Язык реляционных баз данных SQL и его стандарты

Сергей Кузнецов

Одним из основных преимуществ реляционного подхода к организации баз данных (БД) является то, что пользователи реляционных БД получают возможность эффективной работы в терминах простых и наглядных понятий таблиц, их строк и столбцов без потребности знания реальной организации данных во внешней памяти.

Реляционная модель данных, содержащая набор четких предписаний к базовой организации любой реляционной системы управления базами данных (СУБД), позволяет пользователям работать в ненавигационной манере, т.е. для выборки информации из БД человек должен всего лишь указать список интересующих его таблиц и те условия, которым должны удовлетворять выбираемые данные. СУБД скрывает от пользователя выполняемые ей последовательные просмотры таблиц, выполняя их наиболее эффективным образом. Очень важная особенность реляционных систем состоит в том, что результатом выполнения любого запроса к таблицам БД является также таблица, которую можно сохранить в БД и/или по отношению к которой можно выполнять новые запросы.

Базовым требованием к реляционным СУБД является наличие мощного и в тоже время простого языка, позволяющего выполнять все необходимые пользователям операции. В последние годы таким повсеместно принятым языком стал язык реляционных БД SQL - Structured Query Language (теперь все чаще название языка понимается как Standard Query Language).

До появления SQL в СУБД (независимо от того, на какой модели они основывались) приходилось поддерживать по крайней мере три языка, которые обычно имели мало общего: язык определения данных (ЯОД), служащий для спецификации структур БД (обычно общую структуру БД называют схемой БД); язык манипулирования данными (ЯМД), позволяющий создавать прикладные программы, взаимодействующие с БД; и язык администрирования БД (ЯАДБ), с помощью которого можно было выполнять служебные действия (например, изменять структуру БД или производить ее настройку с целью повышения эффективности). Кроме того, если требовалось предоставить пользователям СУБД интерактивный доступ к БД, приходилось вводить еще один язык, операторы которого выполняются в диалоговом режиме. Язык SQL позволяет решать все эти задачи.

Следует отметить, что к достоинствам языка SQL относится наличие международных стандартов. Первый международный стандарт был принят в 1989 г., и соответствующая версия языка называется SQL-89. Этот стандарт полностью поддерживается практически во всех современных коммерческих реляционных СУБД (например, в Informix, Sybase, Ingres, DB2 и т.д.). Стандарт SQL-89 во многих частях имеет чрезвычайно общий характер и допускает очень широкое толкование. В этом стандарте полностью отсутствуют такие важные разделы, как манипулирование схемой БД и динамический SQL. Многие важные аспекты языка в соответствии со стандартом определяются в реализации.

Возможно, наиболее важными достижениями стандарта SQL-89 являются четкая стандартизация синтаксиса и семантики операторов выборки и манипулирования данными и фиксация средств ограничения целостности БД, включающих возможности определения первичного и внешних ключей отношений и так называемых проверочных ограничений целостности, позволяющих сформулировать условие для каждой отдельной строки таблицы. Средства определения внешних ключей позволяют легко формулировать требования так называемой целостности БД по ссылкам. Формулировка ограничений целостности на основе понятия внешнего ключа проста и понятна.

Осознавая неполноту стандарта SQL-89, на фоне завершения разработки этого стандарта специалисты различных фирм начали работу над стандартом SQL2. Эта работа также длилась несколько лет, было выпущено 4нескольк 0о проектов стандарта, пока, наконец, в марте 1992 г. не был выработан окончательный проект стандарта (после чего стандарт и соответствующий язык стали называть SQL-92). Этот стандарт существенно более полный и охватывает практически все необходимые для реализации аспекты: манипулирование схемой БД, управление транзакциями и сессиями (сессия - это последовательность транзакций, в пределах которой сохраняются временные отношения), подключение к БД, динамический SQL. Наконец стандартизованы отношения-каталоги БД, что вообще-то не связано с языком непосредственно, но очень сильно влияет на реализацию. Заметим, что в стандарте представлены три уровня языка - базовый, промежуточный и полный. В течение нескольких лет после принятия стандарта производители СУБД, утверждавшие совместимость своих продуктов со стандартом, на самом деле в лучшем случае поддерживали промежуточный уровень языка SQL-92 (естественно, с собственными расширениями). Только в последних выпусках СУБД ведущих производителей обеспечивается совместимость с полным вариантом языка. Наконец, одновременно с завершением работ по определению стандарта SQL-92 была начата разработка стандарта SQL3. Общей точкой зрения ведущих производителей СУБД является то, что будущие продукты, обладая более развитыми возможностями, должны быть совместимы с предыдущими выпусками. Хотя многие разработчики и пользователи реляционных СУБД осознают наличие многих неустранимых недостатков языка SQL, от него теперь уже невозможно отказаться (как невозможно отказаться от использования языка Си в процедурном программировании). Следовательно, нужен новый стандарт языка, обеспечивающий такие очевидно необходимые возможности как определяемые пользователями типы данных, более развитые средства определения таблиц, наличие полного механизма триггеров и т.д. Нужен именно стандарт, а не наличие развитых частных версий языка, поскольку это выгодно и производителям и пользователям СУБД. Почему же так затянулась его разработка?

Мне кажется, здесь сказываются несколько факторов. Во-первых, объектные расширения языка выходят за пределы реляционной модели данных, т.е. они лишаются классической теоретической базы. Во-вторых, уже стандарт SQL-92 был очень объемным, а чем больше язык, тем сложнее его развивать (вспомните, как долго готовился стандарт языка Ада). Наконец, маркетинговая политика компаний-производителей СУБД (как и других компаний) состоит в том, чтобы убедить потенциальных покупателей в наличии уникальных возможностей своего продукта. Поэтому они не могут ждать принятия нового стандарта и вынуждены использовать частные расширения языка. В целом ситуация несколько парадоксальна: появление нового стандарта в основном зависит от специалистов ведущих компаний, которые являются членами комитета SQL3, а текущая деятельность компаний затрудняет работу этого комитета.

Тем не менее, я верю, что стандарт SQL3 рано или поздно появится и будет реализован во всех развитых СУБД. Это выгодно всем.