История языков программирования: SQL- стандартизация длиною в жизнь
По мнению аналитиков CodingDojo, SQL — самый важный и нужный язык запросов среди языков программирования, как бы странно это ни звучало. Рейтинг CodingDojo учитывает статистику востребованности языков программирования на рынке труда.
Ведь СУБД – MySQL, PostgreSQL и Microsoft SQL Server – распространены повсеместно: в крупном и малом бизнесе, в больницах, банках, университетах и так далее. В принципе, SQL не ограничивается только настольными девайсами: СУБД SQLite с успехом заняла свое место на Android-смартфонах и мобильных устройствах Apple. Соответственно, такие приложения, как Skype и Dropbox, постоянно к ней обращаются.
Однако были времена, когда не было смартфонов, а этот язык уже существовал. История SQL – это не годы, но десятилетия. Поверили в него не сразу.
System R и IBM
Первые упоминания об этом языке датируются 1974 годом. SQL создавался в рамках проекта экспериментальной реляционной СУБД System R. Занималась этим проектом компания IBM.
Первоначально язык назывался SEQUEL (Structured English Query Language), но потом слово «English» пропало из этого словосочетания, а аббревиатура приобрела тот вид, к которому мы давно уже привыкли. С одной стороны, SQL был ориентирован на удобную и понятную пользователям формулировку запросов к реляционным БД. С другой стороны, практически с самого начала он был так называемым «полным языком БД». Это означает, что SQL включал:
• средства определения и манипулирования схемой БД;
• средства определения ограничений целостности и триггеров;
• средства определения представлений БД;
• средства определения структур физического уровня, поддерживающих эффективное выполнение запросов;
• средства авторизации доступа к отношениям и их полям;
• средства определения точек сохранения транзакции и выполнения фиксации и откатов транзакций.
Правда, в нем не были реализованы средства синхронизации доступа к объектам БД со стороны параллельно выполняемых транзакций. Дело в том, что разработчики изначально рассчитывали, что необходимую синхронизацию неявно выполняет СУБД.
Язык реализован в подавляющем большинстве СУБД – как в реляционных, так и нереляционных. Целью разработки было создание простого непроцедурного языка, которым мог воспользоваться любой пользователь, даже не имеющий навыков программирования.
Разработкой языка запросов занимались Дональд Чэмбэрлин (Donald D. Chamberlin) и Рэй Бойс (Ray Boyce).
SEQUEL был не единственным языком подобного назначения. В Калифорнийском Университете Беркли была разработана некоммерческая СУБД Ingres, которая являлась реляционной СУБД, но использовала свой собственный язык QUEL, который, однако, не выдержал конкуренции по количеству поддерживающих его СУБД по сравнению с языком SQL.
В System R была реализована наиболее сложная и полная версия SQL. Чуть меньше функциональности было в SQL/DS и DB2 от той же IBM. 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).
Коммерческий успех
Поэтому путь к коммерческой реализации SQL, который прошла IBM, называют движением «сверху вниз».
Oracle, Informix и Sybase пошли по другому пути – «снизу вверх»: в первых версиях этих систем, выпущенных на рынок, использовалось существенно ограниченное подмножество SQL System R. А далее они начали постепенно расширяться. Однако в первой коммерческой реализации SQL в СУБД Oracle в операторах выборки не допускалось использование вложенных подзапросов и отсутствовала возможность формулировки запросов с соединениями нескольких отношений.
Распеределение рыночных долей по состоянию на 2011 год
Растущая заинтересованность рынка в скорейшем переходе к реляционным системам управления базами данных позволила разработчикам перечисленных выше компаний добиться коммерческого успеха. Это произошло, скорее, вопреки тому, что СУБД были тогда очень далеки от совершенства. Ну а теперь Oracle, Informix, Sybase и Microsoft SQL Server поддерживают достаточно мощные диалекты SQL.
Стандартизация
Появление многочисленных диалектов SQL и их разрастание должно было привести к проблемам совместимости и прочим противоречиям.
Однако деятельность по стандартизации языка SQL началась очень вовремя – практически одновременно с появлением его первых коммерческих реализаций. В 1982 году комитету по базам данных Американского национального института стандартов (ANSI) было поручено разработать спецификацию стандартного языка реляционных баз данных.
После отклонения ряда неудачных версий стандарта в 1986 году эксперты пришли к единому знаменателю. А в 1987 году стандарт SQL/86 был одобрен Международной организацией по стандартизации (ISO).
За основу стандарта нельзя было брать SQL System R. Во-первых, этот вариант языка был недостаточно проработан технически. Во-вторых, его слишком сложно было бы реализовать. Поэтому за основу был взят диалект языка SQL, сложившийся в IBM к началу 1980-х годов. В сущности, этот диалект представлял собой подмножество SQL System R.
Стандарт SQL1
К 1989 году стандарт SQL/86 был несколько расширен, после чего появился следующий стандарт, получивший название ANSI/ISO SQL/89.
SQL/89 стал первым всемирно принятым стандартом языка SQL. У этого языка имеется масса недостатков: многие важные понятия не определены, много отдано на откуп реализациям. В этом стандарте полностью отсутствуют такие важные разделы, как манипулирование схемой БД и динамический SQL.
Но тем не менее он сыграл свою роль в становлении действительно стандартизованных реляционных систем управления базами данных. Более того, с появлением стандарта SQL/89 стало возможно проектировать, разрабатывать и сопровождать информационные системы, не слишком привязанные к конкретному производителю СУБД. В некотором смысле появление SQL/89 явилось продвижением технологии баз данных в сторону открытых систем.
Возможно, наиболее важными достижениями стандарта SQL/89 являются четкая стандартизация синтаксиса, семантики операторов выборки данных и манипулирования данными, а также фиксация средств ограничения целостности БД.
В стандарте определяются два уровня языка и отдельное средство поддержания целостности. Уровень 2 — это полный язык баз данных SQL, не включающий средство поддержания целостности. Уровень 1 — это специфицированное подмножество уровня 2.
Средство поддержания целостности включает возможности определения:
• требуемых ограничений на ссылки между таблицами;
• проверочных ограничений на строки таблицы;
• значений столбца по умолчанию при занесении строки в таблицу.
Средства определения внешних ключей позволяют легко формулировать требования так называемой ссылочной целостности БД. Это распространенное в реляционных БД требование можно было сформулировать и на основе общего механизма ограничений целостности SQL System R, но формулировка на основе понятия внешнего ключа более проста и понятна.
Возможности операции Join в разных стандартах
Стандарт SQL2 и его дополнения
Осознавая неполноту стандарта SQL, специалисты различных компаний начали работу над очередным стандартом, который получил название SQL2. Эта работа также длилась несколько лет, было выпущено множество проектов стандарта, пока наконец в марте 1992 года не был принят окончательный проект стандарта (SQL/92). Этот стандарт существенно полнее стандарта SQL/89 и охватывает практически все аспекты, необходимые для реализации приложений: манипулирование схемой БД, управление транзакциями (появились точки сохранения) и сессиями (сессия – это последовательность транзакций, в пределах которой сохраняются временные отношения), подключения к БД, динамический SQL. Наконец, были стандартизованы отношения-каталоги БД, что вообще-то не связано непосредственно с языком, но очень сильно влияет на реализацию.
В 1995 году стандарт был дополнен спецификацией интерфейса уровня вызова (Call-Level Interface – SQL/CLI). SQL/CLI представляет собой набор спецификаций интерфейсов процедур, вызовы которых позволяют выполнять динамически задаваемые операторы SQL. По сути дела, SQL/CLI представляет собой альтернативу динамическому SQL.
Стандарт SQL/CLI послужил основой для создания повсеместно распространенных сегодня интерфейсов ODBC (Open Database Connectivity) и JDBC (Java Database Connectivity).
В 1996 году к стандарту SQL/92 был добавлен еще один компонент – SQL/PSM (Persistent Stored Modules). Основная цель этой спецификации – стандартизировать способы определения и использования хранимых процедур, то есть специальным образом оформленных программ, включающих операторы SQL, которые сохраняются в базе данных, могут вызываться приложениями и выполняются внутри СУБД.
Oracle является одной из наиболее популярных СУБД. Более того, именно там впервые была реализована совместимость со стандартом SQL/92.
А изначально первой СУБД, поддерживающей язык SQL, стала Oracle V2, разработанная для машин VAX. Это было еще в в 1979 году.
Oracle поддерживает ряд различных платформ, включая Windows, Linux, Max OS X и Sun Solaris.
Процедурное расширение SQL, разработанное Oracle, называется PL/SQL (Procedural Language/Structured Query Language) и основано на синтаксисе языков Ada и Pascal. Третьим ключевым языком, использующийся в СУБД Oracle наравне с SQL и PL/SQL, является Java.
PL/SQL поддерживает программные блоки, а также разнообразные типы данных для хранения чисел, строк и дат, операторы управления потоком вычислений (в том числе условные переходы и циклы) и три типа контейнеров (коллекций) — массивы переменной длины, ассоциативные массивы и вложенные таблицы.
Стандарт SQL3
Первоначально планировалось закончить работу над новым стандартом в 1995 году. Реально работу над новым стандартом удалось частично завершить только в 1999 году, и по этой причине стандарт получил название SQL:1999.
Каждый новый вариант стандарта языка SQL был существенно объемнее предыдущих версий. Так, если стандарт SQL/89 занимал около 600 страниц, то объем SQL/92 составлял на 300 с лишним страниц больше.
Самые первые проекты SQL3 занимали около 1500 страниц.
Однако разработчики SQL3 пришли к выводу, что при таких объемах стандарта вероятность его принятия и последующей успешной поддержки заметно уменьшается. Поэтому они решили разбить стандарт на относительно независимые части, которые можно было бы разрабатывать и поддерживать по отдельности.
В 1999 году были приняты пять частей стандарта SQL:1999.
Первая часть (SQL/Framework) посвящена описанию концептуальной структуры стандарта. В этой части приводится развернутая аннотация следующих четырех частей и формулируются требования к реализациям, претендующим на соответствие стандарту.
Вторая часть SQL:1999 (SQL/Foundation) образует базис стандарта. Вводится система типов языка, формулируются правила определения функциональных зависимостей и возможных ключей, определяются синтаксис и семантика основных операторов SQL:
• операторов определения и манипулирования схемой базы данных;
• операторов манипулирования данными;
• операторов управления транзакциями;
• операторов управления подключениями к базе данных и т. д.
Третью часть занимает уточненная по сравнению с SQL/92 спецификация SQL/CLI. В четвертой части специфицируется SQL/PSM – синтаксис и семантика языка определения хранимых процедур. Наконец, в пятой части – SQL/Bindings – определяются правила связывания SQL для стандартных версий языков программирования.
В стандарт SQL:1999 должны были войти еще несколько частей. Среди них спецификации следующих средств:
• управление распределенными транзакциями (SQL/Transaction);
• поддержка темпоральных свойств данных (SQL/Temporal);
• управление внешними данными (SQL/MED);
• связывание с объектно-ориентированными языками программирования (SQL/OLB);
• поддержка оперативной аналитической обработки (SQL/OLAP).
SQL в XXI веке
В конце 2003 года был принят и опубликован новый вариант международного стандарта SQL:2003. Многие специалисты считали, что в варианте стандарта, следующем за SQL:1999, будут всего лишь исправлены неточности SQL:1999. Но на самом деле, в SQL:2003 специфицирован ряд новых и важных свойств, с небольшими модификациями, внесёнными позже в 2008 году.
Наиболее серьезные изменения языка SQL, специфицированные в части 2 стандарта SQL:2003, касаются следующих аспектов:
• типы данных;
• подпрограммы, вызываемые из SQL;
• расширенные возможности оператора CREATE TABLE;
• новый объект схемы – генератор последовательностей;
• новые виды столбцов – идентифицирующие столбцы (identity column) и генерируемые столбцы (generated column);
• новый оператор MERGE;
Претерпела некоторые изменения общая организация стандарта. Стандарт SQL:2003 состоит из следующих частей:
• 9075-1, SQL/Framework;
• 9075-2, SQL/Foundation;
• 9075-3, SQL/CLI;
• 9075-4, SQL/PSM;
• 9075-9, SQL/MED;
• 9075-10, SQL/OLB;
• 9075-11, SQL/Schemata;
• 9075-13, SQL/JRT;
• 9075-14, SQL/XML.
Части 1-4 и 9-10 с необходимыми изменениями остались такими же, как и в SQL:1999. Часть 5 (SQL/Bindings) перестала существовать; соответствующие спецификации включены в часть 2.
Раздел части 2 SQL:1999, посвященный информационной схеме, выделен в отдельную часть 11. Появились две новые части – 13 и 14.
Часть 13 полностью называется «SQL Routines and Types Using the Java Programming Language» («Использование подпрограмм и типов SQL в языке программирования Java»). Появление такой части стандарта оправдано повышенным вниманием к языку Java со стороны ведущих производителей SQL-ориентированных СУБД.
Наконец, последняя часть SQL:2003 посвящена спецификациям языковых средств, позволяющих работать с XML-документами в среде SQL.
Несмотря на старания разработчиков, процесс стандартизации явно не поспевает за происходящими изменениями.
Основные моменты в истории SQL
Тем не менее, можно сказать, что базовый набор операторов SQL, включающий операторы определения схемы БД, выборки и манипулирования данными, авторизации доступа к данным, поддержки встраивания SQL в языки программирования и операторы динамического SQL, в коммерческих реализациях устоялся и более или менее соответствует стандарту.
P.S. SQL нельзя в полной мере отнести к традиционным языкам программирования, он не содержит традиционные операторы, управляющие ходом выполнения программы, операторы описания типов и многое другое, он содержит только набор стандартных операторов доступа к данным, хранящимся в базе данных. Однако эти «недостатки» ему прощают, учитывая его место в истории ИТ.
Что такое структурированный язык запросов (SQL)?
Язык структурированных запросов (SQL) – это язык программирования для хранения и обработки информации в реляционной базе данных. Реляционная база данных хранит информацию в табличной форме со строками и столбцами, представляющими различные атрибуты данных и различные связи между значениями данных. Инструкции SQL можно использовать для хранения, обновления, удаления, поиска и извлечения информации из базы данных. Можно также использовать SQL для поддержания и оптимизации производительности базы данных.
Почему SQL так важен?
Язык структурированных запросов (SQL) – популярный язык запросов, который часто используется во всех типах приложений. Аналитики данных и разработчики изучают и используют SQL, потому что это решение хорошо интегрируется с различными языками программирования. Например, они могут внедрять SQL-запросы с языком программирования Java для создания высокопроизводительных приложений обработки данных с основными системами баз данных SQL, такими как Oracle или MS SQL Server. Решение SQL также довольно просто в освоении, так как в его утверждениях используются общепринятые английские ключевые слова.
История SQL
Решение SQL было изобретено в 1970-х годах на основе реляционной модели данных. Изначально оно было известен как структурированный английский язык запросов (SEQUEL). Позднее этот термин был сокращен до SQL. Компания Oracle, ранее – Relational Software, стала первым поставщиком, предложившим коммерческую систему управления реляционными базами данных SQL.
Каковы компоненты системы SQL?
Системы управления реляционными базами данных используют язык структурированных запросов (SQL) для хранения данных и управления ими. В системе хранится несколько таблиц базы данных, связанных друг с другом. MS SQL Server, MySQL или MS Access являются примерами систем управления реляционными базами данных. Ниже перечислены компоненты такой системы.
Таблица SQL
Таблица SQL – это базовый элемент реляционной базы данных. Таблица базы данных SQL состоит из строк и столбцов. Инженеры баз данных создают связи между несколькими таблицами базы данных, чтобы оптимизировать пространство для хранения данных.
Например, инженер баз данных создает таблицу SQL для продуктов в магазине:
Идентификатор продукта
Название продукта
Идентификатор цвета
Затем инженер базы данных связывает таблицу продуктов с таблицей цветов с идентификатором цвета:
Идентификатор цвета
Название цвета
Операторы SQL
Инструкции SQL, или SQL-запросы, являются действительными инструкциями, понятными системам управления реляционными базами данных. Разработчики программного обеспечения создают инструкции SQL, используя различные языковые элементы SQL. Элементы языка SQL – это такие компоненты, как идентификаторы, переменные и условия поиска, которые формируют правильную инструкцию SQL.
Например, следующая инструкция SQL использует команду SQL INSERT для хранения матраса марки A стоимостью 499 долларов США в таблице с именем Mattress_table с именами столбцов brand_name и cost:
ВСТАВКА В MATTRESS_TABLE (brand_name, cost)
Хранимые процедуры
Хранимые процедуры – это набор из одной или нескольких инструкций SQL, хранящихся в реляционной базе данных. Разработчики программного обеспечения используют хранимые процедуры для повышения эффективности и производительности. Например, они могут создать хранимую процедуру обновления таблиц продаж вместо написания одной и той же инструкции SQL в разных приложениях.
Как работает SQL?
Реализация языка структурированных запросов (SQL) включает серверную машину, которая обрабатывает запросы к базе данных и возвращает результаты. Процесс SQL проходит через несколько программных компонентов, включая указанные ниже.
Парсер
Синтаксический анализатор начинает с токенизации или замены некоторых слов в инструкции SQL специальными символами. Затем он проверяет инструкцию на наличие указанного ниже.
Корректность
Анализатор проверяет соответствие инструкции SQL семантике или правилам SQL, которые обеспечивают правильность инструкции запроса. Например, синтаксический анализатор проверяет, заканчивается ли команда SQL точкой с запятой. Если точка с запятой отсутствует, синтаксический анализатор возвращает ошибку.
Авторизация
Парсер также проверяет, что пользователь, выполняющий запрос, имеет необходимые полномочия для манипулирования соответствующими данными. Например, только пользователи с правами администратора могут иметь право удалять данные.
Реляционный движок
Реляционный движок, или обработчик запросов, создает план наиболее эффективного извлечения, записи или обновления соответствующих данных. Например, он проверяет наличие похожих запросов, повторно использует предыдущие методы обработки данных или создает новый. Он записывает план в промежуточном представлении инструкции SQL, называемой байтовым кодом. Реляционные базы данных используют байтовый код для эффективного поиска и модификации баз данных.
Движок хранения
Ядро хранения или ядро базы данных – это программный компонент, который обрабатывает байтовый код и выполняет предполагаемую инструкцию SQL. Система считывает и сохраняет данные в файлах базы данных на физическом диске. По завершении механизм хранения возвращает результат запрашивающему приложению.
Что такое команды SQL?
Команды языка структурированных запросов (SQL) – это специальные ключевые слова или инструкции SQL, которые разработчики используют для управления данными, хранящимися в реляционной базе данных. Команды SQL можно классифицировать указанным ниже образом.
Язык определения данных
Язык определения данных (DDL) относится к командам SQL, которые проектируют структуру базы данных. Инженеры баз данных используют DDL для создания и изменения объектов базы данных в соответствии с бизнес-требованиями. Например, инженер баз данных использует команду CREATE для создания объектов базы данных, таких как таблицы, представления и индексы.
Язык запроса данных
Язык запросов данных (DQL) состоит из инструкций по извлечению данных, хранящихся в реляционных базах данных. Программные приложения используют команду SELECT для фильтрации и возврата определенных результатов из таблицы SQL.
Язык управления данными
В инструкциях языка управления данными (DML) записывается новая информация или изменяются существующие записи в реляционной базе данных. Например, приложение использует команду INSERT для сохранения новой записи в базе данных.
Язык управления данными
Администраторы баз данных используют язык управления данными (DCL) для управления или авторизации доступа к базе данных для других пользователей. Например, они могут использовать команду GRANT, чтобы разрешить определенным приложениям манипулировать одной или несколькими таблицами.
Язык управления транзакциями
Реляционный механизм использует язык управления транзакциями (TCL) для автоматического внесения изменений в базу данных. Например, база данных использует команду ROLLBACK для отмены ошибочной транзакции.
Что такое стандарты SQL?
Стандарты SQL – это набор формально определенных рекомендаций языка структурированных запросов (SQL). Американский национальный институт стандартов (ANSI) и Международная организация по стандартизации (ISO) приняли стандарты SQL в 1986 году. Поставщики программного обеспечения используют стандарты ANSI SQL для создания программного обеспечения баз данных SQL для разработчиков.
Что такое внедрение SQL-кода?
SQL-инъекция – это кибератака, которая включает в себя обман базы данных с помощью SQL-запросов. Хакеры используют внедрение SQL-кода для извлечения, изменения или повреждения данных в базе данных SQL. Например, они могут заполнить SQL-запрос вместо имени человека в форме отправки, чтобы выполнить внедрение SQL-кода.
Что такое MySQL?
MySQL – это система управления реляционными базами данных с открытым исходным кодом, предлагаемая Oracle. Разработчики могут загружать и использовать MySQL без оплаты лицензионного сбора. Они могут устанавливать MySQL в разных операционных системах или облачных серверах. MySQL – популярная система баз данных для веб-приложений.
Сравнение SQL и MySQL
Язык структурированных запросов (SQL) – это стандартный язык для создания баз данных и управления ими. MySQL – это программа реляционных баз данных, использующая SQL-запросы. Хотя команды SQL определяются международными стандартами, программное обеспечение MySQL постоянно обновляется и совершенствуется.
Что такое NoSQL?
NoSQL относится к нереляционным базам данных, которые не используют таблицы для хранения данных. Разработчики хранят информацию в различных типах баз данных NoSQL, включая графики, документы и ключевые значения. Базы данных NoSQL популярны в современных приложениях, поскольку они масштабируются по горизонтали. Горизонтальное масштабирование означает увеличение вычислительной мощности за счет добавления большего количества компьютеров с программным обеспечением NoSQL.
Сравнение SQL и NoSQL
Язык структурированных запросов (SQL) обеспечивает единый язык обработки данных, но реализация NoSQL зависит от разных технологий. Разработчики используют SQL для транзакционных и аналитических приложений, тогда как NoSQL подходит для гибких и интенсивных приложений.
Что такое SQL-сервер?
SQL Server – это официальное название системы управления реляционными базами данных Microsoft, которая обрабатывает данные с помощью SQL. MS SQL Server имеет несколько выпусков, каждая из которых предназначена для конкретных рабочих нагрузок и требований.
Как AWS поддерживает SQL?
Microsoft SQL Server на AWS позволяет разработчикам запускать рабочие нагрузки Microsoft SQL на AWS. Система баз данных SQL лучше работает с масштабируемыми вычислительными ресурсами AWS. Используя MS SQL на AWS, компании достигают более высокой доступности сервисов, поскольку AWS имеет самую широкую глобальную инфраструктуру в 24 регионах. SQL Server на AWS интегрируется с более чем 230 сервисами безопасности, соответствия требованиям и управления для защиты данных от внешних угроз. Некоторые другие способы поддержки SQL AWS включают указанное ниже.
- Клиенты используют сервис Сервис миграции баз данных Amazon, чтобы упростить перенос баз данных SQL в AWS.
- Магазин эластичных блоков Amazon (EBS) предоставляет высокопроизводительное блочное хранилище для критически важных SQL-приложений.
Начните работу с SQL Server на AWS, зарегистрировав аккаунт AWS уже сегодня.
История развития SQL
SQL (Structured Query Language) — Структурированный Язык Запросов — стандартный язык запросов по работе с реляционными БД. Язык SQL появился после реляционной алгебры, и его прототип был разработан в конце 70-х годов в компании IBM Research. Он был реализован в первом прототипе реляционной СУБД фирмы IBM System R. В дальнейшем этот язык применялся во многих коммерческих СУБД и в силу своего широкого распространения постепенно стал стандартом «де-факто» для языков манипулирования данными в реляционных СУБД.
Первый международный стандарт языка SQL был принят в 1989 г. (далее мы будем называть его SQL/89 или SQL1 ). Иногда стандарт SQL1 также называют стандартом ANSI/ISO, и подавляющее большинство доступных на рынке СУБД поддерживают этот стандарт полностью. Однако развитие информационных технологий, связанных с базами данных, и необходимость реализации переносимых приложений потребовали в скором времени доработки и расширения первого стандарта SQL.
В конце 1992 г. был принят новый международный стандарт языка SQL, который в дальнейшим будем называть SQL/92 или SQL2 . И он не лишен недостатков, но в то же время является существенно более точным и полным, чем SQL/89. В настоящий момент большинство производителей СУБД внесли изменения в свои продукты так, чтобы они в большей степени удовлетворяли стандарту SQL2.
В 1999 году появился новый стандарт , названный SQL3 . Если отличия между стандартами SQL1 и SQL2 во многом были количественными, то стандарт SQL3 соответствует качественным серьезным преобразованиям. В SQL3 введены новые типы данных, при этом предполагается возможность задания сложных структурированных типов данных, которые в большей степени соответствуют объектной ориентации. Наконец, добавлен раздел, который вводит стандарты на события и триггеры, которые ранее не затрагивались в стандартах, хотя давно уже широко использовались в коммерческих СУБД. В стандарте определены возможности четкой спецификации триггеров как совокупности события и действия. В качестве действия могут выступать не только последовательность операторов SQL, но и операторы управления ходом выполнения программы. В рамках управления транзакциями произошел возврат к старой модели транзакций, допускающей точки сохранения (savepoints). Возможность указания в операторе отката ROOLBACK точек возврата позволит откатывать транзакцию не в начало, а в промежуточную ранее сохраненную точку. Такое решение повышает гибкость реализации сложных алгоритмов обработки информации.
В настоящее время действует стандарт, принятый в 2003 году ( SQL:2003 ) с небольшими модификациями, внесёнными позже в 2008 г.
История версий SQL
Название
Иное название
Изменения
1986
SQL-86
SQL-87
Первый вариант стандарта, принятый институтом ANSI и одобренный ISO в 1987 году.
1989
SQL-89
FIPS 127-1
Немного доработанный вариант предыдущего стандарта.
1992
SQL-92
SQL2, FIPS 127-2
Значительные изменения (ISO 9075); уровень Entry Level стандарта SQL-92 был принят как стандарт FIPS 127-2.
1999
SQL:1999
SQL3
Добавлена поддержка регулярных выражений, рекурсивных запросов, поддержка триггеров, базовые процедурные расширения, нескалярные типы данных и некоторые объектно-ориентированные возможности.
2003
SQL:2003
Введены расширения для работы с XML-данными, оконные функции (применяемые для работы с OLAP-базами данных), генераторы последовательностей и основанные на них типы данных.
2006
SQL:2006
Функциональность работы с XML-данными значительно расширена. Появилась возможность совместно использовать в запросах SQL и XQuery.
2008
SQL:2008
Улучшены возможности оконных функций, устранены некоторые неоднозначности стандарта SQL:2003
А зачем вообще нужны эти стандарты? Зачем их изобретают и почему надо изучать их? Текст стандарта SQL2 занимает 600 станиц сухого формального текста, это очень много, и кажется, что это просто происки разработчиков стандартов, а не то, что необходимо рядовым разработчикам. Однако ни один серьезный разработчик, работающий с базами данных, не должен игнорировать стандарт, и для этого существуют весьма веские причины. Разработка любой информационной системы, ориентированной на технологию баз данных (а других информационных систем на настоящий момент практически нет), является трудоемким процессом, занимающим несколько десятков и даже сотен человеко-месяцев. Следует отдавать себе отчет, что нельзя разработать сколько-нибудь серьезную систему за несколько дней. Кроме того, развитие вычислительной техники, систем телекоммуникаций и программного обеспечения столь стремительно, что проект может устареть еще до момента внедрения. Но развивается не только вычислительная техника, изменяются и реальные объекты, поведение которых моделируется использованием как самой БД, так и процедур обработки информации в ней, то есть конкретных приложений, которые составляют реальное наполнение разрабатываемой информационной системы. Именно поэтому проект информационной системы должен быть рассчитан на расширяемость и переносимость на другие платформы. Большинство поставщиков аппаратуры и программного обеспечения следуют стратегии поддержки стандартов, в противном случае пользователи просто не будут их покупать. Однако каждый поставщик cтремится улучшить свой продут введением дополнительных возможностей, не входящих в стандарт. Выбор разработчиков, следовательно, таков: ориентироваться только на экзотические особенности данного продукта либо стараться в основном придерживаться стандарта. Во втором случае весь интеллектуальный труд, вкладываемый в разработку, становится более защищенным, так как система приобретает свойства переносимости. И в случае появления более перспективной платформы проект, ориентированный в большей степени на стандарты, может быть легче перенесен на нее, чем тот, который в основном ориентировался на особенности конкретной платформы. Кроме того, стандарты — это верный ориентир для разработчиков, так как все поставщики СУБД в своих перспективных разработках обязательно следуют стандарту, и можно быть уверенным, что в конце концов стандарт будет реализован практически во всех перспективных СУБД. Так произошло со стандартом SQL1, так происходит со стандартом SQL2 и так будет происходить со стандартом SQL3.
Для поставщиков СУБД стандарт — это путеводная звезда, которая гарантирует правильное направление работ. А вот эффективность реализации стандарта — это гарантия успеха.
SQL нельзя в полной мере отнести к традиционным языкам программирования, он не содержит традиционные операторы, управляющие ходом выполнения программы, операторы описания типов и многое другое, он содержит только набор стандартных операторов доступа к данным, хранящимся в базе данных. Операторы SQL встраиваются в базовый язык программирования, которым может быть любой стандартный язык типа C++, PL, COBOL и т. д. Кроме того, операторы SQL могут выполняться непосредственно в интерактивном режиме.
Знаете ли Вы, что в 1974 — 1980 годах профессор Стефан Маринов из г. Грац, Австрия, проделал серию экспериментов, в которых показал, что Земля движется по отношению к некоторой космической системе отсчета со скоростью 360±30 км/с, которая явно имеет какой-то абсолютный статус. Естественно, ему не давали нигде выступать и он вынужден был начать выпуск своего научного журнала «Deutsche Physik», где объяснял открытое им явление. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.
История языков программирования: SQL- стандартизация длиною в жизнь
По мнению аналитиков CodingDojo, SQL — самый важный и нужный язык запросов среди языков программирования, как бы странно это ни звучало. Рейтинг CodingDojo учитывает статистику востребованности языков программирования на рынке труда.
Ведь СУБД – MySQL, PostgreSQL и Microsoft SQL Server – распространены повсеместно: в крупном и малом бизнесе, в больницах, банках, университетах и так далее. В принципе, SQL не ограничивается только настольными девайсами: СУБД SQLite с успехом заняла свое место на Android-смартфонах и мобильных устройствах Apple. Соответственно, такие приложения, как Skype и Dropbox, постоянно к ней обращаются.
Однако были времена, когда не было смартфонов, а этот язык уже существовал. История SQL – это не годы, но десятилетия. Поверили в него не сразу.
System R и IBM
Первые упоминания об этом языке датируются 1974 годом. SQL создавался в рамках проекта экспериментальной реляционной СУБД System R. Занималась этим проектом компания IBM.
Первоначально язык назывался SEQUEL (Structured English Query Language), но потом слово «English» пропало из этого словосочетания, а аббревиатура приобрела тот вид, к которому мы давно уже привыкли. С одной стороны, SQL был ориентирован на удобную и понятную пользователям формулировку запросов к реляционным БД. С другой стороны, практически с самого начала он был так называемым «полным языком БД». Это означает, что SQL включал:
• средства определения и манипулирования схемой БД;
• средства определения ограничений целостности и триггеров;
• средства определения представлений БД;
• средства определения структур физического уровня, поддерживающих эффективное выполнение запросов;
• средства авторизации доступа к отношениям и их полям;
• средства определения точек сохранения транзакции и выполнения фиксации и откатов транзакций.
Правда, в нем не были реализованы средства синхронизации доступа к объектам БД со стороны параллельно выполняемых транзакций. Дело в том, что разработчики изначально рассчитывали, что необходимую синхронизацию неявно выполняет СУБД.
Язык реализован в подавляющем большинстве СУБД – как в реляционных, так и нереляционных. Целью разработки было создание простого непроцедурного языка, которым мог воспользоваться любой пользователь, даже не имеющий навыков программирования.
Разработкой языка запросов занимались Дональд Чэмбэрлин (Donald D. Chamberlin) и Рэй Бойс (Ray Boyce).
SEQUEL был не единственным языком подобного назначения. В Калифорнийском Университете Беркли была разработана некоммерческая СУБД Ingres, которая являлась реляционной СУБД, но использовала свой собственный язык QUEL, который, однако, не выдержал конкуренции по количеству поддерживающих его СУБД по сравнению с языком SQL.
В System R была реализована наиболее сложная и полная версия SQL. Чуть меньше функциональности было в SQL/DS и DB2 от той же IBM. 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).
Коммерческий успех
Поэтому путь к коммерческой реализации SQL, который прошла IBM, называют движением «сверху вниз».
Oracle, Informix и Sybase пошли по другому пути – «снизу вверх»: в первых версиях этих систем, выпущенных на рынок, использовалось существенно ограниченное подмножество SQL System R. А далее они начали постепенно расширяться. Однако в первой коммерческой реализации SQL в СУБД Oracle в операторах выборки не допускалось использование вложенных подзапросов и отсутствовала возможность формулировки запросов с соединениями нескольких отношений.
Распеределение рыночных долей по состоянию на 2011 год
Растущая заинтересованность рынка в скорейшем переходе к реляционным системам управления базами данных позволила разработчикам перечисленных выше компаний добиться коммерческого успеха. Это произошло, скорее, вопреки тому, что СУБД были тогда очень далеки от совершенства. Ну а теперь Oracle, Informix, Sybase и Microsoft SQL Server поддерживают достаточно мощные диалекты SQL.
Стандартизация
Появление многочисленных диалектов SQL и их разрастание должно было привести к проблемам совместимости и прочим противоречиям.
Однако деятельность по стандартизации языка SQL началась очень вовремя – практически одновременно с появлением его первых коммерческих реализаций. В 1982 году комитету по базам данных Американского национального института стандартов (ANSI) было поручено разработать спецификацию стандартного языка реляционных баз данных.
После отклонения ряда неудачных версий стандарта в 1986 году эксперты пришли к единому знаменателю. А в 1987 году стандарт SQL/86 был одобрен Международной организацией по стандартизации (ISO).
За основу стандарта нельзя было брать SQL System R. Во-первых, этот вариант языка был недостаточно проработан технически. Во-вторых, его слишком сложно было бы реализовать. Поэтому за основу был взят диалект языка SQL, сложившийся в IBM к началу 1980-х годов. В сущности, этот диалект представлял собой подмножество SQL System R.
Стандарт SQL1
К 1989 году стандарт SQL/86 был несколько расширен, после чего появился следующий стандарт, получивший название ANSI/ISO SQL/89.
SQL/89 стал первым всемирно принятым стандартом языка SQL. У этого языка имеется масса недостатков: многие важные понятия не определены, много отдано на откуп реализациям. В этом стандарте полностью отсутствуют такие важные разделы, как манипулирование схемой БД и динамический SQL.
Но тем не менее он сыграл свою роль в становлении действительно стандартизованных реляционных систем управления базами данных. Более того, с появлением стандарта SQL/89 стало возможно проектировать, разрабатывать и сопровождать информационные системы, не слишком привязанные к конкретному производителю СУБД. В некотором смысле появление SQL/89 явилось продвижением технологии баз данных в сторону открытых систем.
Возможно, наиболее важными достижениями стандарта SQL/89 являются четкая стандартизация синтаксиса, семантики операторов выборки данных и манипулирования данными, а также фиксация средств ограничения целостности БД.
В стандарте определяются два уровня языка и отдельное средство поддержания целостности. Уровень 2 — это полный язык баз данных SQL, не включающий средство поддержания целостности. Уровень 1 — это специфицированное подмножество уровня 2.
Средство поддержания целостности включает возможности определения:
• требуемых ограничений на ссылки между таблицами;
• проверочных ограничений на строки таблицы;
• значений столбца по умолчанию при занесении строки в таблицу.
Средства определения внешних ключей позволяют легко формулировать требования так называемой ссылочной целостности БД. Это распространенное в реляционных БД требование можно было сформулировать и на основе общего механизма ограничений целостности SQL System R, но формулировка на основе понятия внешнего ключа более проста и понятна.
Возможности операции Join в разных стандартах
Стандарт SQL2 и его дополнения
Осознавая неполноту стандарта SQL, специалисты различных компаний начали работу над очередным стандартом, который получил название SQL2. Эта работа также длилась несколько лет, было выпущено множество проектов стандарта, пока наконец в марте 1992 года не был принят окончательный проект стандарта (SQL/92). Этот стандарт существенно полнее стандарта SQL/89 и охватывает практически все аспекты, необходимые для реализации приложений: манипулирование схемой БД, управление транзакциями (появились точки сохранения) и сессиями (сессия – это последовательность транзакций, в пределах которой сохраняются временные отношения), подключения к БД, динамический SQL. Наконец, были стандартизованы отношения-каталоги БД, что вообще-то не связано непосредственно с языком, но очень сильно влияет на реализацию.
В 1995 году стандарт был дополнен спецификацией интерфейса уровня вызова (Call-Level Interface – SQL/CLI). SQL/CLI представляет собой набор спецификаций интерфейсов процедур, вызовы которых позволяют выполнять динамически задаваемые операторы SQL. По сути дела, SQL/CLI представляет собой альтернативу динамическому SQL.
Стандарт SQL/CLI послужил основой для создания повсеместно распространенных сегодня интерфейсов ODBC (Open Database Connectivity) и JDBC (Java Database Connectivity).
В 1996 году к стандарту SQL/92 был добавлен еще один компонент – SQL/PSM (Persistent Stored Modules). Основная цель этой спецификации – стандартизировать способы определения и использования хранимых процедур, то есть специальным образом оформленных программ, включающих операторы SQL, которые сохраняются в базе данных, могут вызываться приложениями и выполняются внутри СУБД.
Oracle является одной из наиболее популярных СУБД. Более того, именно там впервые была реализована совместимость со стандартом SQL/92.
А изначально первой СУБД, поддерживающей язык SQL, стала Oracle V2, разработанная для машин VAX. Это было еще в в 1979 году.
Oracle поддерживает ряд различных платформ, включая Windows, Linux, Max OS X и Sun Solaris.
Процедурное расширение SQL, разработанное Oracle, называется PL/SQL (Procedural Language/Structured Query Language) и основано на синтаксисе языков Ada и Pascal. Третьим ключевым языком, использующийся в СУБД Oracle наравне с SQL и PL/SQL, является Java.
PL/SQL поддерживает программные блоки, а также разнообразные типы данных для хранения чисел, строк и дат, операторы управления потоком вычислений (в том числе условные переходы и циклы) и три типа контейнеров (коллекций) — массивы переменной длины, ассоциативные массивы и вложенные таблицы.
Стандарт SQL3
Первоначально планировалось закончить работу над новым стандартом в 1995 году. Реально работу над новым стандартом удалось частично завершить только в 1999 году, и по этой причине стандарт получил название SQL:1999.
Каждый новый вариант стандарта языка SQL был существенно объемнее предыдущих версий. Так, если стандарт SQL/89 занимал около 600 страниц, то объем SQL/92 составлял на 300 с лишним страниц больше.
Самые первые проекты SQL3 занимали около 1500 страниц.
Однако разработчики SQL3 пришли к выводу, что при таких объемах стандарта вероятность его принятия и последующей успешной поддержки заметно уменьшается. Поэтому они решили разбить стандарт на относительно независимые части, которые можно было бы разрабатывать и поддерживать по отдельности.
В 1999 году были приняты пять частей стандарта SQL:1999.
Первая часть (SQL/Framework) посвящена описанию концептуальной структуры стандарта. В этой части приводится развернутая аннотация следующих четырех частей и формулируются требования к реализациям, претендующим на соответствие стандарту.
Вторая часть SQL:1999 (SQL/Foundation) образует базис стандарта. Вводится система типов языка, формулируются правила определения функциональных зависимостей и возможных ключей, определяются синтаксис и семантика основных операторов SQL:
• операторов определения и манипулирования схемой базы данных;
• операторов манипулирования данными;
• операторов управления транзакциями;
• операторов управления подключениями к базе данных и т. д.
Третью часть занимает уточненная по сравнению с SQL/92 спецификация SQL/CLI. В четвертой части специфицируется SQL/PSM – синтаксис и семантика языка определения хранимых процедур. Наконец, в пятой части – SQL/Bindings – определяются правила связывания SQL для стандартных версий языков программирования.
В стандарт SQL:1999 должны были войти еще несколько частей. Среди них спецификации следующих средств:
• управление распределенными транзакциями (SQL/Transaction);
• поддержка темпоральных свойств данных (SQL/Temporal);
• управление внешними данными (SQL/MED);
• связывание с объектно-ориентированными языками программирования (SQL/OLB);
• поддержка оперативной аналитической обработки (SQL/OLAP).
SQL в XXI веке
В конце 2003 года был принят и опубликован новый вариант международного стандарта SQL:2003. Многие специалисты считали, что в варианте стандарта, следующем за SQL:1999, будут всего лишь исправлены неточности SQL:1999. Но на самом деле, в SQL:2003 специфицирован ряд новых и важных свойств, с небольшими модификациями, внесёнными позже в 2008 году.
Наиболее серьезные изменения языка SQL, специфицированные в части 2 стандарта SQL:2003, касаются следующих аспектов:
• типы данных;
• подпрограммы, вызываемые из SQL;
• расширенные возможности оператора CREATE TABLE;
• новый объект схемы – генератор последовательностей;
• новые виды столбцов – идентифицирующие столбцы (identity column) и генерируемые столбцы (generated column);
• новый оператор MERGE;
Претерпела некоторые изменения общая организация стандарта. Стандарт SQL:2003 состоит из следующих частей:
• 9075-1, SQL/Framework;
• 9075-2, SQL/Foundation;
• 9075-3, SQL/CLI;
• 9075-4, SQL/PSM;
• 9075-9, SQL/MED;
• 9075-10, SQL/OLB;
• 9075-11, SQL/Schemata;
• 9075-13, SQL/JRT;
• 9075-14, SQL/XML.
Части 1-4 и 9-10 с необходимыми изменениями остались такими же, как и в SQL:1999. Часть 5 (SQL/Bindings) перестала существовать; соответствующие спецификации включены в часть 2.
Раздел части 2 SQL:1999, посвященный информационной схеме, выделен в отдельную часть 11. Появились две новые части – 13 и 14.
Часть 13 полностью называется «SQL Routines and Types Using the Java Programming Language» («Использование подпрограмм и типов SQL в языке программирования Java»). Появление такой части стандарта оправдано повышенным вниманием к языку Java со стороны ведущих производителей SQL-ориентированных СУБД.
Наконец, последняя часть SQL:2003 посвящена спецификациям языковых средств, позволяющих работать с XML-документами в среде SQL.
Несмотря на старания разработчиков, процесс стандартизации явно не поспевает за происходящими изменениями.
Основные моменты в истории SQL
Тем не менее, можно сказать, что базовый набор операторов SQL, включающий операторы определения схемы БД, выборки и манипулирования данными, авторизации доступа к данным, поддержки встраивания SQL в языки программирования и операторы динамического SQL, в коммерческих реализациях устоялся и более или менее соответствует стандарту.
P.S. SQL нельзя в полной мере отнести к традиционным языкам программирования, он не содержит традиционные операторы, управляющие ходом выполнения программы, операторы описания типов и многое другое, он содержит только набор стандартных операторов доступа к данным, хранящимся в базе данных. Однако эти «недостатки» ему прощают, учитывая его место в истории ИТ.