Эбберс М. Введение в современные мейнфреймы: основы z/OS

Подождите немного. Документ загружается.

352 Глава11

Система IMS (Information Management System) состоит из трех компонентов: ме-

неджера транзакций (Transaction Manager, TM), менеджера баз данных (Database

Manager, DB) и набора системных служб, реализующих общие функции для двух дру-

гих компонентов. Создание IMS-программы во многом выполняется так же, как и со-

здание любой другой программы. Для создания IMS-приложений можно использовать

COBOL, OO COBOL, C, C++, Java, PL/I или ассемблер.

Основныетерминывэтойглаве

IMSTM Диалоговаятранзакция Псевдодиалоговаятранзакция

IRLM CICSTS InformationManagementSystem(IMS)

CICS-команда Регион BasicMappingSupport(BMS)

Многопоточность Транзакция Единицаработы

117 Контрольные вопросы

Чтобы проверить понимание материала этой главы, ответьте на следующие вопросы:

1. Назовите типичные оперативные транзакции, выполняемые вами часто.

2. Почему многозадачность и многопоточность важны для оперативной обработки

транзакций?

3. Каковы общие свойства оперативной транзакционной системы?

4. Опишите двухфазовую фиксацию.

5. Опишите основные фазы плана программирования CICS.

6. В чем различие между терминами «бизнес-транзакция» и «CICS-транзакция»?

7. Как выполняется определение ресурсов в CICS?

8. Какие основные компоненты содержит IMS, и каково их назначение?

9. Каковы четыре типа IMS-сообщений?

118 Упражнение: Создание CICS-программы

Ниже представлено пробное упражнение.

Во время работы над упражнением может быть полезным использовать руководс-

тво CICS Application Programming Guide.

Анализ и изменение учебной программы

• Рассмотрите возможные варианты использования интерфейса COMMAREA.

Рассмотрите передачу данных между вызываемыми программами с использо

ванием команд LINK или XCTL. Можно разработать общую программу обра-

ботки ошибок; все обращения к ней можно выполнять вместе с передачей

требуемых данных об ошибках через COMMAREA. Кроме того, опция COM-

MAREA команды возврата предназначена для передачи данных между последо-

вательными транзакциями в псевдодиалоговой последовательности.

Состояние ресурса может быть передано первой транзакцией через интерфейс

COMMAREA для сравнения с текущим состоянием второй транзакцией. Прежде

чем разрешать обновление, может быть необходимо знать, изменилось ли со-

 Системыуправлениятранзакциямивz/OS 353

стояние с момента последнего взаимодействия. В веб-приложениях бизнес-

логика в CICS-приложении может быть вызвана с использованием интерфейса

COMMAREA.

• Несколько простых обновлений транзакции учебной программы можно вы-

полнить достаточно просто:

Добавьте одно дополнительное поле выходных данных на экране. Например,

можно использовать максимальное значение премии сотрудника.

Новое поле должно быть определено в исходной карте. Возможно нужно будет

изменить некоторые элементы. Составьте карту и сгенерируйте новый копи-

руемый файл. Измените программу таким образом, чтобы она имела еще один

столбец в SQL-выражении, и после извлечения переместите его содержимое

в соответствующее новое выходное поле на карте. Выполните подготовитель

ное задание для пользовательской программы. Сеанс CICS требует новых ко-

пий программы и карты.

Создайте транзакцию, которая может быть подобной главному меню; одна

из опций запускает текущую программу.

В карте этой транзакции обязательными являются только два переменных

поля: поле опций и строка сообщений. Изначально включается только одна

опция, соответствующая текущей транзакции ABCD. Для добавления новой

карты может использоваться тот же набор карт

. Транзакция ABCD должна

быть изменена таким образом, чтобы выполнить команду RETURN TRANSID

для новой транзакции. В систему CICS необходимо добавлять только следу-

ющие ресурсы: новая транзакция и программы (пользовательская програм-

ма и карта).

Рассмотрите оператор CICS HANDLE CONDITION и подумайте, где его мож-

но использовать.

Попытайтесь добавить средства контроля ошибок в команду RECEIVE CICS.

Ситуация MAPFAIL возникает, когда после команды RECEIVE с терминала не

передаются допустимые данные.

Бизнес-транзакция

Проанализируйте типичную бизнес-транзакцию. Рассмотрите различные CICS-про-

граммы и транзакции, которые могут быть нужны для ее выполнения. Нарисуйте

диаграмму, чтобы изобразить схему процесса.

Можно использовать пример, представленный в книге CICS Application Program-

ming Primer. Универмаг с покупателями, совершающими покупки в кредит, хранит

главный файл счетов своих клиентов. Приложение выполняет следующие действия:

• вывод записей счетов клиентов;

• добавление новых записей счетов;

• изменение или удаление существующих записей счетов;

• печать одной копии записи счета клиента;

• доступ к записям по имени.

 Системыуправлениябазамиданныхвz/OS 355

Системы управления

базами данных в z/OS

ЦельВампотребуетсяхорошеепониманиеосновныхтиповсистемного

программногообеспечения,используемогодляобработкиоперативнойрабочей

нагрузкимэйнфреймаВэтойглавемысконцентрируемсянадвухнаиболеечасто

используемыхсистемахуправлениябазамиданных(СУБД)дляz/OS:DB2иIMSDB

Послезавершенияработынадэтойглавойвысможете:

• объяснить,какиспользуютсябазыданныхнапредприятии,работающем

воперативномрежиме;

• описатьдвемоделисетевойсвязидлябольшихсистем;

• описатьрольDB2вобработкеоперативныхтранзакций;

• перечислитьосновныеструктурыданныхDB2;

• составитьпростыеSQL-запросыдлявыполнениявz/OS;

• представитьобзорпрограммированияприложенийсиспользованиемDB2;

• описатькомпонентыIMS;

• описатьструктуруподсистемыIMSDB

356 Глава12

121 Системы управления базами данных

для мэйнфрейма

В этом разделе представлен обзор основных понятий сферы баз данных, их исполь-

зования и их преимуществ. Существует множество различных баз данных, однако

здесь мы ограничимся рассмотрением двух типов баз данных, чаще всего используе-

мых на мэйнфреймах: иерархических и реляционных баз данных.

122 Что такое база данных?

База данных обеспечивает хранение и управление бизнес-данными. Она независима

от приложений (но не от их требований обработки). При правильном проектирова-

нии и реализации, база данных обеспечивает единое согласованное представление

бизнес-данных, что позволяет обеспечить централизованный контроль и управление.

Один из способов описания логического представления этого набора данных со-

стоит в использовании модели взаимоотношений между сущностями. База данных

описывает подробности (атрибуты) определенных объектов (сущностей) и взаимо-

отношения между различными типами сущностей. Например, модуль контроля запа-

сов в приложении описывает изделия, заказы на покупку, клиентов и заказы клиентов

(сущности). Каждая сущность имеет атрибуты; в частности, изделие имеет такие ат-

рибуты как номер изделия, название, цена за единицу, количество и т. д.

Отношения

Партия

Клиент

Заказ клиента

Изделие

Заказ на покупку

Перевозка

клиенту

Клиент

заказывает

изделия

Заказ изделия

Покупка

изделия

Атрибуты

Номер изделия

Название

Цена за единицу

Номер партии

Отправка

Дата

Номер клиента

Клиент

Адрес

Номер заказа

Количество

Доставка

Адрес

Номер заказа

Количество

Рис 121 Сущности,атрибутыиотношения

 Системыуправлениябазамиданныхвz/OS 357

Кроме того, существуют отношения между сущностями, например, клиент связан

с размещенными заказами, которые связаны с заказанным изделием и т. д. Модель

взаимоотношений между сущностями представлена на рис. 12.1.

Система управления базами данных (СУБД), например компонент IMS Database

Manager (IMS/DB) или система DB2, обеспечивает метод хранения и использования

бизнес-данных в базе данных.

123 Для чего используются базы данных?

Когда компьютеры только появились, данные хранились в отдельных файлах, кото-

рые использовались только этим приложением или даже небольшой частью отде-

льного приложения. Однако надлежащим образом спроектированная и реализован-

ная СУБД имеет множество преимуществ по сравнению с использованием простой

файловой системы на основе PDS.

• Она сокращает объем работы, связанной с

программированием приложений.

• Она более эффективно управляет создани-

ем, изменением и доступом к данным, чем

система, отличная от СУБД. Как известно,

для того чтобы добавить в файл новые элементы данных, потребуется перепи-

сать все приложения, использующие этот файл, даже если они не используют

новый элемент данных. При использовании СУБД это не нужно. Хотя многие

программисты используют разные хитрости, позволяющие уменьшить объем

работы по программированию приложений, определенный объем работы все

еще остается.

• Она обеспечивает более высокий уровень защиты данных и конфиденциаль-

ности, чем простая файловая система. В частности, при доступе к логической

записи в простом файле приложение может видеть все элементы данных,

включая любые конфиденциальные и привилегированные данные. Для того

чтобы решить эту проблему, многие клиенты прибегают к размещению кон-

фиденциальных данных в отдельном файле и связыванию двух файлов при

необходимости. Это может вызвать проблемы с согласованностью данных.

При использовании СУБД конфиденциальные

данные можно изолировать в отдельном сегменте

(в IMS/DB) или представлении (в DB2), предотвра-

щающем их просмотр несанкционированными

приложениями. Но эти элементы данных являются

составной частью логической записи.

Тем не менее, одни и те же сведения могут храниться в нескольких различных

местах; например, сведения о клиенте могут находиться и в приложении формирова-

ния заказов, и в приложении выставления счетов. Это вызывает ряд проблем.

• Так как информация хранится и обрабатывается независимо, сведения, кото-

рые должны быть одинаковыми (например, имя и адрес клиента), могут быть

несогласованными в различных приложениях.

СУБД–

системауправлениябазами

данных,реализующаяметод

храненияииспользования

данныхвбазеданных

Сегмент–

любойраздел,

зарезервированнаяобласть,

частичныйкомпонентили

фрагментболеекрупной

структуры

358 Глава12

• Когда нужно будет изменить общие данные, потребуется выполнить их изменение

в нескольких местах, что вызовет большую нагрузку. Если отсутствуют какие-ни-

будь копии данных, это вызывает проблемы, описанные в предыдущем пункте.

• Отсутствует центральный пункт управления данными, который обеспечивал

бы их защиту от потери и несанкционированного доступа.

• Дублирование данных означает напрасное расходование места в хранилище.

Использование системы управления базами данных, такой как IMS/DB или DB2,

для реализации базы данных обеспечивает дополнительные преимущества. В част-

ности, СУБД:

• Позволяет нескольким задачам осуществлять одновременный доступ и изме-

нение данных, сохраняя целостность базы данных. Это особенно важно в слу-

чаях, когда большое число пользователей осуществляет доступ к данным через

оперативное приложение.

• Содержит средства изменения приложением нескольких записей базы данных,

и обеспечивает согласованность данных приложения в различных записях,

даже при отказе приложения.

• Может поместить конфиденциальные данные в отдельный сегмент (в IMS) или

таблицу (в DB2). В отличие от СУБД, при использовании простого файла PDS

или VSAM приложение осуществляет доступ к каждому элементу данных в ло-

гической записи. Некоторые из этих элементов могут содержать данные, до-

ступ к которым должен быть ограниченным.

• Содержит утилиты, управляющие и реализующие резервное копирование и вос-

становление данных, не допуская потери критически важных бизнес-данных.

• Содержит утилиты мониторинга и настройки доступа к данным.

• Может изменять структуру логической записи (путем добавления или переме-

щения полей данных). Такие изменения обычно требуют переассемблирова-

ния или перекомпиляции каждого приложения, осуществляющего доступ

к файлу VSAM или PDS, даже если оно не использует дополнительные или из

мененные поля. Правильно спроектированная база данных освобождает про-

граммиста приложений от таких изменений.

Однако следует помнить о том, что использование базы данных и системы управ-

ления базами данных само по себе не обеспечивает описанные преимущества. Требу-

ется также надлежащее проектирование и администрирование баз данных и разра-

ботка приложений.

124 Кто такой администратор базы данных?

Администраторы баз данных (database administrators, DBA) главным образом отвеча-

ют за определенные базы данных в подсистеме. В некоторых компаниях админист-

раторам баз данных назначаются специальные групповые полномочия, SYSADM, что

позволяет им делать почти все, что угодно, в подсистеме DB2, и дает им права доступа

ко всем базам данных в подсистеме. В других организациях полномочия админист-

ратора базы данных ограничиваются отдельными базами данных.

 Системыуправлениябазамиданныхвz/OS 359

Администратор базы данных создает иерархию объектов данных от базы данных,

табличных пространств и таблиц до любых требуемых индексов и представлений.

Он также настраивает определения ссылочной целостности данных и необходимые

ограничения.

Администратор базы данных в сущности реализует физическую структуру базы

данных. Это включает необходимость определения размеров пространства, а также

размеров физических наборов данных для табличных пространств и индексных

пространств, а также назначения групп хранения (называемых также storgroups).

Существует множество инструментов, которые могут помочь администратору ба-

зы данных в выполнении этих задач. DB2, например, содержит Administration Tool

и DB2 Estimator. Если размер объектов увеличивается, администратор базы данных

может переделать некоторые объекты, чтобы внести изменения.

Администратор базы данных может отвечать за назначение полномочий доступа

к объектам базы данных, хотя иногда этим занимается специальная группа без-

опасности.

Системам управления базами данных свойственна централизация данных и уп-

равление доступом к этим данным. Одним из преимуществ централизации является

доступность согласованных данных более чем для одного приложения. В результате,

это обеспечивает более строгий контроль над данными и их использованием.

Ответственность за точную реализацию управления возлагается на администрато-

ра базы данных. В действительности, для того чтобы получить полные преимущества

использования централизованной базы данных, необходимо иметь центральный

пункт управления ею. Так как действительная реализация функций администратора

базы данных зависит от организации, мы ограничимся обсуждением ролей и обязан-

ностей администратора базы данных. Группе, выполняющей роль администратора

базы данных, нужен опыт как в прикладном, так и в системном программировании.

В типичной инсталляции администратор базы данных отвечает за следующее:

• разработка стандартов для баз данных, их администрирование и использование;

• разработка, пересмотр и утверждение структуры новых баз данных;

• определение правил доступа к данным и мониторинга их безопасности;

• обеспечение целостности и доступности базы данных, а также мониторинг

необходимых действий по реорганизации, резервного копирования и восста-

новления;

• проверка взаимодействия новых программ с существующими рабочими базами

данных на основе результатов тестирования с применением тестовых данных.

В целом администратор базы данных отвечает за поддержку актуальной инфор-

мации о данных в базе данных. Изначально это можно делать вручную. Однако мож-

но ожидать увеличения области действия и сложности в такой степени, которая оп-

равдывает или требует использования программы словаря данных.

Администратор базы данных не отвечает за содержимое баз данных. За это отве-

чает пользователь. Со своей стороны, администратор базы данных применяет проце-

дуры точного, полного и своевременного обновления баз данных.

360 Глава12

125 Как выполняется проектирование баз данных?

Процесс проектирования баз данных вкратце можно описать как структурирование

элементов данных для различных приложений таким образом, чтобы:

• каждый элемент данных был доступен для различных приложений на данный

момент и в обозримом будущем;

• обеспечивалось эффективное хранение элементов данных;

• применялся контролируемый доступ для элементов данных с особыми требо-

ваниями безопасности.

За многие годы было разработано множество различных моделей баз данных

(например, иерархическая, реляционная или объектная), поэтому не существует со-

гласованного словаря, который описывал бы используемые понятия.

1251 Сущности

База данных содержит информацию о сущностях. Сущность (entity) имеет следую-

щие свойства:

• она может быть уникально определена;

• о ней можно собрать основную информацию, в настоящее время или в будущем.

В действительности это определение ограничено контекстом обсуждаемых при-

ложений и предприятий. Примерами сущностей являются изделия, проекты, заказы,

клиенты, товары и т. д. Важно понимать, что определение сущностей является основ-

ным этапом процесса проектирования базы данных. Информация о сущностях, со-

держащаяся в базах данных, описывается атрибутами данных.

1252 Атрибуты данных

Атрибут данных (data attribute) представляет собой единицу информации, содержа-

щую определенный факт о сущности. Например, допустим, что в качестве сущности

рассматривается изделие. Известно три факта об этом изделии: название=шайба,

цвет=зеленый, вес=143. Таким образом, имеется три атрибута данных.

Атрибут данных имеет имя и значение. Имя атрибута данных сообщает тип регис-

трируемого факта; значение представляет собой сам факт. В данном примере «имя»,

«цвет» и «вес» представляют собой имена атрибутов данных, тогда как «шайба», «зеле-

ный» и «143» представляют значения. Для того чтобы значение было осмысленным,

оно должно быть связано с именем.

Экземпляр (occurrence) представляет собой значение атрибута данных опреде-

ленной сущности. Атрибут всегда зависит от сущности. Он не имеет смысла сам по

себе. В зависимости от ее использования сущность может быть описана одним или

несколькими атрибутами данных. В идеале сущность должна быть уникальным обра-

зом определена одним атрибутом данных, например, порядковым номером сущнос-

ти. Такой атрибут данных называется ключом (key) сущности. Ключ представляет со-

бой идентификатор определенного экземпляра сущности и является специальным

атрибутом сущности. Ключи не всегда являются уникальными. Сущности с одинако-

выми значениями ключа называются синонимами (synonym).

 Системыуправлениябазамиданныхвz/OS 361

Например, полное имя человека не является уникальным идентификатором. В та-

ких случаях приходится использовать другие атрибуты, такие как полный адрес, день

рождения или произвольный порядковый номер. Более распространенный метод

состоит в определении нового атрибута, выступающего в качестве уникального клю-

ча, например, номера сотрудника.

1253 Отношения между сущностями

Между идентифицированными сущностями существуют связи, называемые отношения-

ми (relationship). Например, заказ может состоять из нескольких изделий. Опять же, эти

отношения имеют смысл только в контексте приложения и предприятия. Существуют

отношения «один-к-одному» (т. е. один экземпляр одной сущности соответствует одному

экземпляру другой сущности), «один-ко-многим» (один экземпляр одной сущности соот-

ветствует многим экземплярам другой сущности) или «много-ко-многим» (многие экзем-

пляры одной сущности имеют связь со многими экземплярами другой сущности).

Отношения также могут быть рекурсивными (recursive), когда экземпляр сущности

может быть связан с другими экземплярами той же сущности. В частности, некоторое

изделие, например крепеж, может состоять из нескольких других изделий: болта,

гайки и шайбы.

1254 Функции приложений

Сами по себе данные не являются конечной целью системы управления базами дан-

ных. Важна обработка, выполняемая над этими данными приложением. Наилучший

способ представить эту обработку состоит в том, чтобы рассмотреть наименьший

блок приложения, представляющий пользователя, взаимодействующего с базой дан-

ных, например, один заказ, состояние запасов одного изделия. В последующих разде-

лах это называется функцией приложения (application function).

Функции обрабатываются приложениями. В пакетной системе множество функ-

ций объединяется в одной программе (например, все заказы за день), затем обраба-

тывается относительно базы данных за одно выполнение требуемого приложения

В оперативной системе можно сгруппировать только одну или две функции в одной

программе, чтобы обеспечить одну итерацию с пользователем.

Несмотря на то, что функции всегда различимы, даже при пакетной обработке, некото-

рые люди предпочитают говорить о программах, а не о функциях. Однако четкое понима-

ние функций является обязательным для надлежащего проектирования, особенно в среде

баз данных. После определения функциональных требований приложения можно решить,

как лучше реализовать их в программах, используя CICS или IMS. Функция, в некотором

роде, представляет индивидуальное использование приложения определенным пользова-

телем. По существу она является центральным элементом приложения баз данных.

1255 Пути доступа

Входные данные каждой функции содержат определенную идентификацию исполь-

зуемых сущностей (например, номер изделия при доступе к базе данных изделий).

Такая идентификация называется путем доступа данной функции. В целом функции