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

Подождите немного. Документ загружается.

362 Глава12

требуют произвольного доступа, хотя в целях повышения производительности иног-

да используется последовательный доступ. Это особенно верно для функций, прохо-

дящих пакетную обработку, для многочисленных функций относительно размера

базы данных, или если нужна информация из большого количества записей базы

данных. Для эффективного произвольного доступа каждый путь доступа должен ис-

пользовать ключ сущности.

126 Что такое система управления базами данных?

Система управления базами данных (СУБД) в сущности представляет собой компью-

терную систему хранения данных. Пользователи системы имеют доступ к средствам

выполнения некоторых операций в такой системе, предполагающих либо управле-

ние данными в базе данных, либо управление структурой базы данных. Системы уп-

равления базами данных классифицируются в соответствии со структурами или ти-

пами данных.

Существует несколько типов баз данных, которые можно использовать на мэйнф-

рейме для использования z/OS: с инвертированной списковой структурой, иерархи-

ческие, сетевые или реляционные.

В организациях, использующих мэйнфреймы, часто применяют иерархическую

модель, когда структура данных (не значения), требуемая приложению, является

сравнительно статичной. Например, структура базы данных ведомости материалов

всегда содержит номер компонента сборки верхнего уровня и несколько уровней

компонентов и подкомпонентов. Структура обычно содержит прогнозные данные,

стоимость и цену компонентов и т. д. Структура данных в ведомостях материалов

редко изменяется, и новые элементы данных (не значения) редко определяются.

Приложение обычно начинается с номера компонента сборки верхнего уровня и пе

реходит к составляющим компонентам нижних уровней.

Обе системы управления базами данных имеют

преимущества, перечисленные в разделе 12.3 «Для

чего используются базы данных?». Реляционные

СУБД имеют дополнительное важное преимущество над иерархической базой дан-

ных, состоящее в том, что она не является навигационной. Под навигационной под-

разумевается, что в иерархической базе данных программист приложений должен

знать структуру базы данных. Программа должна содержать специальную логику для

навигации от корневого сегмента к требуемым дочерним сегментам, содержащим

требуемые атрибуты или элементы. Тем не менее, программа должна осуществлять

доступ к промежуточным сегментам, даже если они не нужны.

В остальной части раздела рассматривается реляционная структура базы данных.

1261 Какие структуры существуют в реляционной базе данных?

Реляционные базы данных содержат следующие структуры:

• База данных.

База данных представляет собой логический набор данных. Она содержит на

бор связанных табличных пространств и индексных пространств. Обычно ба-

Корень–

верхнийуровеньиерархии

 Системыуправлениябазамиданныхвz/OS 363

за данных содержит все данные, связанные с одним приложением или с набо-

ром связанных приложений. Например, может использоваться база данных

ведомостей или база данных инвентаризации.

• Таблица.

Таблица представляет собой логическую

структуру, состоящую из строк и столбцов.

Строки не имеют фиксированного поряд-

ка, поэтому для получения данных может

потребоваться их сортировка. Порядок

столбцов определяется при создании таб-

лицы администратором базы данных. На

пересечениях столбцов и строк находятся элементы данных, называемые зна-

чениями или, если точнее, элементарными значениями. Имя таблицы состоит

из высокоуровневого квалификатора, соответствующего идентификатору

пользователя-владельца, и имени самой таблицы, например TEST.DEPT или

PROD.DEPT. Существует три типа таблиц:

базовая таблица, создаваемая и содержащая постоянные данные;

временная таблица, хранящая промежуточные результаты запросов;

таблица результатов, возвращаемая при запросах таблиц.

Рис 122 ПримертаблицыDB2(таблицаотделов)

Эта таблица содержит:

 столбцы – упорядоченный набор столбцов DEPTNO, DEPTNAME,

MGRNO и ADMRDEPT. Все данные в определенном столбце должны

иметь одинаковый тип данных;

 строки – каждая строка содержит данные по одному отделу;

 значения – находятся на пересечении столбцов и строк. Например,

PLANNING является значением на пересечении столбца DEPTNAME

и строки, соответствующей отделу B01.

• Индексы.

Индекс представляет собой упорядоченный набор указателей на строки таб

лицы. В отличие от строк таблицы, не имеющих определенного порядка, ин-

декс в DB2 всегда должен поддерживаться в порядке. Индекс имеет следующее

назначение:

SQL–

StructuredQueryLanguage

(языкструктурированных

запросов)–язык,

используемыйдля

опрашиванияиобработки

данныхвреляционнойбазе

данных

364 Глава12

o обеспечение быстродействия, что позволяет быстрее извлекать данные;

обеспечение уникальности.

Создание индекса по имени сотрудника позволяет быстрее извлекать данные

по этому сотруднику чем посредством сканирования всей таблицы. Кроме то-

го, при создании уникального индекса по номеру сотрудника, DB2 принуди-

тельно обеспечивает уникальность каждого значения. Уникальный индекс яв-

ляется единственным способом применения уникальности в DB2.

При создании индекса автоматически создается

индексное пространство (in-

dex space) – набор данных, содержащий индекс.

• Ключи.

Ключ представляет собой один или несколько столбцов, идентифицирован

ных как ключ при создании таблицы или индекса или при определении ссы-

лочной целостности данных.

Первичный ключ.

Таблица может иметь только один первичный ключ, так как он определяет сущ-

ность. Существует два требования, предъявляемых к первичному ключу:

1. Он должен иметь значение, т. е. он не может содержать пустое значение (null).

2. Он должен быть уникальным, т. е. для него должен быть определен уникальный

индекс.

Уникальный ключ.

Мы уже знаем, что первичный ключ должен быть уникальным, однако

в таблице может быть больше одного уникального ключа. В нашем примере

таблицы EMP [см. раздел «Таблица сотрудников (EMP)»] номер сотрудника

определяется как первичный ключ, который, таким образом, является уни-

кальным. Если бы наша таблица содержала номер социального страхова-

ния, это значение также было бы уникальным. Для того чтобы обеспечить

уникальность, можно создать уникальный индекс по столбцу номера соци-

ального страхования.

Внешний ключ.

Внешним ключом является ключ, определенный в ограничении ссылочной

целостности данных, чтобы сделать его существование зависимым от пер-

вичного или уникального ключа (родительского ключа) в другой таблице

В приведенном примере номер рабочего отдела сотрудника связан с пер

вичным ключом, определенным в номере отдела в таблице DEPT. Это огра-

ничение является частью определения таблицы.

127 Что такое DB2?

Основные понятия реляционной системы управления базами данных (РСУБД) об-

суждаются в главе 11 «Системы управления транзакциями в z/OS». Большинство при-

меров таблиц, рассматриваемых в этой главе, можно найти в Приложении B «Приме-

ры таблиц DB2». Эти таблицы, в частности, EMP и DEPT, являются частью Sample Da-

tabase, распространяемой вместе с DB2 на всех платформах. Скриншоты взяты из

версии 8. Поэтому владельцем таблиц является DSN8810.

 Системыуправлениябазамиданныхвz/OS 365

Элементы, управляемые DB2, можно разделить на две категории: структуры данных,

используемые для организации пользовательских данных, и системные структуры, управ-

ляемые DB2. Структуры данных можно разделить на базовые структуры (basic structures)

структуры схемы (schema structures). Структуры схемы являются сравнительно новыми

объектами, реализованными на мэйнфреймах для совместимости в семействе продуктов

DB2. Схема (schema) представляет собой логическую группу этих новых объектов.

1271 Структуры данных в DB2

Ранее в этой главе мы обсудили большую часть базовых структур, общих для систем управ-

ления базами данных. Теперь мы рассмотрим некоторые структуры, характерные для DB2.

Представления

Представление (view) является альтернативным

способом просмотра данных из одной или несколь-

ких таблиц. Оно подобно трафарету, накладываемо-

му на изображение на слайде, позволяющему видеть

только лишь некоторые аспекты базового изображе-

ния. Например, можно создать представление для

таблицы отделов, которое бы позволяло пользователям осуществлять доступ к одному

определенному отделу для обновления информации о заработной плате. При этом поль-

зователи не должны видеть информацию о зарплате в других отделах. Для этого создается

представление таблицы, которое позволяет пользователям видеть только один отдел; при

этом представление используется так же, как таблица. Таким образом, представление ис-

пользуется в целях безопасности. В большинстве компаний пользователям не разрешает-

ся осуществлять прямой доступ к таблицам; для этого используются представления.

Пользователи получают доступ через представление. Представление можно также ис-

пользовать для упрощения сложного запроса для менее опытных пользователей.

Табличное пространство

Таблица представляет собой только лишь логическую конструкцию. Она хранится в фи-

зическом наборе данных, называемом табличным пространством (table space). Таблич-

ные пространства представляют собой структуры хранения, способные содержать одну

или несколько таблиц. Имя табличного пространства состоит из имени базы данных, за

которым следует имя табличного пространства, например, PAYROLL.ACCNT_RECV. Су-

ществует три типа табличных пространств: простые, сегментированные и многоразде-

льные. Дополнительные сведения см. в руководстве DB2 UDB for z/OS: SQL Reference.

В DB2 используются наборы данных VSAM. Другими словами, каждый сегмент

представляет собой набор данных VSAM.

Индексное пространство

Индексное пространство (index space) представляет собой еще одну структуру хра-

нения, содержащую один индекс. В действительности при создании индекса DB2 ав-

томатически определяет индексное пространство.

Представление–

способпросмотраданных

втаблице,позволяющий

контролироватьвидимость

информацииразными

пользователями

366 Глава12

Группы хранения

Группа хранения (storage group) представляет собой набор томов на дисках (DASD),

содержащий наборы данных, в которых фактически хранятся таблицы и индексы.

VSAM

LDS

VSAM

LDS

Группа хранения

База данных

Табличное

пространство

Таблица

Индексное

пространство

Индекс

Представления

Рис 123 ИерархияобъектоввподсистемеDB2

1272 Структуры схемы

Пользовательский тип данных (UDT)

Пользовательский тип данных (user-defined data type, UDT) является способом определения

пользователями собственных типов данных вдобавок к обычным символьным и числен-

ным типам данных. Однако UDT основаны на уже существующих типах данных DB2. При

работе с международными валютами скорее всего потребуется каким-то образом разли-

чать разные валюты. Используя определения UDT, можно на основании десятичного типа

данных определить тип EURO как отдельный тип данных от YEN и US_DOLLAR. В результа-

те, например, нельзя будет прибавить YEN к EURO, так как это разные типы данных.

Пользовательская функция (UDF)

Пользовательская функция (user-defined function, UDF) может быть достаточно прос-

то определена на основе уже существующей функции DB2, такой как округление или

 Системыуправлениябазамиданныхвz/OS 367

вычисление среднего, или может быть более сложной и представлять собой прило-

жение с доступом посредством SQL-оператора. В примере с международными валю-

тами можно было бы использовать UDF для конвертации одной валюты в другую,

чтобы можно было выполнять арифметические функции.

Триггер

Триггер (trigger) определяет набор действий, выполняемых при выполнении опера-

ций вставки, изменения или удаления в определенной таблице. Например, предполо-

жим, что при каждой вставке сотрудника в таблицу EMP требуется также добавить

единицу к счетчику сотрудников, находящемуся в таблице статистики компании.

Можно определить триггер, срабатывающий при выполнении вставки в таблицу EMP.

При таком срабатывании автоматически прибавляется единица в определенном

столбце таблицы COMPANY_STATS.

Большой объект (LOB)

Большой объект (Large Object, LOB) представляет собой тип данных, используемый

в DB2 для управления неструктурированными данными. Существует три типа боль

ших объектов LOB:

• Двоичный большой объект (Binary Large Object, BLOB) – используется для фо-

тографий и рисунков, музыкальных и звуковых записей, а также видеоклипов.

• Символьный большой объект (Character Large Object, CLOB) – используется

для больших текстовых документов.

• Двухбайтовый символьный большой объект (Double Byte Character Large Ob-

ject, DBCLOB) – используется для хранения больших текстовых документов,

написанных на языках, требующих использования двухбайтовых символов,

например, на японском (кандзи).

Большие объекты (LOB) хранятся в специальных вспомогательных таблицах, ис-

пользующих специальное табличное пространство для больших объектов. Базовая

таблица EMP может содержать такой текстовый материал, как резюме сотрудников.

Так как резюме составляют большой объем данных, они содержатся в отдельной таб-

лице. Столбец в таблице EMP, определенный как CLOB, содержит указатель на специ-

альную вспомогательную таблицу LOB, хранящуюся в табличном пространстве LOB.

Каждый столбец, определенный как LOB, имеет собственную ассоциативную вспомо-

гательную таблицу и табличное пространство LOB.

Хранимая процедура

Хранимая процедура (stored procedure) представляет собой программу, написанную

пользователем, которая обычно хранится и запускается на сервере (хотя может за-

пускаться для решения локальных задач). Хранимые процедуры были специально

разработаны для клиент-серверной среды, где клиенту требуется только лишь сделать

одно обращение к серверу, который затем запускает хранимую процедуру, осущест-

вляя доступ к данным DB2 и возвращая результаты. Это устраняет необходимость со-

вершения нескольких сетевых обращений для выполнения отдельных запросов к базе

данных, что может быть дорогостоящим.

368 Глава12

Хранимую процедуру можно рассматривать как подпрограмму, которую можно

вызвать для выполнения набора связанных функций. Она представляет собой прило-

жение, определенное в DB2 и управляемое подсистемой DB2.

Системные структуры

Каталог и оглавление

DB2 управляет набором таблиц, содержащих метаданные или данные обо всех объектах

DB2 в подсистеме. Каталог (catalog) хранит информацию обо всех объектах, в частности,

о таблицах, представлениях, индексах, табличных пространствах и т. д., тогда как

оглавле-

ние (directory) хранит информацию о приложениях. К каталогу можно направить запрос

для просмотра информации об объектах; к оглавлению этого сделать нельзя.

При создании пользовательской таблицы, DB2 автоматически записывает имя

таблицы, ее создателя, ее табличное пространство и базу данных в каталог и помещает

эту информацию в таблицу каталога с именем SYSIBM.SYSTABLES. Все столбцы, опре-

деляемые в таблице, автоматически регистрируются в таблице SYSIBM.SYSCOLUMNS.

Кроме того, чтобы отметить наличие полномочий доступа к таблице у владельца

таблицы, строка автоматически вставляется в SYSIBM.SYSTABAUTH. Любые индексы,

создаваемые для таблицы, регистрируются в таблице SYSIBM.SYSINDEXES.

Буферные пулы

Буферные пулы (buffer pools) представляют области в виртуальной памяти, в которых

DB2 временно хранит страницы табличных пространств или индексов. Они высту-

пают в качестве кеша между DB2 и физическим дисковым устройством хранения,

на котором находятся данные. Страница данных извлекается с диска и размещается

в странице буферного пула. Если требуемые данные уже находятся в буфере, это поз

воляет избежать дорогостоящих операций ввода-вывода с диском.

Активные и архивные журналы

DB2 регистрирует все изменения данных и прочие значимые события в журнале

(log). Эта информация используется для восстановления данных в случае отказа или

для отмены изменений и возврата в прежнее состояние. DB2 записывает каждую за-

пись журнала в набор данных, называемый активным журналом (active log).

Когда активный журнал заполнен, DB2 копирует его содержимое в набор данных на

диске или магнитной ленте, называемый архивным журналом (archive log). Загрузочный

набор данных (bootstrap data set) следит за активными и архивными журналами. DB2

использует эту информацию в сценариях восстановления, для перезапуска систем или

для любых операций, требующих чтения журнала. Загрузочный набор данных позволя-

ет осуществлять восстановление состояния на определенный момент времени.

1273 Адресные пространства DB2

DB2 представляет собой подсистему, содержащую несколько адресных пространств,

требующую, как минимум, три адресных пространства:

 Системыуправлениябазамиданныхвz/OS 369

• системных служб;

• служб баз данных;

• служб менеджера блокировок (IRLM).

Кроме того, для связи с другими подсистемами DB2 используется утилита распре-

деленных данных (Distributed Data Facility, DDF). Эти адресные пространства пред-

ставлены на рис. 12.4.

Рис 124 МинимальныйнаборадресныхпространстввDB2

1274 Использование утилит DB2

В z/OS администратор базы данных управляет объектами базы данных, используя на-

бор утилит и программ, передаваемых на выполнение с использованием JCL-заданий.

Обычно компания имеет библиотеку наборов данных для этих заданий, копируемую

и используемую администраторами баз данных. Однако существуют инструменты, ге-

нерирующие JCL-код, такие как Administration Tool и опция Utility на панели DB2I.

Утилиты помогают администраторам баз данных выполнять свою работу. Утили-

ты можно разделить на две категории.

• Утилиты организации данных.

После создания таблиц администратор базы данных использует для их заполне

ния утилиту LOAD, способную сжимать большие объемы данных. Существует так-

же утилита UNLOAD и программа DSNTIAUL, позволяющие администратору базы

данных перемещать или копировать данные из одной подсистемы в другую.

Утилита REORG позволяет хранить данные в определенном порядке. Последу

ющие вставки и загрузки могут нарушить этот порядок, поэтому администра-

тор базы данных должен планировать последующие запуски утилиты REORG

на основании отчетов, генерируемых утилитой RUNSTATS, содержащих ста-

тистику и информацию о производительности. Можно также запускать

RUNSTATS для системного каталога.

• Утилиты резервного копирования и восстановления.

Крайне важно, чтобы администратор базы данных создавал копии образа дан

ных и индексов утилитой COPY, чтобы можно было выполнить восстановление

данных. Администратор базы данных может создать полную копию или инк-

370 Глава12

рементальную копию (только для данных). Так как восстановление можно вы-

полнить только с использованием полной копии, используется утилита

MERGECOPY, осуществляющая объединение инкрементальных копий с полной

копией. Утилита RECOVER позволяет выполнить восстановление на опреде-

ленный момент времени с использованием копии образа. Чаще она использу-

ется для восстановления на момент создания копии образа, после чего приме-

няется информация из журналов, регистрирующих все изменения данных, для

восстановления до текущего момента. В случае отсутствия копии образа ин-

декс воссоздается утилитой REBUILD INDEX.

• Утилиты согласованности данных.

Одной из наиболее важных утилит согласованности данных является утилита

CHECK, которую можно использовать для проверки и исправления ссылочной

целостности и несогласованностей ограничений, особенно после дополни-

тельного заполнения таблиц или после восстановления.

Обычно утилиты используются следующим образом: сначала запускается

RUNSTATS, затем EXPLAIN, затем снова RUNSTATS.

1275 Использование команд DB2

Как системный администратор, так и администратор базы данных используют команды

DB2 для мониторинга подсистемы. Панель DB2I и Administration Tool содержат средства

ввода этих команд. Команда DISPLAY DATABASE отображает состояние всех табличных

пространств и индексных пространств в базе данных. Например, без копии образа таб-

лица может быть переведена в состояние отложенного копирования (copy pending),

которое требует запуска утилиты COPY. Существует несколько других команд отобра-

жения состояния, например, DISPLAY UTILITY, показывающая состояние утилиты, а так

же команды отображения информации о буферном пуле, потоках и журналах.

Существуют также команды DSN, которые можно вводить из сеанса TSO или па-

кетного задания. Однако эти команды проще ввести, используя опции панели DB2I:

BIND, DCLGEN, RUN и т. д. (в некоторых вычислительных центрах администраторы

баз данных отвечают за связывание, хотя обычно оно выполняется программистами

в составе задания компиляции).

128 Что такое SQL?

Язык SQL (Structured Query Language, язык структурированных запросов) представля-

ет собой высокоуровневый язык, позволяющий сформулировать, какая информация

нужна пользователю, не требуя знаний о том, как она извлекается. База данных отве-

чает за определение пути доступа, необходимого для извлечения данных. SQL рабо-

тает на уровне множеств; другими словами, он предназначен для извлечения одной

или нескольких строк. В сущности он используется для составления запросов к одной

или нескольким таблицам и возвращает результаты в виде таблицы результатов.

SQL состоит из трех категорий, реализующих различные функции:

• DML (Data Manipulation Language, язык манипулирования данными) – исполь-

зуется для чтения и изменения данных;

 Системыуправлениябазамиданныхвz/OS 371

• DDL (Data Definition Language, язык определения данных) – используется для

определения, изменения или удаления объектов DB2;

• DCL (Data Control Language, язык управления данными) – используется для на-

значения и отмены полномочий.

Существует ряд инструментов для ввода и выполнения SQL-операторов. Мы рас-

смотрим SPUFI (SQL Processing Using File Input). SPUFI входит в панель меню DB2 Inter-

active (DB2I), которая вызывается из панели ISPF после установки DB2 (это, конечно,

зависит от того, как системные администраторы настроят панели меню в системе).

Чаще всего администраторы баз данных используют инструмент SPUFI. Он позво-

ляет создать и сохранить один или несколько SQL-операторов одновременно. Адми-

нистраторы баз данных используют его для назначения или отмены полномочий,

а иногда и для создания объектов, если это нужно сделать срочно. SPUFI также часто

используется разработчиками для тестирования своих запросов. Это позволяет убе-

диться в том, что запрос возвращает точно то, что нужно.

Другим инструментом, который может использоваться на мэйнфрейме, является

инструмент Query Management Facility (QMF), позволяющий ввести и сохранить толь-

ко один SQL-оператор за раз. Основным преимуществом QMF является средство со-

здания отчетов

. Оно позволяет разрабатывать гибкие и многократно используемые

форматы отчетов, в том числе и графиков. Кроме того, этот инструмент включает

функцию Prompted Query (запрос с подсказками), помогающую пользователям, не

знакомым с SQL, составлять простые SQL-операторы. Другим инструментом является

Administration Tool, который содержит возможности SPUFI, а также средство построе-

ния запросов.

На рис. 12.5 показан ввод SQL-операторов с использованием SPUFI. Следует вы-

брать первый пункт на панели DB2I. Обратите внимание на то, что рассматриваемая

подсистема DB2 имеет имя DB8H.

Рис 125 ВводSQLсиспользованиемSPUFI

QMF содержит функцию регулятора для ограничения процессорной мощности, используемой плохо

построенным или требовательным запросом.