Средства доступа к базам данных в Internet и свободно доступная СУБД POSTGRES95 (стр. 3 из 4)

SELECT city, population FROM cities['epoch','now'] WHERE city='Moscow';

будет являться следующая таблица:

city	population
Moscow	7 360 000
Moscow	8 950 000

Кроме этого, имеется возможность создавать версии отношений и допускается их последующая модификация с учетом изменений основных вариантов.

Основное решение этих аспектов состоит в том, что при модификации кортежа изменения производятся не на месте его хранения, а заводится новая запись, куда помещаются измененные поля. Эта запись, содержащая также и данные, характеризующие транзакцию, производившую изменения (в том числе и время ее завершения), подшивается в список к изменявшемуся кортежу.

Одним из основных положений реляционной модели данных является требование нормализации отношений: поля кортежей могут содержать лишь атомарные значения. Приведение исходного табличного представления предметной области к первой нормальной форме является основным шагом в процессе проектирования реляционной базы данных. В СУБД POSTGRES95 реализована "ненормализованная" реляционная модель данных, которая допускает хранение в качестве элемента кортежа многомерных массивов фиксированной и переменной длины, и других данных, в том числе абстрактных, определенных пользователями типов:

CREATE TABLE salary (name text,pay_by_quarter int4[ ], schedule char16[ ][ ]);

Это свойство POSTGRES95 сближает ее со свойствами объектно-ориентированных СУБД, хотя семантические возможности модели данных POPSTGRES95 существенно слабее.

Язык запросов СУБД POSTGRES95 - POSTQUEL- является вариантом нового стандарта языка SQL-3. Он имеет операторы для определения схемы базы данных (CREATE TABLE, ALTER TABLE), манипулирования данными (UPDATE- заменить, DELETE - удалить, SELECT- выбрать, INSERT- вставить и др.), операторы управления транзакциями, предоставлений и ограничений доступа и др. POSTQUEL, кроме этого, предоставляет много дополнительных возможностей. В их число входят расширенная система типов (кроме обычных типов int, float, real, smallint, char(N), varcha(N), date, time и др. реализована возможность создания пользователями произвольного числа своих типов), поддерживается иерархия и наследование классов, предоставляется возможность определения собственных функций, операторов и агрегатов. В таблицах могут храниться данные размером более 8 KB. Это позволяет осуществлять, так называемый, интерфейс больших объектов (Large Objects Interface), который применяет файл-ориентированный доступ к данным, объявленных как тип large. POSTQUEL не поддерживает подзапросы, но они могут легко быть осуществлены с помощью самостоятельно написанных SQL-функций.

POSTQUEL поддерживает два типа функций: SQL-функции и функции, написанные на языке программирования, например, на Си. Кроме функций, пользователь может создавать свои агрегаты и операторы. POSTGRES95 позволяет легко вводить новые структуры, используя не физическую, а логическую модель хранения данных. В системных каталогах POSTGRES95, в отличие от стандартных реляционных систем, хранится информация не только об отношениях и атрибутах, но также и информация о типах, функциях, методах доступа и т.п. В POSTGRES95 системные каталоги представлены следующими классами: pg_database - базы данных; pg_class - отношения; pg_attribut - атрибуты; pg_proc - процедуры (и на Си, и на SQL); pg_type - типы; pg_aggregate - функции и агрегаты; и др. Каждый класс располагается в файле с соответствующим именем, которое начинается с pg_, куда помещаются все вносимые пользователем изменения при создании таблиц, типов, функций и т.д. Между классами установлены отношения, которые позволяют связывать различные структуры и осуществлять внутренние операции между ними.

Архитектура СУБД POSTGRES95

Архитектура СУБД POSTGRES95 основана на модели "клиент-сервер". Сессия с СУБД состоит из следующих взаимодействующих процессов:

postmaster - управляющий процесс-демон, который руководит взаимодействием между внешними и внутренними процессами; он выделяет совместно используемый буффер динамической памяти и выполняет другие инициализации во время запуска.
postgres - внутренний серверный процесс базы данных, исполняющий запросы клиента. Postmaster всегда запускает новый postgres-процесс для каждого клиентского приложения. Этот серверный процесс выполняется на машине сервера.
внешняя прикладная программа, которая может находиться на другом компьюторе (например, рабочей станции). Она соединяется с postgres через postmaster.

Один раз запущенный процесс-демон postmaster управляет установленным набором баз данных на серевере. Внешняя прикладная программа, желающая получить доступ к одной из этих баз данных, вызывает библиотеку функций прикладного программного интерфейса LIBPQ (рис.4). С помощью этих функций запрос по сети передается postmaster'у, который порождает серверный процесс и соединяет внешнюю программу с сервером. С этого момента клиентские и серверные процессы взаимодействуют без помощи postmaster'a. Таким образом, postmaster постоянно работает, ожидая запросов, в то время, как происходят и завершаются соединения с внешними приложениями. Прикладной программный интерфейс LIBPQ позволяет одной клиентской программе совершать во время одной сессии множественные соединения с сервером БД. Но тем не менее, внешняя программа - это однопотоковый процесс. Многопоточность процессов библиотекой LIBPQ не поддерживается. Другой особенностью архитектуры СУБД POSTGRES95 является то, что postmaster и postgres серверные процессы всегда выполняются на одной и той же машине - сервере базы данных, тогда как внешние программы могут находиться на любых машинах сети.

Рис. 4. Схема взаимодействия процессов POSTGRES95

Таким образом, СУБД POSTGRES95 позволяет осуществлять доступ клиентским прикладным программам к своим базам данных не только в локальном, но и удаленном режиме. Но система безопасности СУБД не предоставляет эту возможность всем пользователям. Для разрешения удаленного соединения с базами данных необходимо установить режим аутентификации для данного пользователя. По умолчанию в файле конфигурации этот режим отключен, и доступ разрешен только программам, расположенным в директории на машине сервера БД. Для установления аутентификации необходимо в файле pq_hba указать имена машин, с которых возможен удаленный доступ прикладным программам, и соответствующие базы данных, к которым разрешается удаленный доступ:

# <name> <address> <mask> all 127.0.0.1 0.0.0.0 all 194.85.135.66 0.0.0.0

После этого необходимо произвести заново компиляцию системы.

Доступ к базам данных под управлением СУБД POSTGRES95

В СУБД POSTGRES95 реализованы две основные возможности доступа к своим базам данных:

через psql - интерфейс командной строки командной оболочки Shell;
из прикладной программы, написанной на языке программирования Си (или другом языке) с использованием функций прикладного интерфейса LIBPQ.

Psql - это интерактивный терминальный монитор, позволяющий пользователю формулировать, редактировать и выполнять наборы команд - операторов языка POSTQUEL. Он запускается в режиме командной строки ОС UNIX с указанием имени базы данных:

% psql polyn

Пользователь может непосредственно из командной строки монитора вводить одну за другой SQL-команды, а может передавать запрос в виде файла с SQL-операторами через командную строку ОС UNIX:

% psql <>

Интерфейс командной строки psql обычно используют администраторы баз данных для создания, модификации и удаления отношений, заведения и предоставления прав новым пользователям и т.д. Он достаточно удобен для ввода больших массивов информации в базу данных и вывода простых отчетов. Интерактивный монитор не позволяет генерировать сложные формы отчетов, так как с его помощью нельзя сделать разборку полученного результата для формирования новых запросов, и поэтому его использование в прикладных программах достаточно ограниченно.

LIBPQ - прикладной программный интерфейс POSTGRES95. Он представлен набором библиотечных функций (подпрограмм), которые позволяют клиентским программам посылать запросы серверу СУБД и получать от него соответствующие результаты. Для этого в прикладную программу включают главный файл библиотеки libpq-fe.h , встраивают функции LIBPQ и производят компиляцию кода программы с библиотеками POSTGRES95. Схема доступа к базам данных из внешних программ достаточно простая. С помощью специальной функции PQsetdb устанавливается TCP-соединение по определенному порту (как правило, - 5432) прикладной программы с процессом-демоном postmaster'ом. При этом функции передаются параметры значений имени базы данных, IP-адреса сервера, порта соединения. Далее при успешном соединении происходит выполнение в рамках функции PQexec SQL-операторов языка запросов POSTQUEL - открытие транзакции с базой данных, выполнение запроса и закрытие транзакции. После этого происходит завешение соединения с базой данных. При выполнении запроса по выбору данных из БД POSTGRES95 создает временную таблицу, в которую помещает полученный результат. Используя SQL-операторы, связанные с курсорами, и специальные функции LIBPQ по работе с кортежами, полями отношений, достаточно просто осуществляется доступ к элементам результирующей таблицы, что приводит к генерации произвольных отчетов по запросам пользователей. Ниже приведен фрагмент Cи-программы, реализующей запрос к базе данных "polyn":

pghost= "ns.polyn.kiae.su" pgport= "5432"; pgoptions=NULL;pgtty=NULL;dbname= "polyn"/*установка соединения с базой данных */conn = PQsetdb(pghost, pgport, pgoptions, pgtty, dbname);/* проверка статуса выполнения соединения */if (PQstatus(conn)== CONNECTION_BAD){ printf("connection to database '%s' failed", dbname); printf("%s", PQerrorMessage(conn)); PQfinish(conn); exit(1);}/* начало транзакции с БД*/res=PQexec(conn,"BEGIN");/* проверка статуса выполнения функции */if (PQresultStatus(res)!=PGRES_COMMAND_OK){ printf("BEGIN command failed"); PQclear(res); PQfinish(conn); exit(1); }PQclear(res);/* выполнение SQL-опреатора установки курсора на результат запроса выбора поля isotop из отношения isotop */res=PQexec(conn,"DECLARE myportal CURSOR FOR select isotop.isotop from isotop ");/* выполнение оператора чтения по курсору */res=PQexec(conn,"FETCH ALL in myportal");/* определение количества кортежей и атрибутов в результирующей таблице */ntups = PQntuples(res);nflds = PQnfields(res);/* вывод имен атрибутов */for (i=0; i

%s

",PQfname(res,i));}/* вывод элементов результирующего отношения */for(i=0; i%s\n",PQgetvalue(res,i,j)); } }PQclear(res);/* закрытие курсора */res=PQexec(conn,"CLOSE myportal");PQclear(res);/* закрытие транзакции */res=PQexec(conn,"END");PQclear(res); /* закрытие соединения*/PQfinish(conn);

Для осуществления доступа к базам данных POSTGRES95 из World Wide Web можно использовать любые описанные выше механизмы - CGI, FastCGI, API, Java. Например, API-модуль сервера Apache PHP поддерживает взаимодействие с библиотеками POSTGRES95, а также разработаны два ODBC-драйвера, PostODBC и OpenLink ODBC, которые упрощают разработку программ-шлюзов. Но все же не стоит забывать и о достаточно удобном и простом средстве построения интерактивных приложений - Common Gataway Interface, который не требует никакого дополнительного программного обеспечения и достаточно легок в применении. В качестве примера использования CGI для доступа к базам данных под управлением POSTGRES95 можно привести созданную для РНЦ "Курчатовский институт" информационную систему базы численных данных о радиационном загрязнении 30-км зоны вокруг ЧАЭС "Проба" на Web-сервере Apache. Создание информационной системы было направлено на выполнение следующих задач: