Sybase. Microsoft, Sybase и Ashton-Tate первоначально объединились для создания и выпуска на рынок первой версии программы, получившей название SQL Server 1.0 для OS/2 (около 1989 года), которая фактически была эквивалентом Sybase SQL Server 3.0 для Unix, VMS и др. Microsoft SQL Server 4.2 был выпущен в 1992 году и входил в состав операционной системы Microsoft OS/2 версии 1.3. Официальный релиз Microsoft SQL Server версии 4.21 для ОС Windows NTсостоялся одновременно с релизом самой Windows NT (версии 3.1). Microsoft SQL Server 6.0 был первой версией SQL Server, созданной исключительно для архитектуры NT и без участия в процессе разработки Sybase.

К тому времени, как вышла на рынок ОС Windows NT, Sybase и Microsoft разошлись и следовали собственным моделям программного продукта и маркетинговым схемам. Microsoft добивалась исключительных прав на все версии SQL Server для Windows. Позже Sybase изменила название своего продукта на Adaptive Server Enterprise во избежание путаницы с Microsoft SQL Server. До 1994 года Microsoft получила от Sybase три уведомления об авторских правах как намёк на происхождение Microsoft SQL Server.

После разделения компании сделали несколько самостоятельных релизов программ. SQL Server 7.0 был первым сервером баз данных с настоящим пользовательским графическим интерфейсом администрирования. Для устранения претензий со стороны Sybase в нарушении авторских прав, весь наследуемый код в седьмой версии был переписан.

Версия SQL Server 2005 — была представлена в ноябре 2005 года. Запуск версии происходил параллельно запуску Visual Studio 2005. Существует также “урезанная” версия Microsoft SQL Server – Microsoft SQL Server Express; она доступна для скачивания и может бесплатно распространяться вместе с использующим её программным обеспечением.

С момента выпуска предыдущей версии SQL Server (SQL Server 2000) было осуществлено развитие интегрированной среды разработки и ряда дополнительных подсистем, входящих в состав SQL Server 2005. Изменения коснулись реализации технологии ETL (извлечение, преобразование и загрузка данных), входящей в состав компонента SQL Server Integration Services (SSIS), сервера оповещения, средств аналитической обработки многомерных моделей данных (OLAP) и сбора релевантной информации (обе службы входят в состав Microsoft Analysis Services), а также нескольких служб сообщений, а именно Service Broker и Notification Services. Помимо этого, были произведены улучшения в производительности.

Основные разработчики:

Чжаохуэй Тан (англ. Zhaohui Tang) – работал ведущим менеджером по программам в команде Microsoft SQL Server Data Mining. В Microsoft пришёл в 1999 году, работал над проектированием возможностей data mining в SQL Server 2000 и SQL Server 2005.

Джейми МакЛеннан (англ. Jamie MacLennan) – руководил разработкой движка Data Mining Engine в SQL Server. В Microsoft пришёл в 1999 году, занимался проектированием и реализацией функционала data mining совместно с подразделением Microsoft Research.

Сервер баз данных Microsoft SQL Server в качестве языка запросов использует версию языка SQL, получившую название Transact-SQL (сокращённо T-SQL). Язык T-SQL является реализацией SQL-92 (стандарт ISO для языка SQL) с множественными расширениями. T-SQL позволяет использовать дополнительный синтаксис для хранимых процедур и обеспечивает поддержку транзакций (взаимодействие базы данных с управляющим приложением).

При взаимодействии с сетью Microsoft SQL Server и Sybase ASE используют протокол уровня приложения под названием Tabular Data Stream (TDS, протокол передачи табличных данных). Протокол TDS также был реализован в проекте FreeTDS с целью обеспечить различным приложениям возможность взаимодействия с базами данных Microsoft SQL Server и Sybase.

Для обеспечения доступа к данным Microsoft SQL Server поддерживает Open Database Connectivity (ODBC) — интерфейс взаимодействия приложений с СУБД. Версия SQL Server 2005 обеспечивает возможность подключения пользователей через веб-сервисы, использующие протокол SOAP. Это позволяет клиентским программам, не предназначенным для Windows, кроссплатформенно соединяться с SQL Server. Компания Microsoft также выпустила сертифицированный драйвер JDBC, позволяющий приложениям под управлением Java (таким как BEA и IBM WebSphere) соединяться с Microsoft SQL Server 2000 и 2005.

Также SQL Server поддерживает зеркалирование и кластеризацию баз данных. Кластер сервера SQL – это совокупность одинаково конфигурированных серверов; такая схема помогает распределить рабочую нагрузку между несколькими серверами. Все сервера имеют одно виртуальное имя, и данные распределяются по IP-адресам машин кластера в течение рабочего цикла. Также в случае отказа или сбоя на одном из серверов кластера доступен автоматический перенос нагрузки на другой сервер.

SQL Server поддерживает избыточное дублирование данных по трем сценариям:

1. Снимок: Производится “снимок” базы данных, который сервер отправляет получателям.

2. История изменений: Все изменения базы данных непрерывно передаются пользователям.

3. Синхронизация с другими серверами: Базы данных нескольких серверов синхронизируются между собой. Изменения всех баз данных происходят независимо друг от друга на каждом сервере, а при синхронизации происходит сверка данных. Данный тип дублирования предусматривает возможность разрешения противоречий между БД.

В SQL Server 2005 встроена поддержка.NET Framework. Благодаря этому хранимые процедуры БД могут быть написаны на любом языке платформы.NET, используя полный набор библиотек, доступных для.NET Framework, включая Common Type System (система обращения с типами данных в Microsoft.NET Framework). Однако, в отличие от других процессов,.NET Framework, будучи базисной системой для SQL Server 2005, выделяет дополнительную память и выстраивает средства управления SQL Server вместо того, чтобы использовать встроенные средства Windows. Это повышает производительность в сравнении с общими алгоритмами Windows, так как алгоритмы распределения ресурсов специально настроены для использования в структурах SQL Server.

Microsoft и другие компании производят большое число программных средств разработки, позволяющих разрабатывать бизнес-приложения с использованием баз данных Microsoft SQL Server. Microsoft SQL Server 2005 включает в себя также Common Language Runtime (CLR) Microsoft.NET, позволяющий реализовывать хранимые процедуры и различные функции приложениям, разработанным на языках платформы.NET (например, VB.NET или C#). Предыдущие версии средств разработки Microsoft использовали только API для получения функционального доступа к Microsoft SQL Server.

Microsoft SQL Server Express является бесплатно распространяемой версией SQL Server, развитием системы MSDE. Данная версия имеет некоторые технические ограничения. Такие ограничения делают её непригодной для развертывания больших баз данных, но она вполне годится для ведения программных комплексов в масштабах небольшой компании. Содержит полноценную поддержку новых типов данных, в том числе XML-спецификации. Фактически, это полноценный MS SQL Server, включая все его компоненты программирования, поддержку национальных алфавитов и Unicode. Поэтому используется в приложениях, при проектировании или для самостоятельного изучения. Нет никаких препятствий для дальнейшего развёртывания накопленной базы данных на MS SQL Server неэкспрессной версии. В 2007 году Microsoft выпустила отдельную утилиту с графическим интерфейсом для администрирования данной версии, которая также доступна для бесплатного скачивания с сайта корпорации.

Ограничения:

1 поддерживаемый процессор (но может быть установлен на любой сервер);

1 Гб адресуемой памяти;

4 Гб максимальный размер базы (10 Гб для версии SQL Server 2008 R2);

через интерфейс SQL Server Management Studio 2005 нет возможности экспорта/импорта данных (в версии 2008 эта возможность присутствует).

6.10. Постреляционная СУБД Cache’

В конце 1997 года компания InterSystems Corp. выпустила постреляционную СУБД Cache' (содержание пункта является копией одноименной статьи В.А. Федорова, консультанта по продуктам, InterSystems Corp. http://citforum.ru/database/articles/cache.shtml). За 4 года вышло несколько версий СУБД Cache', в настоящий момент компания предлагает Cache' 4.1.

Cache' 4.1. - высокопроизводительная промышленная СУБД, интегрированная с технологией разработки Web-приложений - Cache' Server Pages. СУБД Cache' относится к постреляционным СУБД. Термин "постреляционная СУБД" обозначает принадлежность Cache' к СУБД нового поколения. Имеется в виду не столько аспект времени (Cache' появилась после своих основных реляционных конкурентов), сколько ряд технологических преимуществ: единая архитектура данных и полная поддержка Cache' объектно-ориентированных технологий, о которых будет подробно рассказано ниже.

На рисунке 6.10.1 изображены основные элементы архитектуры СУБД Cache': платформы, на которых работает Cache', Многомерный сервер данных, три способа доступа к данным, язык описания бизнес-логики Cache' ObjectScript, интерфейсы к средствам проектирования и разработки приложений и Web-технология Cache' Server Pages. Далее мы подробно остановимся на всех основных элементах архитектуры, которые будут рассмотрены подробнее.

Рисунок 6.10.1 – Архитектура постреляционной СУБД Cache’.

Cache' - кроссплатформенная система. Cache' поддерживает следующие операционные системы: всю линейку Windows, Linux, основные реализации Unix и Open VMS. Планируется поддержка новых реализаций Unix. Большое внимание уделяется новой платформе Itanium.

Данные в Cache' хранятся под управлением Многомерного сервера данных. В основе Cache' лежит транзакционная многомерная модель данных (TMDM), которая позволяет хранить и представлять данные так, как они чаще всего используются. Многомерный сервер данных снимает многие ограничения, накладываемые реляционными СУБД, которые хранят данные в двумерных таблицах, ведь если реляционная модель состоит из большого количества таблиц, что необходимо при работе со сложными структурами данных, это существенно усложняет и замедляет выполнение сложных транзакций и ведет к хранению излишней информации. Cache' хранит данные в виде многомерных разреженных массивов - глобалей. Уникальная транзакционная многомерная модель данных позволяет избежать проблем, присущих реляционным СУБД, оптимизируя данные на уровне хранения.

В отличие от ранних многомерных СУБД, которые были оптимизированы для создания аналитических систем, Cache' ориентирована на системы обработки транзакций (Online Transaction Processing).

Многомерный сервер данных Cache' предназначен для обработки транзакций в системах с большими и сверхбольшими БД (сотни гигабайт, терабайты) и большим количеством одновременно работающих пользователей. Многомерный сервер данных Cache' позволяет разработчикам получить великолепную производительность, отказавшись от хранения избыточных данных и таблиц. Реляционная модель не всегда подходит для описания сложных предметных областей. Транзакционная модель данных Cache' позволяет оптимизировать данные на уровне хранения, поддерживать объектную модель и сложные типы данных. Все эти возможности значительно упрощают создание сложных систем.

В Cache' реализована концепция Единой архитектуры данных. К одним и тем же данным, хранящимся под управлением Многомерного Сервера Данных Cache' есть три способа доступа: прямой, объектный и реляционный:

Рисунок 6.10.2 - Концепция Единой архитектуры данных Cache'.

1. Cache' Direct Access – прямой доступ к данным, обеспечивает максимальную производительность и полный контроль со стороны программиста. Разработчики приложений получают возможность работать напрямую со структурами хранения. Использование этого типа доступа накладывает определенные требования на квалификацию разработчиков, но понимание структуры хранения данных в Cache' позволяет оптимизировать хранение данных приложения и создавать сверхбыстрые алгоритмы обработки данных.

2. Cache' SQL - реляционный доступ, обеспечивающий максимальную производительность реляционных приложений с использованием встроенного SQL. Cache' SQL соответствует стандарту SQL 92. Кроме этого, разработчик может использовать разные типы триггеров и хранимых процедур. Все это позволяет Cache' успешно конкурировать с реляционными СУБД. Даже без использования прямого и объектного доступа приложения на Cache' работают быстрее за счет высокой производительности Многомерного Сервера Данных.

3. Cache' Objects - объектный доступ, для максимальной продуктивности разработки при использовании Java, Visual C++, VB и других ActiveX-совместимых средств разработки, таких как PowerBuilder и Delphi. В Cache' реализована объектная модель в соответствии с рекомендациями ODMG (Группа управления объектными базами данных - Object Database Management Group). В Cache' полностью поддерживаются наследование (в том числе и множественное), инкапсуляция и полиморфизм. При создании информационной системы разработчик получает возможность использовать объектно-ориентированный подход к разработке, моделируя предметную область в виде совокупности классов объектов, в которых хранятся данные (свойства классов) и поведение классов (методы классов). Cache', поддерживая объектную модель данных, позволяет естественным образом использовать объектно-ориентированный подход как при проектировании (в Rational Rose) предметной области, так и при реализации приложений в ОО-средствах разработки (Java, C++, Delphi, VB). Постреляционная СУБД Cache' конкурирует с объектными СУБД, значительно превосходя их по таким показателям как надежность, производительность и удобство разработки.

Как только определяется класс объектов, Cache' автоматически генерирует реляционное описание этих данных так, что к ним можно обращаться, используя SQL. Подобным же образом, при импорте в словарь данных DDL-описания реляционной базы данных, Cache' автоматически генерирует реляционное и объектное описание данных, открывая тем самым доступ к данным как к объектам. При этом все описания данных ведутся согласованно, все операции по редактированию проводятся только над одним экземпляром данных. Кроме этого программист может обратиться к тем же данным с помощью прямого доступа.

Cache' позволяет комбинировать три типа доступа, оставляя разработчику свободу выбора. Например, при реализации биллинговой системы объектный доступ может использоваться при описании бизнес-логики приложения и создания пользовательского интерфейса с помощью объектно-ориентированных средств разработки (VB, Delphi, C++), реляционный доступ - для совместимости с другими системами и интеграции с инструментами построения отчетов и аналитической обработки данных (Seagate Info, Cognos, Business Objects). Прямой доступ обеспечивает максимальную производительность и может быть использован для реализации таких операций, в которых применение обычных хранимых процедур, основанных на SQL, не может обеспечить необходимую производительность. В биллинге к таким операциям относятся закрытие периода, массовая загрузка данных (CDR). Использование прямого доступа для реализации подобных операций позволяет увеличить производительность на 1-2 порядка.

Известны случаи перевода в Cache' сложных приложений, которые ранее работали под управлением реляционных СУБД. Например, один из партнеров InterSystems перевел на Cache' биллинговую систему для операторов сотовой связи. Переход осуществлялся следующим образом: сначала существующее приложение с минимальными изменениями переносится под управление Cache'. Приложение на первом этапе работает с Cache', так же как и с реляционной СУБД. Опыт показывает, что даже в этом случае, система начинает работать быстрее. Далее ряд операций был переписан, с использованием прямого способа доступа к БД. На этом этапе удалось увеличить производительность критических операций в десятки и сотни раз.

Кроме этого, можно провести реинжениринг системы. Существует возможность значительно увеличить производительность системы, используя полную поддержку Cache' объектно-ориентированных технологий. При этом можно изменять и структуру базы, и способ работы с Cache' из клиентской части приложения.

Для реализации бизнес-логики БД в СУБД Cache' используется Cache' Object Script. COS - полнофункциональный язык, который имеет все необходимые механизмы для работы с данными с помощью любого способа доступа. С помощью COS разработчик создает методы классов, триггеры, хранимые процедуры, различные служебные программы. В настоящее время ведется работа над созданием еще одного языка описания бизнес-логики - Бейсика. Использование Бейсика позволит облегчить изучение Cache' большому количеству программистов, владеющих этим широко распространенным языком.

СУБД Cache' - открытый продукт, который имеет множество интерфейсов, позволяющих разработчику использовать вместе с Cache' любые современные технологии.

Во-первых, стоит отметить интерфейсы со средствами проектирования и разработки приложений. Специальные компоненты Cache' позволяют проектировать приложения в Rational Rose при объектном подходе, и в ErWin - при реляционном.

Разработчик может реализовывать приложения клиент-сервер, используя практически все средства разработки. При этом он может использовать специальные интерфейсы для прямого и объектного доступа, а стандартные (ODBC, JDBC) - для реляционного.

Особый интерес представляет работа с помощью объектного способа доступа в объектно-ориентированных средствах разработки: разработчик работает с классами объектов Cache', обращаясь к их свойствам и выполняя методы классов, так же как и с собственными объектами языка программирования.

Кроме этого, поддерживаются следующие интерфейсы: Native C++, Java, EJB, ActiveX, XML, интерфейсы CallIn и CallOut.

О XML стоит рассказать подробнее. Сейчас уже нет необходимости доказывать преимущества применения XML. Такие задачи как обмен информацией между различными информационными системами, новые протоколы роуминга (например, TAP3), разработка приложений мобильной коммерции решаются с помощью XML. Следовательно, современная СУБД должна предоставлять необходимые механизмы работы с XML.

В Cache' реализована полноценная поддержка XML. Cache' не хранит XML-документы в текстовых файлах, Memo-полях или реляционных таблицах. Полная поддержка Cache' объектной модели позволяет автоматически трансформировать сложные XML-документы в классы объектов Cache'. Из описания классов объектов Cache' можно получить DTD, а сами объекты Cache проецируются в XML-документы. Для создания собственного импорта XML можно воспользоваться SAX-парсером. С помощью Cache' Server Pages, Web-технологии компании InterSystems, можно генерировать не только HTML страницы, но и страницы с XML-содержанием.

Таким образом, появляется возможность использовать XML с Cache' как для обмена информацией между различными информационными системами, так и для реализаций приложений электронной и мобильной коммерции (WAP).

Хотелось бы также подробнее остановится на возможностях разработки Web-приложений в Cache'. Cache' Server Pages - объектная Web-технология Cache', позволяющая использовать производительность и масштабируемость СУБД Cache' для быстрого создания сложных Intranet- и Internet-приложений, взаимодействующих с БД. При разработке Web-приложений, Cache' является не только СУБД, но и Сервером Приложений. В Cache' хранятся классы, соответствующие CSP-страницам, и при обращении к CSP-странице выполняются методы, генерирующие HTML или XML. Технология Cache' Server Pages - обеспечивает обмен данными между постреляционной СУБД Cache' и Web-сервером, используя стандартные интерфейсы. Такая архитектура позволяет создавать высокопроизводительные, масштабируемые Internet- или Intranet-приложения, так как, во-первых, данные хранятся очень близко к Web-приложению (данные из БД передаются в приложение через высокопроизводительные внутренние интерфейсы, а не через ODBC или JDBC), и, во-вторых, относительно небольшая нагрузка на Web-сервер (Web-сервер только перенаправляет запросы пользователей на Сервер приложений Cache') и высокая производительность СУБД Cache' позволяет обрабатывать запросы большого количества пользователей.

Процесс разработки выглядит следующим образом, дизайнеры занимаются внешним видом Web-приложения, а разработчики с помощью готовых инструментов разработки Web-страниц (например, Macromedia Dreamweaver) или любого текстового редактора дополняют Web-страницы необходимой функциональностью. Для разработки CSP-страниц используются стандартные теги HTML, а также набор дополнительных CSP-тагов и атрибутов для реализации циклов, условий, связывания объектов Cache и формы CSP-страницы, управления данными и т.д. Существует возможность разрабатывать собственные таги приложений (Cache' Application Tags). Cache Server Pages позволяет разработчику использовать для создания методов Cache Object Script, Java и VB script. Механизмы наследования CSP-страниц (CSP - объектно-ориентированная технология, где все CSP-страницы - классы) и собственные таги Cache' обеспечивают возможность повторного использования кода и совместной разработки: например, часть разработчиков будут создавать таги приложений, а другие - использовать созданные таги для конструирования сложных Web-приложений. Такие возможности как поддержка сессии, Гипер-события (изменение содержимого Web-страницы без её перезагрузки), собственные таги позволяют быстро разрабатывать Web-приложения, которые по функциональности ничем не уступают традиционным приложениям "клиент-сервер".

Партнеры InterSystems используют CSP для написания приложений самой разной сложности. На CSP реализованы различные информационные системы, электронные магазины, системы электронного документооборота, системы для расчета с населением по оплате коммунальных услуг и ряд других интересных приложений.

Разработчики крупных приложений (банковские системы, автоматизированные системы расчетов, системы управления предприятием) предпочитают использовать промышленные СУБД. Cache' обладает всеми характеристиками промышленной системы: высокой производительностью, надежностью, масштабируемостью, открытостью и переносимостью. Ядро Cache' - высокопроизводительный Многомерный сервер данных, ориентированный на обработку транзакций. Для обеспечения надежности в Cache' предусмотрены такие механизмы как журнал до и после записи, теневой сервер, репликация, "горячее" резервное копирование и т.д. Протокол Распределенного Кэша - позволяет строить действительно масштабируемые решения на базе Cache'. Протокол Распределенного Кэша (Cache' Distibuted Cache' Protocol) - уникальная сетевая технологи фирмы InterSystems, которая распределяет базу данных по сети в зависимости от работы приложений, оптимизируя производительность и пропускную способность сети. Cache' - "открытая" система, поддерживается множество интерфейсов к средствам проектирования и разработки приложений. Cache' работает практически на всех популярных платформах с наиболее распространенными Web-серверами. При этом обеспечивается полная переносимость приложений с платформы на платформу.

Еще один важный показатель как для производителя, так и для потребителя системы на базе СУБД - стоимость решения. Этот показатель складывается из стоимости разработанной системы, стоимости аппаратного обеспечения, на котором будет работать система, СУБД, стоимости внедрения и сопровождения. Решения на базе постреляционной СУБД Cache' выигрывают по стоимости у конкурентов по всем показателям. Разработчик может быстро и качественно создать систему на базе Cache' за счет поддержки объектно-ориентированного подхода и интеграции со средствами проектирования и разработки, СУБД менее требовательна к аппаратному обеспечению: нужной производительности можно добиться на более дешевом сервере, гибкая лицензионная политика позволит снизить стоимость самой СУБД. Решения на базе СУБД легче сопровождать - система очень надежна и не требует сложного администрирования, кроме этого прекрасно работают и мировой, и российский центр технической поддержки.

Один из партнеров InterSystems - разработчик АСР для операторов сотовой связи выиграл тендер у конкурентов, которые предлагали решение на Oracle, после того как был выполнен пилотный проект. В этом проекте в Cache' и Oracle были загружены данные о звонках, и измерялась скорость закрытия периода для загруженных тестовых данных. Хранимая процедура на Cache' работала 40 минут, на Oracle - 2 часа. При этом Cache' работала на сервере стоимостью 5 тысяч $, а Oracle на сервере Sun за 50 тысяч $.

Таким образом, решения на базе Cache' позволяют разработчикам ПО получить дополнительную прибыль от разработки, а потребителям - получить высокопроизводительные решения, сэкономив на приобретении и эксплуатации приложения.

СУБД Cache' становится все более популярной России. На продуктах InterSystems Corp. реализованы банковские системы, автоматизированные системы расчетов для предприятий электросвязи и операторов сотовой связи, системы управления предприятиями, тарификационные системы, Web-порталы и другие интересные приложения. Сегодня есть все предпосылки для роста популярности постреляционной СУБД Cache' в России: промышленная СУБД, поддерживающая объектную модель, предоставляющая разработчику свободу в выборе средств проектирования и разработки, интегрированная с технологией разработки Web-приложений, позволяет быстро создавать надежные высокопроизводительные решения.

Литература

1. Материалы сайта InterSystems Corporation www.intersystems.ru.

2. Кирстен В., Иренгер И., Рёриг Б., Шульте П. СУБД Cache': объектно-ориентированная разработка приложений. - СПб, "Питер", 2001.

3. Кречетов Н., Петухова Е., Скворцов В., Умников А., Щукин Б. Постреляционная технология Cache' для реализации объектных приложений. -М, МИФИ, 2001

4. Материалы Конференция разработчиков "Cache' - Промышленные информационные технологии"www.itfond.ru.

Дата добавления: 2014-12-10