История Oracle

История Oracle
Выполнил: Третьяков С.В.
Преподаватель: Брагилевский В.Н.
ORACLE - история, состояние и
перспективы
Oracle: начало
История Oracle началась в легендарной Силиконовой долине, штат Калифорния, США. В
1977 году молодой программист Ларри Эллисон бросил учебу в Йельском университете,
чтобы начать собственный бизнес. Ларри Эллисон, в распоряжении которого тогда было
всего 1200 долларов, уговорил Боба Майнера и Эда Оутса, своих бывших коллег, создать
собственную компанию. До этого все трое разрабатывали по заказу ЦРУ проект под
названием… Oracle. Так в 1977 году появилась Software Development Lab., вскоре
переименованная сначала с Relational Software Inc., а затем — в Oracle. Молодые
программисты, чьи общие вложения в бизнес составили $2 тыс., начали разработку
системы управления базами данных (СУБД), построенной на принципах реляционной
алгебры.
В наши дни все сложные СУБД являются реляционными, но, когда в 1970 году сотрудник
исследовательской лаборатории IBM Эдгар Кодд предложил новый метод организации
баз данных, у многих специалистов были сомнения в том, что он вообще оправдает себя.
Поэтому до середины 70-х годов информация в базах данных распределялась по
старинному иерархическому, или "древовидному", принципу, который до сих пор
используется для представления файлов в ПК. В IBM, впрочем, профинансировали
создание прототипа системы на принципах, предложенных Коддом, и в 1976 году
появился проект System R, который вдохновил будущих основателей Oracle на создание
реляционной СУБД. В июне 1979 года появилась первая система компании Эллисона —
Oracle 2. В маркетинговом отношении Эллисон оказался талантливее Билла Гейтса. В
отличие от основателя Microsoft, который первую версию Windows так и назвал —
Windows 1.0, он проявил маркетинговую смекалку, поэтому свет увидела сразу вторая
версия продукта. Это должно было как бы дать понять заказчикам, что система надежна и
даже прошла проверку временем. Эллисона можно понять: у него не было одобрения со
стороны IBM, которое было у Гейтса. Даже напротив: Эллисон создавал продукт, который
мог стать конкурентом решениям IBM. Главным конкурентным преимуществом СУБД
Oracle была высокая скорость обработки огромных массивов информации, которую тогда
отметили все эксперты. В отличие от System R, для работы которой был необходим
мощный суперкомпьютер — мейнфрейм, Oracle 2 справлялась с обработкой информации
на гораздо более скромных машинах. Это и поспособствовало невероятно широкому
распространению детища Эллисона в начале 80-х годов. А когда с появлением третьей
версии Oracle стала многоплатформенной, то есть появилась возможность устанавливать
эту СУБД на разнообразные компьютерные системы (их тогда было не менее 20),
популярность ее стала расти еще быстрее.
История ORACLE
ORACLE является исторически первой и одной из наиболее развитых на сегодняшний
день реализаций архитектуры "клиент/сервер". Открытость (переносимость +
масштабируемость) - всегда была основной идеей разработчиков ORACLE. Современное
положение ORACLE на рынке СУБД, безусловно, является прямым следствием
открытости системы.
Вторая версия Oracle (версия 1 не поставлялась заказчикам) была выпущена в свет
фирмой Relational Software Incorporated в 1979 году на миникомпьютере PDP-11 фирмы
Digital Equipment Corporation в операционной среде RSX-11. Большая часть Oracle была
написана на ассемблере PDP-11, а отдельные компоненты - на новом для того времени
языке Си. Уже в те дни система была переносима и работала в других операционных
средах PDP-11 - IAS, RSTS и UNIX. Тогда же было принято решение о переносе Oracle в
новую ОС VMS. Благодаря этому СУБД Oracle заняла обширную нишу организационных
информационных систем на быстро растущем рынке VAX.
Наиболее сильное впечатление на пользователей произвела полная реализация
возможностей нового языка запросов SQL - подзапросы, операция соединения и
непроцедурность, благодаря чему многократно выросла производительность
программирования. Стандартный SQL (IBM) был расширен утверждением CONNECT BY,
позволяющим обрабатывать древовидные структуры, остающееся уникальным для SQLсистем. Конечно, вторая версия Oracle была чрезвычайно проста, в частности, не
поддерживалось понятие транзакции, и, если в процессе обновления базы данных
происходил сбой, состояние базы данных могло стать некорректным, поэтому
пользователи были вынуждены часто делать резервные копии базы данных во избежание
потерь информации.
Следующая версия Oracle - версия 3, выпущенная на рынок в 1983 году, была полностью
написана на языке Си. Решение использовать Си и поддерживать одно множество
исходных кодов стало ключом к решению проблемы переносимости Oracle на широкий
спектр платформ. Были внесены изменения в язык SQL, существенно улучшена
эффективность, расширена архитектура системы и введено атомарное выполнение SQLутверждений и транзакций (SQL-утверждение либо выполнялось полностью, либо не
выполнялось вообще, соответственно, транзакция либо завершалась успешно по всем
изменениям базы данных, либо откатывала все сделанные ею изменения).
В этот период времени Relational Software Incorporated получила свое современное
название - Oracle Corporation.
В версии 4 была существенно повышена надежность Oracle, выполнены переносы
системы на большие компьютеры в ОС VM и MVS, а также на персональный компьютер с
640 Кбайтами оперативной памяти. Была реализована модель контроля доступа к базе
данных, которая гарантировала, что результат запроса не противоречит состоянию базы
данных на начало запроса. Благодаря чему было устранено известное противоречие между
процессами чтения и записи.
В 1985 и 1986 гг. Oracle Corporation выпустила на рынок две новые версии СУБД - 5.0 и
5.1. В версии 5.0 была впервые введена архитектура "клиент/сервер" и реализована
программа SQL*Net, поддерживающая неоднородные среды. В версии 5.1 были впервые
разрешены распределенные запросы, т. е. запрос мог обращаться к данным, физически
размещенным в разных узлах. Несколько взаимодействующих серверов могли создать у
пользователя многих физически разнесенных баз данных иллюзию единой логической
базы данных.
Разработчики версии 6 стремились создать инструмент построения крупномасштабных
информационных систем, ориентированных на обработку транзакций в режиме реального
времени. Были введены генераторы последовательностей и блокировка на уровне записи,
а это, вместе с моделью "непротиворечивости чтения", означало, что процессы чтения и
записи больше не блокируют друг друга (в состояние ожидания переходит лишь процесс
записи при попытке обновить строку таблицы, которая уже контролируется другим
процессом записи).
В это же время ORACLE стал первым многопользовательским сетевым сервером баз
данных для OS/2, Xenix, Banyan Vines и Macintosh.
В версии 6 были заложены принципиально новые возможности, в полном объеме
реализованные позже. Во-первых, SQL-утверждения могли использоваться совместно с
утверждениями процедурного языка PL/SQL и посылаться для исполнения на сервер как
анонимные процедуры. Во-вторых, тот же язык PL/SQL был введен в язык четвертого
поколения SQL*Forms в качестве средства программирования приложений (в следующей
версии 7 расширенный язык PL/SQL стал средством описания процедур и триггеров базы
данных). В-третьих, в описание схемы базы данных на синтаксическом уровне были
введены (в соответствии с ANSI/ISO стандартом) декларативные определения
ограничений референциальной целостности.
Помимо общего повышения эффективности ввода/вывода, использования центрального
процессора и работы с памятью, версия 7 обладала рядом инновационных архитектурных
решений: разделяемый SQL-кэш на сервере (сервер распознает посылаемые клиентами
SQL-утверждения, которые ранее уже были проанализированы и скомпилированы и в
данный момент находятся в кэш-памяти, за счет чего экономится время анализа,
оптимизации и трансляции, а также память, требуемая для хранения SQL-утверждения) и
разделяемый пул процессов сервера вместо отдельного процесса для каждого клиента, что
позволяет сэкономить значительный объем памяти.
В области администрирования баз данных также был введен ряд новшеств: зеркальный
журнал транзакций, динамическое создание журналов данных, команда ANALYZE,
позволяющая собирать статистику об использовании таблиц, индексов и других
физических объектах (эта статистика используется оптимизатором запросов), профили
пользователей на использование системных ресурсов: ЦПУ, ввода/вывода и т.д.
В версии 7 были полностью реализованы декларативные ограничения референциальной
целостности в соответствии со стандартами ANSI/ISO. В рамках этих ограничений
(первичные и внешние ключи) пользователь может специфицировать каскадное удаление
связанных с некоторым первичным ключом записей. Процедуры PL/SQL могут
описываться на уровне схемы базы данных (хранимые процедуры) и вызываться любым
приложением, другими процедурами и триггерами. Взаимосвязанные процедуры могут
быть сгруппированы в пакеты и использовать общие переменные и определения. Значения
переменных, объявленных на уровне пакета, сохраняются в течение всей
пользовательской сессии и могут совместно использоваться процедурами и функциями
пакета.
Другим важным нововведением явились триггеры базы данных. Триггер представляет
собой пару (событие+действие), где событие - это удаление/занесение/обновление записей
таблицы, а действие (тело триггера) - процедура PL/SQL, выполняемая при совершении
события. Триггеры могут определяться на уровне утверждений (DELETE, INSERT,
UPDATE) или на уровне отдельных строк (FOR-EACH-ROW-триггеры, которые, к тому
же, могут работать со старыми и новыми значениями строк). С помощью триггеров можно
реализовать сложные правила контроля целостности, прав доступа, вывода значений и
другие.
Управление безопасностью и целостностью существенно упростилось благодаря
введению ролей. Роль - это совокупность прав доступа к объектам базы данных (INSERT,
UPDATE, SELECT и др.) и системных прав (CREATE TABLE, ALTER SYSTEM и т.д.).
Определив роль, администратор базы данных может с помощью одной команды GRANT
дать пользователю привилегии для работы с некоторым приложением.
Эффективность выполнения распределенных запросов была повышена за счет глобальной
оптимизации: в версии 7 оптимизатор обладает информацией об индексах и статистике
удаленных таблиц, и, например, скорость соединения таблиц, расположенных в разных
узлах сети, существенно возрастает благодаря тому, что из удаленных таблиц выбираются
лишь строки, соответствующие строкам локальной таблицы.
Версия 7.1, обладает рядом существенных нововведений.
Важным аспектом является использование сервером особенностей архитектуры
конкретной вычислительной платформы (например, многопроцессорности). Это
достигается с помощью различных опций. Например, в версии ORACLE 7.1 есть опция
параллельных запросов (parallel query option), реализующая параллельное выполнение
запросов, параллельное создание индексов и параллельную загрузку данных. В
предыдущих версиях ORACLE каждое SQL-утверждение обрабатывалось одним
серверным процессом. В версии 7.1 на основе результатов работы оптимизатора запросов
определяется количество серверных процессов, необходимых для выполнения SQLутверждения. Работа этих параллельных процессов управляется специальным процессомкоординатором.
В версии 7.1 достигнута полная интеграция PL/SQL и SQL. Если ранее можно было
использовать конструкции SQL в текстах PL/SQL (но не наоборот), то теперь функции
PL/SQL могут вызываться из SQL как обычные встроенные функции, причем не только в
конструкции SELECT FROM WHERE (в списке SELECT, утверждениях WHERE,
HAVING, GROUP BY и др.), но и в подъязыке определения данных в командах CREATE
TABLE и ALTER TABLE из утверждения CHECK.
Еще одним ключевым нововведением в версии 7.1 является встроенный пакет
DBMS_SQL, реализующий динамический SQL, т. е. возможность динамически
формировать и выполнять утверждения SQL в программах PL/SQL.
В области распределенной обработки данных в версии 7.1 вводится асинхронная
симметричная репликация данных и асинхронный вызов удаленных процедур.
ORACLE - открытая система
Рассматривать ORACLE как открытую систему следует, очевидно, в трех измерениях:
"сервер-сеть-клиент".
Со стороны сервера открытость означает поддержку наиболее распространенных
вычислительных платформ и независимость серверной части разрабатываемых
прикладных систем от рабочей платформы. Здесь ORACLE находится вне конкуренции
поддерживая около 200 платформ и работая практически на любой вычислительной
системе - от персональных до центральных компьютеров и многопроцессорных систем.
При этом перенос программ не требует изменения исходного кода. Это подтверждается и
личным опытом автора, полученным при работе над рядом проектов. Например, в проекте
"Система управления документами", который разрабатывается НПВП ФОРС совместно с
НТЦ "Система": перенос серверной части системы с платформы Intel 486 на IBM 4380 и
HP 9000/816 не потребовал изменения ни одного байта исходного текста.
Существенным моментом является реализация стандартов языка SQL. ORACLE 7.1
полностью поддерживает стандарт ANSI SQL 89 и входной уровень ANSI SQL 92. В
версии 7.1 можно в интерактивном режиме включать проверку на соответствие входному
уровню стандарта ANSI SQL 92 с помощью команды:
ALTER SESSION SET FLAGGER = ENTRY;
Соответственно можно и выключать проверку на соответствие стандарту, устанавливая
FLAGGER = OFF.
Независимость от источников данных, как важная составляющая открытости ORACLE,
реализована с помощью двух наборов продуктов: ORACLE Transparent Gateways
(прозрачные шлюзы) и ORACLE Procedural Gateways (процедурные шлюзы). Прозрачные
шлюзы обеспечивают доступ из SQL к базам данных и файловым системам - DB2, Rdb,
ADABAS, IDMS, IMS, SQL/DS, SQL/400, VSAM и плоским файлам. Процедурные шлюзы
реализуют интерфейс с мониторами транзакций, операционными системами и внешними
приложениями из языка PL/SQL.
Ключевой компонентой сетевого взаимодействия является программа SQL*Net,
устанавливаемая как со стороны клиента, так и сервера, и, которая поддерживает
практически все сетевые протоколы: TCP/IP, SPX/IPX, DECnet, APPC, ISO/OSI, Named
Pipes, NetBIOS, AppleTalk, Banyan Vines, XODIAC, Wang Systems Network и другие,
обеспечивая независимость сервера и клиентов от используемых сетевых протоколов.
Важно, что SQL*Net поддерживает множественные сетевые интерфейсы для одного узла.
Другой существенной функцией SQL*Net является поддержка национальных языков: если
на клиентах и серверах используются разные кодовые страницы, то SQL*Net
обеспечивает корректную перекодировку данных (в том числе и для многобайтных
кодировок).
Механизм многопротокольного обмена - MPI (Multiple Protocol Interchange) осуществляет
преобразование данных из одного протокола в другой и позволяет существенно снизить
число узлов сети, требующих поддержки нескольких протоколов.
Кроме того, Oracle 7 совместим со спецификацией X/Open XA коммуникации мониторов
транзакций и менеджеров ресурсов, благодаря этому Oracle 7 работает с мониторами
TopEnd, Encina и Tuxedo.
Со стороны клиента открытость означает независимость от среды приложения прикладные программы могут разрабатываться в одной программно-вычислительной
среде, а использоваться в другой без перепрограммирования. Частным случаем этого
является независимость от целевого графического интерфейса. Прикладные программы
могут разрабатываться под одним интерфейсом, а использоваться под другим (например,
разрабатываться в среде X Windows, а использоваться под MS Windows).
Интегрированная, функционально полная среда разработки CDE1 (Cooperative
Development Environment) ORACLE предоставляет разработчику приложений набор
инструментальных средств: Oracle Forms, Oracle Reports, Oracle Graphics, Oracle Book и
другие.
Oracle Forms - это язык четвертого поколения, в основе которого лежит механизм
управления событиями с помощью триггеров экранных форм. Триггеры представляют
собой упорядоченные пары (логическое событие, действие). Каждое действие
пользователя (нажатие клавиши) влечет одно или несколько логических событий.
Например, нажатие клавиши перехода к следующему полю экранной формы вызывает
события "Переход к следующему полю" и "Проверка содержимого текущего поля".
Вторая компонента триггера - это процедура PL/SQL, вызываемая при совершении
логического события. Процедуры могут определяться и быть доступными как внутри
одной формы, так и группироваться в библиотеки процедур, используемые многими
формами с помощью команд копирования и референции. В состав Oracle Forms входит
WYSIWYG-дизайнер экранных форм, средство построения меню, отладчик и ряд других
компонент.
Oracle Reports позволяет создавать отчеты в широком спектре форматов (табличные,
матричные, главный-подчиненный и другие) с использованием различных текстовых и
графических объектов. Отчет может содержать любое число SQL-утверждений и вызовов
PL/SQL процедур. С помощью шлюзов можно строить отчеты из данных, находящихся в
разных источниках, например, ORACLE, DB2, SQL/DS.
Средство визуализации данных Oracle Graphics дает возможность строить сложные
приложения класса "мультимедиа". Oracle Graphics поддерживает языки SQL и PL/SQL,
импорт и экспорт данных и графики из различных источников.
Oracle Book представляет собой инструмент создания электронной документации в
гипертекстовом стиле, которая может вызываться из приложений. Созданные с помощью
ORACLE Book документы могут находиться в базе данных, сетевой файловой системе
или оптических дисках, и, содержать, помимо текста и графики, видео- и аудио- данные.
ORACLE Book автоматически конвертирует файлы в более чем 80 форматах текстовых
процессоров (MS Word, WordPerfect, AmiPro, Interleaf и др.), при этом сохраняются
шрифты, цвета и выравнивание.
Oracle Forms, Oracle Reports, Oracle Graphics, Oracle Book полностью интегрированы по
вызовам, передаче и получению данных.
Входящее в состав CDE высокоуровневое средство Oracle Glue ("клей") позволяет
включать внешние прикладные и инструментальные программы (Lotus 1-2-3, Excel, Visual
Basic и др.) в среду разработки Oracle, а средство Oracle Precompilers дает возможность
обращаться к базе данных из универсальных языков программирования - Ada, C, COBOL,
FORTRAN, Pascal, PL/1.
В настоящее время готовится к выпуску вторая версия CDE - CDE2, в состав которой
входит средство ORACLE Translation Manager, осуществляющее перевод зависящих от
языка элементов приложений (разработанных с помощью Oracle Forms, Oracle Reports и
др.) с одного национального языка на другой.
ORACLE предоставляет широкий набор средств конечного пользователя: Oracle Data
Query, позволяющий пользователю, не знакомому с языком SQL, строить запросы и
отчеты, Oracle Browser, помогающий с помощью дружелюбного графического интерфейса
легко и эффективно находить информацию в распределенной среде, Oracle Office - пакет
для автоматизации офисной деятельности.
Заключение
В заключение, отметим, что с экономической точки зрения открытость ORACLE означает
капиталоемкость разрабатываемых в среде ORACLE приложений, поскольку есть
гарантия, что перенос программного обеспечения на новые версии системы и из одной
программно-вычислительной среды в другую не потребует изменения программного кода,
и, соответственно дополнительных вложений. Этим, во многом, объясняется, на взгляд
автора столь высокая доля ORACLE на рынке СУБД и наибольшее число "ORACLEориентированных" программных продуктов третьих фирм (более 4000).
Литература
•
•
•
[Committee90]. The Committee for Advanced DBMS Function. Third Generation
Database Manifesto. // SIGMOD Record, 1990. - Vol. 19, N 3, pp. 31-44.
[DBMS94]. DBMS 1994 Readers" Choice. // DBMS, 1994. - Vol. 7, N 12, pp. 54-55.
Jacobs94]. Oracle Server V2, 3, ..., 7.0, 7.1 ... and Counting. // EOUG Oracle User Forum
94 17-20 April 1994, Maastriht, The Netherlands.