Введение в модель данных SQL

В языке отсутствовали средства явной синхронизации доступа к объектам БД со стороны параллельно выполняемых транзакций: с самого начала предполагалось, что необходимую синхронизацию неявно выполняет СУБД.
В настоящее время язык SQL реализован во всех коммерческих реляционных СУБД и почти во всех СУБД, которые изначально основывались не на реляционном подходе. Все компании-производители провозглашают соответствие своей реализации стандарту SQL, и на самом деле реализованные диалекты SQL очень близки. Этого удалось добиться не сразу.
Наиболее близки к System R были две системы компании IBM – SQL/DS и DB22). Разработчики обеих систем использовали опыт проекта System R, а СУБД SQL/DS напрямую основывалась на программном коде System R. Отсюда предельная близость диалектов SQL, реализованных в этих системах, к SQL System R. Из SQL System R были удалены только те части, которые были недостаточно проработаны (например, точки сохранения) или реализация которых вызывала слишком большие технические трудности (например, ограничения целостности и триггеры). Можно назвать этот путь к коммерческой реализации SQL движением сверху вниз.

Краткая история языка SQL
В начале лекции мы представим небольшой исторический обзор SQL. Язык уже далеко не молод. В 2004 г. сообщество баз данных отмечает его 30-летний юбилей. Поэтому, чтобы правильно понимать и трактовать современные варианты SQL, нужно знать историю языка хотя бы в общих чертах.

Средства определения, изменения и ликвидации базовых таблиц
Как мы уже отмечали в лекции 1, к спецификации языка SQL можно относиться как к спецификации некоторой модели данных, в определенных аспектах близкой к реляционной модели. Мы стремимся к тому, чтобы порядок лекций, посвященных языку SQL, способствовал правильному пониманию именно этой модели, а не технических тонкостей языка. Предыдущая лекция посвящалась тому, что (т. е. данные каких типов) может храниться в SQL-ориентированной базе данных.

Скалярные выражения
Несмотря на то что язык SQL является полным языком баз данных, включающим множество разнообразных средств определения схемы, ограничения и поддержки целостности базы данных, поддержки администрирования, заполнения и модификации таблиц базы данных, поддержки разработки приложений и т. д., для подавляющего большинства пользователей этот язык остается языком запросов, т. е. языком, позволяющим формулировать произвольно сложные и точные декларативные запросы к базе данных.

Логические выражения раздела WHERE
Конструкции оператора SELECT языка SQL в значительной степени ортогональны. В частности, выбор способа указания ссылки на таблицы в разделе FROM никак не влияет на выбор варианта формирования условия выборки в разделе WHERE. Это полезное свойство языка позволяет нам абстрагироваться от обсуждавшегося в предыдущей лекции многообразия способов указания ссылки на таблицу и сосредоточиться на возможностях формирования запросов при использовании различных предикатов, допускаемых стандартом SQL:1999 в логических выражениях раздела WHERE.

Внешние соединения
В предыдущих двух лекциях мы обсудили допускаемые в стандарте SQL виды ссылок на таблицы в разделе FROM оператора SELECT и подробно, с многочисленными примерами, рассмотрели возможные способы построения условных выражений раздела WHERE. Данную лекцию мы начинаем с анализа возможностей и целесообразности использования в запросах разделов GROUP BY и HAVING. Соответствующий раздел "Агрегатные функции, группировка и условия раздела HAVING" формально похож на раздел "Логические выражения раздела WHERE" лекции 14: обсуждаются виды предикатов, которые можно использовать в условных выражениях раздела HAVING, и приводятся иллюстрирующие примеры

Возможности формулирования аналитических запросов
Две темы, которым посвящается эта лекция, касаются сравнительно новых возможностей оператора SELECT языка SQL, впервые появившихся в стандарте SQL:1999 и открывающих возможность использования языка в приложениях, для которых ранее он не был приспособлен. Речь идет о возможностях аналитических и рекурсивных запросов. Эти темы логически не связаны, их объединяет лишь то, что соответствующие средства очень громоздки и не всегда легко понимаются. В данной краткой лекции мы не стремимся привести полное описание возможностей, специфицированных в стандарте SQL. Наша цель состоит лишь в том, чтобы в общих чертах описать подход SQL в указанных направлениях.



Базовые средства манипулирования данными
Базы данных, по крайней мере в приложениях категории OLTP, являются высоко динамичными объектами. В таких приложениях на две операции выборки данных в среднем приходится одна операция обновления содержимого базы данных (добавления новых данных, удаления или модификации существующих данных). Поэтому для пользователей и разработчиков OLTP-приложений средства манипулирования данными по важности находятся на втором месте после средств выборки данных.

Поддержка авторизации доступа к данным в языке SQL
В этой лекции мы обсудим средства языка, которые касаются скорее администраторов баз данных, нежели конечных пользователей или программистов приложений. Но надо сказать, что любой квалифицированный пользователь SQL-ориентированной базы данных должен иметь представление об административных средствах SQL (тем более что средства управления транзакциями во многом затрагивают и его интересы).

Истоки и краткая история объектно-реляционных баз данных
Как известно, язык SQL появился в середине 1970-х гг. при выполнении экспериментального проекта реляционной СУБД System R. Проект выполнялся в компании IBM, и это вполне естественно, потому что именно сотрудник IBM Эдгар Кодд предложил миру идею реляционных баз данных. От System R исходит большинство традиционных средств стандарта SQL:1999 (и SQL:2003), которые мы обсуждали в восьми предыдущих лекциях. Однако в этой лекции речь пойдет о возможностях современных вариантов SQL, которые не имеют отношения к System R (за исключением некоторых экспериментов по представлению сложных объектов средствами SQL) и, вообще говоря, к реляционной модели данных, а именно — о так называемых объектно-реляционных расширениях языка.

Теория баз данных

Теория баз данных — сравнительно молодая область знаний. Возраст ее составляет немногим более 30 лет. Однако изменился ритм времени, оно уже не бежит, а летит, и мы вынуждены подчиняться ему во всем. Поэтому столь молодая область знаний является практически обязательной для изучения студентами всех технических специальностей. В соответствии с новыми стандартами учебная дисциплина «Базы данных» включена в стандарты всех специальностей, связанных с подготовкой специалистов по вычислительной технике: это группа специальностей 22.01, 22.02, 22.03 и 22.04. В остальные технические специальности раздел, посвященный базам данных, включен в общий курс информатики и вычислительной техники.
И действительно, современный мир информационных технологий трудно представить себе без использования баз данных. Практически все системы в той или иной степени связаны с функциями долговременного хранения и обработки информации. Фактически информация становится фактором, определяющим эффективность любой сферы деятельности. Увеличились информационные потоки и повысились требования к скорости обработки данных, и теперь уже большинство операций не может быть выполнено вручную, они требуют применения наиболее перспективных компьютерных технологий. Любые административные решения требуют четкой и точной оценки текущей ситуации и возможных перспектив ее изменения. И если раньше в оценке ситуации участвовало несколько десятков факторов, которые могли быть вычислены вручную, то теперь таких факторов сотни и сотни тысяч, и ситуация меняется не в течение года, а через несколько минут, а обоснованность принимаемых решений требуется большая, потому что и реакция на неправильные решения более серьезная, более быстрая и более мощная, чем раньше. И, конечно, обойтись без информационной модели производства, хранимой в базе данных, в этом случае невозможно.

От автора
История развития баз данных
Основные понятия и определения
Теоретико-графовые модели данных
Основные определения
История развития SQL
Проектирование реляционных БД на основе принципов нормализации
Инфологическое моделирование
Принципы поддержки целостности в реляционной модели данных
Физические модели баз данных
Распределенная обработка данных
Модели транзакций
Встроенный SQL
Защита информации в базах данных
Обобщенная архитектура СУБД
Перспективы развития БД и СУБД

---