Система управления базой данных (СУБД) — важнейший компонент информационной системы, предназначенный для организации и хранения данных. Для создания и управления информационной системой, СУБД необходима в той же степени, как для разработки программы на алгоритмическом языке необходим транслятор. Основные функции СУБД:

• управление данными во внешней памяти (на дисках);
• управление данными в оперативной памяти;
• журнализация изменений и восстановление базы данных (БД) после сбоев;
• поддержка языков БД (язык определения данных, язык манипулирования данными).

Для организации БД МЭИС были рассмотрены несколько реляционных СУБД, но наиболее отвечающей предъявляемым нами требованиям на наш взгляд, оказалась СУБД MS SQL Server. В начале разработки МЭИС (вторая половина 2000 года) использовалась версия 7 под MS Windows NT 4 Server, в настоящее время осуществлен переход на MS Windows 2000 Server и MS SQL Server 2000 соответственно.

Microsoft SQL Server является одним из наиболее стремительно развивающихся серверов баз данных на рынке корпоративных СУБД. Симметричная мультипроцессорная архитектура Microsoft SQL Server предусматривает использование «родных» сервисов операционной системы Windows NT для управления потоками, памятью, операциями дискового чтения/записи, сетевыми службами, функциями безопасности, а также для поддержки параллельного выполнения потоков на нескольких CPU, что безусловно является самым важным моментом при выборе именно этой СУБД. Использование потоков Windows NT позволяет MS SQL Server автоматически масштабироваться при работе на многопроцессорных платформах, что исключает необходимость дополнительной конфигурации или программной настройки.

В отличие от большинства распространенных СУБД, вынужденных иметь в своем составе механизмы дублирования ядра операционной системы для обеспечения кросс-платформенной переносимости, MS SQL Server обладает достаточно легковесной прозрачной архитектурой, не перетяжеленной несвойственными ей функциями. В результате, например, при смене типа процессора не требуется заново приобретать MS SQL Server для новой аппаратной платформы. Он ставится, по определению, на все, на чем работает Windows NT (на сегодня это Intel, Alpha, MIPS и PowerPC). По мере того как Windows NT завоевывает все большее признание и все ведущие производители СУБД уже выпустили версии своих продуктов под этой операционной системой или уже заявили о своей готовности это сделать в ближайшее время, изначальная ориентированность MS SQL Server на тесную интеграцию с Windows NT выступает в качестве одного из серьезных преимуществ.

Легко масштабируемая распределенная среда управления позволяет значительно упростить процессы централизованного контроля над многими серверами, которые могут объединяться в группы по соображениям безопасности или с административными целями, и их объектами.

В ряде приложений, когда сервер СУБД должен быть постоянно доступен для клиентов, большинство профилактических работ по поддержке базы данных приходится выполнять фактически в режиме on-line. MS SQL Server обладает возможностями динамического резервного копирования данных. В случае сбоя оборудования, отключения питания и т. д. механизм автоматического восстановления MS SQL Server восстанавливает все базы данных до их последнего целостного состояния без вмешательства администратора. Все завершенные, но не отраженные в базе транзакции из журнала транзакций применяются к базе данных (это фактически то, что происходит при событии chekpoint), а незавершенные транзакции, т. е. те, которые были активными на момент сбоя , вычищаются из журнала.

MS SQL Server обеспечивает многоуровневую проверку привилегий при загрузке на сервер. Сначала идентифицируются права пользователя на установление соединения с выбранным сервером и выполнение административных функций: создание устройств и баз данных, назначение прав другим пользователям, изменение параметров настройки сервера и т.д. На уровне базы данных каждый пользователь, загрузившийся на сервер, может иметь имя пользователя (user name) базы и права на доступ к объектам внутри нее. Такой подход к идентификации прав пользователей очень удобно позволяет контролировать принадлежность пользователей к группам и, согласно присвоенных привилегий, допускать, либо не допускать пользователя до работы с тем или иным автоматизированным рабочим местом МЭИС.

Организация доступа к данным в МЭИС основана на использовании универсального механизма доступа к данным Microsoft Universal Data Access, представляющего собой стратегию предоставления доступа к любому типу информации предприятия. Он обеспечивает высокопроизводительный доступ к различным источникам информации (включая реляционные и нереляционные данные), в том числе к данным электронной почты и файловой системы, текстовым, графическим и географическим данным и др. Для многих современных приложений, использующих данные, характерно подобное разнообразие их источников. Более того, вполне очевидно, что могут появляться новые форматы данных и способы их хранения, поэтому разумным требованием к универсальному механизму доступа к данным была бы возможность поддержки не только существующих в настоящее время форматов и источников данных, но и форматов данных, которые будут созданы в будущем. Назначение универсального механизма доступа к данным фирмы Microsoft — предоставить доступ к перечисленным источникам данных с помощью единой модели доступа к данным. В настоящее время универсальный механизм доступа к данным фирмы Microsoft поддерживает все наиболее популярные настольные и серверные СУБД.

Создание современных информационных систем представляет собой сложнейшую задачу, решение которой требует применения специальных методик и инструментов, что обуславливает распространенность использования CASE (Computer-Aided Software/System Engineering) — технологий и инструментальных CASE-средств, позволяющих максимально систематизировать и автоматизировать все этапы разработки программного обеспечения.

Эффективным инструментом анализа, проектирования и кодогенерации являются продукты фирмы Platinum technology — BPwin и ERwin. Они обладают достаточно полными методами структурного анализа и проектирования моделей данных, что и стало основным аргументом в пользу ErWin 4.0 при выборе средства проектирования для построения модели данных МЭИС.

ErWin имеет два уровня представления модели данных — логический и физический. На логическом уровне данные не связаны с конкретной СУБД, поэтому могут быть наглядно представлены даже для неспециалистов. Физический уровень данных — это по существу отображение системного каталога, который зависит от конкретной СУБД. Кроме того, ERwin позволяет проводить процессы прямого и обратного проектирования БД. Это означает, что по модели данных можно сгенерировать схему БД или автоматически создать модель данных на основе информации системного каталога. Кроме того, ERwin позволяет выравнивать модель и содержимое системного каталога после редактирования того, либо другого.

В качестве среды разработки пользовательских приложений МЭИС была выбрана среда визуального проектирования и разработки приложений Borland Delphi. В основе этого выбора лежат следующие соображения.

Общепризнанным является тот факт, что Delphi является универсальным средством для решения самых различных проблем программирования. Причем нельзя не отметить, что эта система сделала колоссальный шаг вперед по сравнению с остальными средствами визуального проектирования приложений. Delphi была первой системой ускоренной разработки приложений (RAD — Rapid Application Development), в которой удачно соединились средства визуального проектирования и оптимизирующий компилятор. Плюс к этому обширная библиотека компонентов, полная поддержка Internet, многоуровневая архитектура баз данных. Вот почему многие считают Delphi самой мощной системой разработки среди всех известных систем аналогичного назначения для Windows. Если Delphi и не является панацеей, то она очень сильно приближается к тому, чтобы именоваться таким образом.

На сегодняшний день на рынке имеется немало хороших средств разработки, позволяющих создавать приложения для архитектуры клиент/сервер. PowerBuilder, Visual Basic и другие подобные системы охватывают достаточно большие секторы рынка средств разработки баз данных. Однако, Delphi имеет ряд преимуществ.

Как уже говорилось выше, в Delphi удачно сочетаются средства визуального проектирования приложений и оптимизирующий компилятор, чего, к сожалению, нельзя сказать о других системах RAD. Наличие в системе компилятора или генерирование ею выполняемого машинного кода еще не означает, что получаемый код является оптимальным. Такие системы, как PowerBuilder и Visual Basic, изначально создавались на основе концепции генерации псевдокода. При выполнении приложений, созданных с помощью этих систем, полученный псевдокод интерпретировался. Если сравнивать вышеупомянутые языки с языком Object Pascal, используемом в системе Delphi, то различие видно сразу. Object Pascal всегда был компилируемым языком, и при его разработке были соблюдены все требования, выполнение которых обязательно при компиляции и оптимизации. В итоге, Delphi является единственным полноценным средством промышленной разработки систем клиент/сервер. Сравнение Delphi с Visual Basic или PowerBuilder подобно сравнению современного компилятора языка C++ с компилятором Clipper времен господства DOS. Только успех Delphi подвиг многих производителей средств разработки приложений клиент/сервер добавить в свои продукты технологию генерации машинного кода. Однако, пока они только начинают двигаться в этом направлении, развитие системы Delphi идет семимильными шагами.

В случае Delphi слова «оптимизирующий компилятор» не означают «медленный компилятор». В последней версии продукта представлен лучший компилятор языка Pascal компании Borland, которая уже на протяжении многих лет удерживает пальму первенства в этой области. Компиляторы Pascal этой компании снискали заслуженную славу за генерацию выполняемого кода, который экономно использует ресурсы компьютера и одновременно обладает высокой производительностью. Компилятор Object Pascal, используемый в Delphi, не является исключением. Более того, генератор кода Delphi — это тот самый генератор кода, который применяется компанией Borland в ее компиляторах с языка C++. Таким образом, используя Delphi, можно достичь скорости программ, написанных на языке C++, избежав при этом сложностей этого языка программирования.

Помимо эффективности выполняемого кода, каждому разработчику необходимо средство, которое было бы, с одной стороны, достаточно мощным и гибким, чтобы выполнить любую стоящую перед ними задачу, а, с другой стороны — было достаточно простым и удобным в работе. Такая система должна быть построена на принципах объектно-ориентированного программирования, и вместе с тем, должна позволять применять, в случае необходимости, ассемблер. Она должна генерировать не только исполняемые файлы в формате ЕХЕ, но и создавать файлы DLL и драйверов устройств. Наконец, она совмещать в себе функции среды для быстрой разработки баз данных, которая не вынуждала бы их каждый раз при программировании спускаться до ядра СУБД.

Все это (и даже больше) предоставляет Delphi. Это стало возможным благодаря подходу, который применила компания Borland при создании этой системы, — собрать все лучшее, что есть в средствах разработки для Windows, и объединить в одном продукте. В состав Delphi входит обширная библиотека компонентов (не говоря еще об огромном количестве библиотек компонент, разработанных третьими фирмами и отдельными разработчиками), с помощью которой можно избежать ручного написания программ, что широко распространено в других средствах разработки. Они достаточно широко представлены в Internet. С другой стороны, имеется возможность в любой момент прибегнуть к низкоуровневым ассемблерным процедурам. Можно создавать приложения в визуальном режиме, просто помещая нужные компоненты на форму и, вместе с тем, сохраняя доступ ко всем функциям программного интерфейса Windows, системным сообщениям и процессам. Наконец, несмотря на то, что Delphi является системой разработки, ориентированной на создание приложений для работы с базами данных, с ее помощью можно разрабатывать любые приложения Windows, начиная от редакторов и заканчивая хранителями экранов. Даже сама система Delphi разрабатывается с использованием системы Delphi.

Добавив ко всему этому мощные средства отладки становится понятно, почему Delphi является системой, равных которой на сегодняшний день практически нет.

Выбор Delphi в качестве среды разработки пользовательских приложений основывался еще и на таком простом факте, что программирование на Delphi включено в программу подготовки IT-специалистов в большинстве ВУЗов. А значит, имеется гарантированная возможность коллективной разработки системы группой взаимно понимающих друг-друга профессионалов, а также преемственность в случае, если коллектив разработчиков меняется.

Таким образом, Delphi можно выделить из ряда других средств разработки благодаря наличию:

• обширной библиотеки классов;
• быстрого оптимизирующего компилятора, генерирующего машинный код;
• встроенного отладчика, равных которому нет;
• простого в освоении механизма доступа к базам данных;
• мощной и удобной в работе среды разработки.

Другие средства в каждой из перечисленных областей остались далеко позади. В отличие от других средств RAD, система Delphi полнофункциональна — в распоряжении программиста имеются разнообразные возможности наращивания ее мощи, он практически никогда не столкнется с задачей, не имеющей решения в среде Delphi.

Вот лишь краткий список возможностей Delphi, которые делают ее такой гибкой:

• прямой доступ к программному интерфейсу Windows;
• встроенный ассемблер и поддержка программирования в машинных кодах;
• возможность создания пользовательских компонентов VCL и ActiveX;
• поддержка формата DLL и других выполняемых файлов Windows;
• возможность многоуровневой разработки приложений;
• полная объектная ориентированность — в программах можно создавать объекты, берущие начало как от библиотечных классов, так и от созданных программистом.

Нужно отметить, что далеко не все инструментальные средства, обладающие поддержкой объектно-ориентированного программирования (ООП), имеют такие возможности. Многие из систем разработки лишь имитируют объектную ориентацию, но сами по своей природе не являются продуктами, построенными на принципах ООП. С другой стороны, если какой-то продукт действительно реализован на принципах ООП, но при этом чудовищно медлителен, то его вряд ли можно считать полноценным инструментальным средством.

Система разработки, претендующая на название истинно объектно-ориентированной системы, должна соответствовать четырем основным критериям: Наследование (inheritance), Полиморфизм (polymorphism), Инкапсуляция (encapsulation), ООП — Преобладающая методология. Последний — самый важный принцип. Истинно объектно-ориентированное средство разработки должно иметь ООП в качестве преобладающей методологии создания программного кода, а не в качестве дополнительной возможности, добавленной задним числом. Когда ООП является преобладающей методологией, работа средства разработки должна быть высокопродуктивной. Если же производительность системы оставляет желать лучшего, возникает подозрение относительно принципов, положенных в ее основу.

Delphi полностью соответствует этим критериям, как и все традиционные средства ООП, такие как системы программирования на C++. Достаточно вспомнить тот малоизвестный факт, что компилятор с языка Pascal компании Borland был полностью объектно-ориентированным задолго до появления объектно-ориентированных компиляторов с языка С как компании Microsoft, так и компании Borland. Технология ООП в Delphi — это не «довесок», а краеугольный камень, на котором зиждется вся среда разработки. Добавив средства визуального проектирования приложений, компания Borland лишь избавила пользователей от утомительной работы, которая часто ассоциируется с ООП.

Одной из важнейших характеристик средства разработки систем клиент/сервер является его масштабируемость (scalability), т.е. возможность работы как с простейшими, так и сложными базами данных. Многоуровневая архитектура приложений для работы с базами данных, созданных на Delphi делает данную систему масштабируемой в такой степени, что с ней не может потягаться никакое другое средство из имеющихся на рынке. Среди возможностей, благодаря которым обеспечивается такая масштабируемость, можно выделить следующие:

• поддержка как таблиц, размещенных на локальном компьютере, так и хранящихся на удаленном сервере баз данных;
• поддержка гетерогенных запросов и доступа к различным СУБД из одного приложения;
• не зависящий от платформы доступ к базам данных с помощью использования механизма Borland Database Engine (BDE) или ADO (Microsoft ActiveX Data Objects), позволяющего приложениям переключаться с одной СУБД на другую;
• быстрые и эффективные механизмы работы с БД для всех основных платформ клиент/сервер;
• компоненты DataSet с виртуальными методами, позволяющие разработчикам создавать собственные драйверы баз данных, независящие от встроенных;
• поддержка компактных и не требующих настройки клиентских приложений;
• полная поддержка ODBC.

В этом плане Delphi среди средств разработки систем клиент/сервер является универсальной. При использовании самых разнообразных таблиц, хранящихся на рабочей станции или расположенных на SQL-сервере, Delphi предоставляет программисту все необходимые возможности для создания базы данных, причем кратчайшим путем.

И в заключении хочется отметить. Выбор Delphi из всего многообразия средств визуального проектирования приложений основывается на следующих, выгодно отличающих ее от других систем свойствах:

• обширная библиотека объектов;
• истинная поддержка принципов ООП;
• компиляция в машинный код;
• встроенные средства отладки;
• абстракция доступа к базам данных;
• полный набор средств для разработки компонентов VCL и ActiveX;
• прямой доступ к программному интерфейсу Windows;
• встроенная поддержка ассемблера;
• создание выполняемых файлов в формате DLL и других системных форматах Windows;
• развитая среда разработки с исчерпывающим набором средств.

Delphi гораздо более эффективна в качестве инструментальной среды разработки систем клиент/сервер, по сравнению ее с такими средствами RAD первого поколения, как PowerBuilder и Visual Basic. Даже при сравнении со средствами второго поколения, такими как Optima++, Delphi выгодно отличается мощностью и простотой использования. И, повторим, она вошла в «базовый образовательный набор», т.е. знание Delphi сегодня является не достоинством, а обязанностью.