1. Лекция: Открытый интерфейс доступа к базам данных - ODBC

Рассматривается архитектура ODBC, вводится понятие источника данных, описываются средства, используемые для создания источника данных DSN.

Функциональная модель ODBC

Основа ODBC

Интерфейс ODBC (Open Database Connectivity) был разработан фирмой Microsoft как открытый интерфейс доступа к базам данных. Он предоставляет унифицированные средства взаимодействия прикладной программы, называемой клиентом (или приложением-клиентом), с сервером - базой данных.

В основу интерфейса ODBC были положены спецификация CLI-интерфейса (Call-Level Interface), разработанная X/Open, и ISO/IEC для API баз данных, а также язык SQL (Structured Query Language) как стандарт языка доступа к базам данных.

Интерфейс ODBC проектировался для поддержки максимальной интероперабельности приложений, которая обеспечивает унифицированный доступ любого приложения, использующего ODBC, к различным источникам данных. Так, если приложение, соответствующее стандарту ODBC и SQL, первоначально разрабатывалось для работы с базой данных Microsoft Access, а затем таблицы этой базы были перенесены в базу данных Microsoft SQL Server или базу данных Oracle, то приложение сможет и дальше обрабатывать эти данные без внесения дополнительных изменений.

Для взаимодействия с базой данных приложение-клиент вызывает функции интерфейса ODBC, которые реализованы в специальных модулях, называемых ODBC-драйверами. Как правило, ODBC-драйверы - это DLL-библиотеки, при этом одна DLL-библиотека может поддерживать несколько ODBC-драйверов. При установке на компьютер любого SQL-сервера (базы данных, поддерживающей один из стандартов языка SQL, например, SQL-92) автоматически выполняется регистрация в реестре Windows и соответствующего ODBC-драйвера.

Архитектура ODBC

Архитектура ODBC представлена четырьмя компонентами (рис. 1.1):

  • Приложение-клиент, выполняющее вызов функций ODBC.
  • Менеджер драйверов, загружающий и освобождающий ODBC-драйверы, которые требуются для приложений-клиентов. Менеджер драйверов обрабатывает вызовы ODBC-функций или передает их драйверу.
  • ODBC-драйвер, обрабатывающий вызовы SQL-функций, передавая SQL-серверу выполняемый SQL-оператор, а приложению-клиенту - результат выполнения вызванной функции.
  • Источник данных, определяемый как конкретная локальная или удаленная база данных.

Архитектура ODBC
Рис. 1.1.  Архитектура ODBC

Основное назначение менеджера драйверов - загрузка драйвера, соответствующего подключаемому источнику данных, и инкапсуляция взаимодействия с различными типами источников данных посредством применения различных ODBC-драйверов.

ODBC-драйверы, принимая вызовы функций, взаимодействуют с приложением-клиентом, выполняя следующие задачи:

  • управление коммуникационными протоколами между приложением-клиентом и источником данных;
  • управление запросами к СУБД;
  • выполнение передачи данных от приложения-клиента в СУБД и из базы данных в приложение-клиент;
  • возвращение приложению-клиенту стандартной информации о выполненном вызове ODBC-функции в виде кода возврата;
  • поддерживает работу с курсорами и управляет транзакциями.

Приложение-клиент одновременно может устанавливать соединения с несколькими различными источниками данных, используя разные ODBC-драйверы, а также несколько соединений с одним и тем же источником данных, используя один и тот же ODBC-драйвер.

Функции ODBC API

Все функции ODBC API условно можно разделить на четыре группы:

  • основные функции ODBC, обеспечивающие взаимодействие с источником данных;
  • функции установки (setup DLL);
  • функции инсталляции (installer DLL) ODBC и источников данных;
  • функции преобразования данных (translation DLL).

Объявления всех функций и используемых ими типов данных содержатся в заголовочных файлах. Группа основных функций ODBC API разбита на три уровня:

  • функции ядра ODBC;
  • функции 1 уровня;
  • функции 2 уровня.

Каждый ODBC-драйвер специфицируется как драйвер, поддерживающий определенный уровень функций ODBC API.

Прототипы функций ядра ODBC API находятся в файле Sql.h (C/C++, Visual Studio), а прототипы функций 1 и 2 уровней - в файле Sqlext.h.

Применение #define ODBCVER позволяет указать используемую версию (например, #define ODBCVER 0x0351).

Прототипы функций установки и инсталляции находятся в файле odbcinst.h.

Соотношение стандарта ODBC и стандарта интерфейса уровня вызовов (CLI)

Как уже отмечалось выше, открытый интерфейс доступа к базам данных фирмы Microsoft основан на следующих стандартах:

  • спецификация X/Open CAE1) (Specification "Data Management: SQL Call-Level Interface (CLI)");
  • спецификация ISO2) /IEC 9075-3:1995 (E) (Call-Level Interface (SQL/CLI)).

В настоящее время фирма Microsoft поддерживает версию 3.x ODBC API. Приложения, написанные на основе спецификации X/Open и ISO CLI, будут правильно работать с ODBC-драйверами версии 3.x или драйверами "согласованного стандарта" в том случае, если они компилируются с заголовочными файлами ODBC версии 3.x и линкуются с ODBC 3.x библиотеками, а доступ к ODBC-драйверу получают через менеджер драйверов ODBC 3.x. Аналогично, что и сами драйверы 3.x, написанные на основе спецификации X/Open и ISO CLI, будут правильно работать с приложениями при соблюдении этих же условий.

Драйвер ODBC 3.x всегда поддерживает все возможности, используемые приложением "согласованного стандарта", а приложение ODBC 3, которое использует только возможности, предоставляемые ISO CLI, и обязательные средства, описываемые X/Open CLI, всегда будет работать с драйвером "согласованного стандарта".

В дополнение к интерфейсу, специфицированному в стандартах ISO/IEC и X/Open CLI, ODBC реализует следующие возможности:

  • извлечение нескольких строк (блочная выборка) за один вызов функции;
  • связывание с массивом параметров;
  • поддержка закладок, включая выборку посредством закладки, закладки переменной длины, блочное обновление и удаление посредством отмеченных операций над непоследовательными строками;
  • построчное связывание (row-wise binding);
  • связывание со смещением (binding offsets);
  • поддержка пакетов SQL-операторов как в хранимых процедурах, так и в виде последовательности отдельных SQL-операторов, выполняемых при вызове функций SQLExecute и SQLExecDirect;
  • определение точного или приблизительного числа строк курсора;
  • применение операции позиционированного обновления и удаления и пакетных удалений и обновлений с использованием функции SQLSetPos;
  • поддержка функций каталога, позволяющих получать информацию из схемы базы данных (системных таблиц);
  • библиотеки преобразования для кодовых страниц;
  • асинхронное выполнение;
  • поддержка хранимых процедур, включая escape-последовательности, механизм связывания выходных параметров, функции каталога;
  • более продвинутые возможности соединения, включающие поддержку атрибутов соединения и просмотра атрибутов.

Для согласованности со стандартом ISO CLI и X/Open CLI в заголовочных файлах содержатся псевдонимы значений, используемых в ODBC API. Так, в псевдонимах "MAX" расширено до "MAXIMUM", "LEN" до "LENGTH", "MULT" до "MULTIPLE", "OJ" до "OUTER_JOIN", а "TXN" до "TRANSACTION". Например:

Индентификатор ODBCПсевдоним в заголовочном файле
SQL_MAX_CATALOG_NAME_LENSQL_MAXIMUM_CATALOG_NAME_LENGTH
SQL_MAX_COLUMN_NAME_LENSQL_MAXIMUM_COLUMN_NAME_LENGTH
SQL_MAX_COLUMNS_IN_GROUP_BYSQL_MAXIMUM_COLUMNS_IN_GROUP_BY
SQL_MAX_COLUMNS_IN_ORDER_BYSQL_MAXIMUM_COLUMNS_IN_ORDER_BY
SQL_MAX_COLUMNS_IN_SELECTSQL_MAXIMUM_COLUMNS_IN_SELECT
SQL_MAX_COLUMNS_IN_TABLESQL_MAXIMUM_COLUMNS_IN_TABLE
SQL_MAX_CONCURRENT_ACTIVITIESSQL_MAXIMUM_CONCURRENT_ACTIVITIES
SQL_MAX_CURSOR_NAME_LENSQL_MAXIMUM_CURSOR_NAME_LENGTH
SQL_MAX_DRIVER_CONNECTIONSSQL_MAXIMUM_DRIVER_CONNECTIONS
SQL_MAX_IDENTIFIER_LENSQL_MAXIMUM_IDENTIFIER_LENGTH
SQL_MAX_SCHEMA_NAME_LENSQL_MAXIMUM_SCHEMA_NAME_LENGTH
SQL_MAX_STATEMENT_LENSQL_MAXIMUM_STATEMENT_LENGTH
SQL_MAX_TABLE_NAME_LENSQL_MAXIMUM_TABLE_NAME_LENGTH
SQL_MAX_TABLES_IN_SELECTSQL_MAXIMUM_TABLES_IN_SELECT
SQL_MAX_USER_NAME_LENSQL_MAXIMUM_USER_NAME_LENGTH
SQL_MULT_RESULT_SETSSQL_MULTIPLE_RESULT_SETS
SQL_OJ_CAPABILITIESSQL_OUTER_JOIN_CAPABILITIES
SQL_TXN_CAPABLESQL_TRANSACTION_CAPABLE
SQL_TXN_ISOLATION_OPTIONSQL_TRANSACTION_ISOLATION_OPTION

Создание источника данных

Источник данных DSN, используемый функциями ODBC API, первоначально должен быть создан. Это можно выполнить как программно - вызвав функцию ODBC API, так и интерактивно - используя утилиту ODBC (в зависимости от версии Windows, расположенную на панели управления или администрирования).

Утилита ODBC

При использовании утилиты ODBC (рис. 1.2) на вкладке Пользовательский DSN отображается список всех зарегистрированных источников данных.

Диалог утилиты ODBC
Рис. 1.2.  Диалог утилиты ODBC

При добавлении нового источника данных отображается диалог со всеми зарегистрированными в реестре Windows ODBC-драйверами (рис. 1.3).

 Список зарегистрированных драйверов
Рис. 1.3.  Список зарегистрированных драйверов

В зависимости от выбранного ODBC-драйвера последовательно отображаются один или несколько диалогов для ввода параметров создаваемого DSN. Так, для создания источника данных, позволяющего работать с базой данных Microsoft SQL Server, следует определить имя создаваемого DSN, имя зарегистрированного SQL-сервера (рис. 1.4) и имя базы данных (на этом сервере), а также ряд дополнительных параметров.

Создание DSN для базы данных Microsoft SQL Server
Рис. 1.4.  Создание DSN для базы данных Microsoft SQL Server

Создание источника данных с использованием ODBC API

DLL-библиотека ODBCCP32.DLL предоставляет функции ODBC API ConfigDSN и SQLConfigDataSource, позволяющие выполнять регистрацию новых источников данных или удалять информацию об источниках данных из реестра Windows (и из файла ODBC.ini).

Функция ConfigDSN позволяет добавлять, изменять или удалять источники данных и имеет следующее формальное описание:

BOOL ConfigDSN(
     HWND     hwndParent,
     WORD     fRequest,
     LPCSTR     lpszDriver,
     LPCSTR     lpszAttributes);

Для использования в среде Visual Studio функций ConfigDSN и SQLConfigDataSource следует подключить заголовочный файл odbcinst.h.

Параметр hwndParent определяет дескриптор окна или NULL. Если дескриптор не указан, то при выполнении данной функции окно с предложением уточнить параметры не отображается. Параметр fRequest указывает тип запроса, который задается одной из следующих констант:

  • ODBC_ADD_DSN - добавление нового источника данных;
  • ODBC_CONFIG_DSN - изменение существующего источника данных;
  • ODBC_REMOVE_DSN - удаление существующего источника данных.

Параметр lpszDriver содержит описание драйвера, а параметр lpszAttributes - список атрибутов в форме "ключевое слово=значение" (например: DSN=MyDB