Использование специализированных библиотек и встраиваемого SQL
Каждая СУБД помимо интерактивной SQL-утилиты обязательно имеет библиотеку доступа и набор драйверов для различных операционных систем. Схема взаимодействия клиентского приложения с сервером базы данных в этом случае приведена на рис.2
Рис.2 – Схема взаимодействия клиентского приложения с сервером базы данных
Библиотека доступа – это, как правило, объектный файл, исходный код которого создан на универсальном языке типа C. Эта библиотека содержит набор функций, позволяющих пользовательскому приложению соединятся с базой данных, передавать запросы серверу и получать ответные данные. Типичный набор функций такой библиотеки (имена функций зависят от используемой библиотеки):
· DB_connect(char *имя_базы_данных, char *имя_пользователя, char *пароль) – устанавливает соединение с базой данной, возвращает указатель на структуру db, описывающую характеристики этого соединения
· DB_exec(db, char *запрос) – выполнить запрос к базе данных, определяемой структурой db. Применяется для любых запросов кроме SELECT. Возвращает код выполнения запроса (0 – удачно, либо код ошибки)
· DB_select(db, char *запрос) – выполнить запрос на извлечение данных (SELECT). Возвращает структуру result, содержащую результаты выполнения запроса (реляционное отношение).
· DB_fetch(result) – извлечь следующую запись из структуры result.
· DB_close(db) – закрыть соединение с базой данных.
Разумеется это минимальный набор функций для работы с базой данных. Обычно в библиотеке присутствуют также функции, позволяющие определить характеристики структуры result (число, порядок и имена столбцов, число строк, номер текущей строки), передвигаться по этой структуре не только вперед, но и назад (DB_next, DB_prev) и т.д.
Пример программы, использующей библиотеку связи с базой данных:
#include <dblib.h> /* Файл, содержащий описание функций библиотеки */ ........ /* Организация интерфейса с пользователем, запрос его имени и пароля */ /* Присвоение значений переменным: dbname – имя базы данных */ /* username – имя пользователя */ /* password – пароль */ db=DB_connect(dbname,username,password); /* Установление соединения */ if (db == NULL) { error_message(); /* Выдача сообщения об ошибке на монитор пользователя */ exit(1); /* Завершение работы */ } /* Ожидание запроса пользователя. Формирование строки s_query – запроса */ /* на выборку данных */ result=DB_select(db,s_query); /* Пересылка запроса на сервер */ if (result==NULL) { error_message(); /* Ошибка выполнения запроса. Выдача сообщения */ exit(2); /* Завершение работы */ } /* Вывод результатов запроса на монитор пользователя. Ожидание следующего */ /* запроса. Подготовка строки u_query="UPDATE ... SET ...", содержащей */ /* запрос на изменение данных. */ res=DB_exec(db,u_query); /* Пересылка запроса на сервер */ if (res != 0 ) { error_message(); /* Ошибка выполнения запроса. Выдача сообщения */ exit(2); /* Завершение работы */ } DB_close(db); /*Завершение работы */
Данная программа, обеспечивающая взаимодействие пользователя с СУБД, компилируется совместно с библиотекой доступа. Библиотечные вызовы преобразуются драйвером базы данных в сетевые вызовы и передаются сетевым программным обеспечением на сервер.
На сервере происходит обратный процесс преобразования: сетевые пакеты,
функции библиотеки, SQL-запросы, запросы обрабатываются, их результаты передаются клиенту.
Такой способ создания приложений чрезвычайно гибок, позволяет реализовать практически любое приложение, но в то же время имеет явные недостатки:
· разработка клиентской программы возможна только для той операционной системы и на том языке программирования, который поддерживается библиотекой;
· необходим драйвер базы данных, который определяет допустимые типы сетевых интерфейсов;
· большой объем кодирования ;
· нестандартизованные библиотечные функции.
В результате получаем приложение, которое привязано как к сетевой среде, так и к программно-аппаратной платформе и используемой базе данных.
Некоторой модификацией данного способа является использование "встроенного" языка SQL. В этом случае в текст программы на языке третьего поколения включаются не вызовы библиотек, а непосредственно предложения SQL, которые предваряются ключевым выражением "EXEC SQL". Перед компиляцией в машинный код такая программа обрабатывается препроцессором, который транслирует смесь операторов "собственного" языка СУБД и операторов SQL в "чистый" исходный код. Затем коды SQL замещаются вызовами соответствующих процедур из библиотек исполняемых модулей, служащих для поддержки конкретного варианта СУБД.
Такой подход позволил несколько снизить степень привязанности к СУБД, например, при переключении прикладной программы на работу с другим сервером базы данных достаточно было заново обработать ее исходный текст новым препроцессором и перекомпилировать.
6.3. CLI – интерфейс уровня вызовов
Большим достижением явилось появление (1994 г.) в стандарте SQL интерфейса уровня вызова – CLI (Call Level Interface), в котором стандартизован общий набор рабочих процедур, обеспечивающий совместимость со всеми основными серверами баз данных. Ключевой элемент CLI – специальная библиотека для компьютера–клиента, в которой хранятся вызовы процедур и большинство часто используемых сетевых компонентов для организации связи с сервером. Это ПО поставляется разработчиком средств SQL, не является универсальным и поддерживает разнообразные транспортные протоколы.
Использование программных вызовов позволяет свести к минимуму операции на компьютере-клиенте. В общем случае клиент формирует оператор языка SQL в виде строки и пересылает ее на сервер посредством процедуры исполнения (execute). Когда же сервер в качестве ответа возвращает несколько строк данных, клиент считывает результат с помощью серии вызовов процедуры выборки данных. Далее информация из столбцов полученной таблицы может быть связана с соответствующими переменными приложения. Вызов специальной процедуры позволяет клиенту определить считанное число строк, столбцов и типы данных в каждом столбце.
Интерфейс CLI построен таким образом, что перед передачей запроса серверу клиент не должен заботиться о типе оператора SQL, будь то выборка, обновление, удаление или вставка.
6.4. ODBC – открытый интерфейс к БД на платформе MS Windows
Очень важный шаг к созданию переносимых приложений обработки данных сделала фирма Microsoft, опубликовавшая в 1992 году спецификацию ODBC (Open Database Connetcivity – открытого интерфейса к базам данных), предназначенную для унификации доступа к данным с персональных компьютеров работающих под управлением операционной системы Windows. (Заметим, что ODBC опирается на спецификации CLI). Структурная схема доступа к данным с использованием ODBC приведена на рис.3:
Рис.3 – Структурная схема доступа к данным с использованием ODBC
ODBC представляет из себя программный слой, унифицирующий интерфейс приложений с базами данных. За реализацию особенностей доступа к каждой отдельной СУБД отвечает специальный ODBC – драйвер. Пользовательское приложение этих особенностей не видит, т.к. взаимодействует с универсальным программным слоем более высокого уровня. Таким образом, приложение становится в значительной степени независимым от СУБД. Однако, этот способ также не лишен недостатков:
· приложения становятся привязанными к платформе MS Windows
· увеличивается время обработки запросов (как следствие введения дополнительного программного слоя)
· необходимо предварительная инсталляция ODBC – драйвера и настройка ODBC (указание драйвера, сетевого пути к серверу, базы данных и т.д.) на каждом рабочем месте. Параметры этой настройки являются статическими, т.е. приложение их самостоятельно изменить не может.