Взаимодействие СУБД Caché c внешним миром
, консультант по продуктам
Прежде чем начать обзор возможных способов взаимодействия внешних приложений с СУБД Caché, необходимо вкратце рассмотреть организацию самой СУБД.
Рисунок 1
Сердцем СУБД Caché является сервер многомерных данных (MDS - Multidimensional Data Server), позволяющий компактно и эффективно хранить данные произвольной сложности. Для доступа к сложноструктурированным данным не требуется производить изощренных и дорогостоящих операций соединения, что положительно сказывается на общей производительности, и, в совокупности с транзакционной многомерной моделью Caché и встроенными средствами многопользовательской работы, позволяет создавать промышленные приложения, лишенные недостатков реляционных СУБД.
В Caché реализована концепция единой архитектуры данных. К одним и тем же данным, хранящимся под управлением сервера многомерных данных Caché существует три способа доступа: прямой, объектный и реляционный. Прямой доступ к данным(Caché Direct), обеспечивает максимальную производительность. Разработчики приложений получают непосредственный доступ к многомерным структурам (так называемым глобалам) Caché, что позволяет при достаточной квалификации создавать высокопроизводительные решения. Для построения отчетов и совместимости с реляционными продуктами СУБД Caché предоставляет реляционный доступ, в основе которого лежит стандарт SQL 92. Однако, наиболее интересным является объектный доступ. С этой точки зрения Caché соединяет традиционную технологию проектирования баз данных с объектной моделью. Применение такого подхода оказывается достаточно полезным в CAD/CAE , CASE -технологиях и других областях, где приходится манипулировать значительными объемами данных с разнообразным семантическим содержанием. Более того, объектная модель Caché гарантирует согласованное объединение данных и бизнес-логики, что в реляционных системах обеспечивается сложной системой триггеров, которые изначально разделяют систему на «логику» и на «данные».
СУБД Caché является открытой системой и предоставляет огромное количество интерфейсов для взаимодействия с внешним миром, которые можно разделить по типу доступа: прямой, реляционный и объектный. Однако, стоит отметить, что подобное разбиение довольно условно, и некоторые способы взаимодействия Caché с внешним миром можно отнести сразу к нескольким категориям.
Чаще всего для создания GUI -приложений в среде Windows используется механизм объектной фабрики Caché, в основе которой лежит Caché ObjectServer, представляющий собой OLE In - Process Automation Server. Он позволяет держать на клиенте копии серверных объектов. Иначе говоря, если в приложении на VB средствами ObjectServer открывается объект, то идентичный объект открывается и на сервере. При изменении какого-либо свойства на стороне клиента соответствующее свойство у серверного объекта изменяется автоматически, вызов метода влечет его выполнение на сервере с передачей результатов на клиентскую часть
Архитектура ObjectServer подразумевает разделение приложения на две основные части: клиентскую и серверную. И здесь сразу же возникает вопрос: каким образом клиент будет получать метаданные серверных объектов? Существует два возможных подхода: раннее и позднее связывание. Раннее связывание означает, что на клиенте явно хранятся определения классов. Т.е. если клиент взаимодействует с серверным классом, то приложению заранее известна структура этого класса, описания свойств и сигнатуры методов, благодаря чему при компиляции можно создавать более эффективные способы обращения к экземплярам данного класса. Если с сервером связано более одного клиента, то, естественно, информацию о серверных классах необходимо продублировать на каждом клиенте, что в случае сильно распределенной системы может быть довольно трудоемко. Однако, основной недостаток такого подхода заключается в синхронизации изменений серверных классов с соответствующими определениями на клиентах. При изменении одного свойства необходимо провести корректировку и перекомпиляцию всех классов, которых потенциально могут быть тысячи и даже сотни тысяч.
Альтернативой раннему связыванию является использование механизма позднего связывания. Все что клиенту необходимо иметь, так это единственный класс Factory , который согласно паттерну проектирования Abstract Factory , берет на себя ответственность за создание объектов, инкапсулируя всю логику формирования экземпляров класса на стороне клиента. В совокупности с преимуществами технологии OLE ( а именно, при использовании Variant ) объектная фабрика избавляет клиента от необходимости хранить определения всех используемых серверных классов.
Dim Factory As CacheObject.Factory Set Factory = CreateObject("CacheObject.Factory") If Not Cache.Connect("cn_iptcp:127.0.0.1[1972]:TEST") Then MsgBox "Cannot connect to Cache" End End If Dim Dog As Object Set Dog = Factory.New("Dog") Dog.Name = "Tuzik" Dog.sys_Save
Листинг 1 Использование Factory в VB
Как уже говорилось выше, механизм Caché ObjectFactory используется для создания GUI -приложений исключительно в среде Windows. При создании же кросс-платформенных решений разработчики зачастую используют технологию Java, которая также очень легко интегрируется с СУБД Caché с помощью таких механизмов как Caché Java Binding, Caché EJB Binding и относящийся к реляционному способу доступа JDBC -драйвер, поддерживающий JDBC API 2.0.
Механизм Caché Java Binding позволяет Java -объектам взаимодействовать с серверными объектами Caché напрямую и для каждого указанного класса Caché создает специальный промежуточный Java -класс, который функционирует непосредственно в среде Java и обеспечивает доступ к свойствам и методам серверных объектов. В модели объектного проецирования Java Binding можно выделить следующие основные элементы:
? Caché Java Class Generator – специальное расширение компилятора классов Caché, позволяющее из описаний классов в Caché Class Dictionary получать описания классов на Java
? Caché Java Class Package – Набор Java-классов, которые в связке с классами, сгенерированными Caché Java Class Generator, обеспечивают прозрачную работу с объектами, сохраненными на сервере Caché
? Caché Object Server – специальный серверный процесс, обеспечивающий взаимодействие между Java -клиентом и сервером Cach e через транспортный протокол TCP/IP.
Таким образом, Caché Java Class Generator из определений классов Caché создает Java-проекции, которые во время выполнения взаимодействуют с соответствующими классами на сервере Caché. Общая схема взаимодействия приведена на рисунке 2
Рисунок 2
Как уже было сказано, Caché Java Binding не является единственным способом доступа к Caché из Java. Существует еще механизм EJB Binding, позволяющий EJB-компонентам взаимодействовать с серверными объектами. Аналогично механизму Java Binding, EJB Binding автоматически создает для каждого указанного класса EJB Entity bean, хранящийся и исполняющийся непосредственно на сервере Caché, что дает следующие преимущества:
Наряду с Java и EJB binding, СУБД Caché предоставляет возможность проецирования классов Caché в классы C ++. Архитектура C ++ binding сходна с проецированием в Java и наряду с отображением классов Caché в классы C ++ заботится о конкурентном доступе к объектам и о транзакционности. Кроме того, стоит отметить, что C ++-проецирование (как и все остальные виды проецирования) оптимизировано под распределенные архитектуры и использует механизм кэширования для минимизации трафика между C ++-приложениями и Caché-сервером.
Рассмотрим простейший пример использования классов Caché из C ++
d_ref <Sample_Person> p1 = Sample_Person::openid(&db, L"1"); p1->setDOB(1970,2,1); Листинг 2
C ++-библиотека, поставляемая вместе с Caché, содержит шаблонный класс d _ ref <>, инкапсулирующий логику обращения к промежуточным классам и реализованный по концепции smart pointer, что позволяет вызывать методы промежуточных классов через “->” синтаксис, копировать d _ ref <> таким образом, что два экземпляра будут указывать на один объект, передавать экземпляр d _ ref <> в промежуточный метод «по ссылке» и т.п.
Все рассмотренные выше способы доступа были ориентированы на обращение к Caché извне. Однако, нередко встречаются ситуации, когда на основе данных, хранящихся в Caché необходимо сформировать отчет в привычной табличке Excel, сгенерировать документ в формате Word, PDF или сделать еще какое-нибудь действие, связанное с обращением к COM-объектам. В этом случае может оказаться полезным специальный механизм Caché Activate , позволяющий взаимодействовать с ActiveX -компонентами как с обычными объектами Caché. Методика использования Caché Activate очень проста: с помощью Caché Activate Wizard для конкретного COM-компонента создается специальный клас c (таких классов может быть несколько), экземпляр которого затем используется в приложении для доступа к соответствующему компоненту.
Рассмотрим пример использования компонента Microsoft SysInfo Control. В первую очередь воспользуемся Caché Activate Wizard для создания «обертки» вокруг ActiveX -компоненты.
Рисунок 3
После того, как специальные классы созданы, появляется возможность использования компоненты SysInfo в приложениях Caché. К примеру, следующий код получает системную информацию о состоянии батареи на ноутбуке.
Set obj = ##Class(Activate.SysInfoLib.SysInfo).%New() Write !,obj.BatteryLifePercent Write !,obj.BatteryLifeTime Листинг 3
Аналогичным способом можно получать информацию от любой другой доступной компоненты. Однако, у данного подхода есть один большой недостаток – он функционирует на платформах, поддерживающих ActiveX . Для того, чтобы вызывать внешние приложения на других платформах, в Caché существует механизм callout, позволяющий выполнять команды таких операционных систем как UNIX, MS - DOS, OpenVMS. С практической точки зрения существует несколько вариантов вызова внешних команд. Если достаточно интерактивного взаимодействия с операционной системой из терминала Caché, то можно воспользоваться утилитой % CLI. В случаях, когда обращение к внешней среде необходимо встроить непосредственно в программную логику, можно использовать синхронную функцию $ zf (-1) или ее асинхронный аналог $ zf (-2). Простейший пример использования функции $ zf (-1) представлен на Листинге 4
Set status = $ZF(-1,"mkdir test")Листинг 4
Отличительной чертой механизма callout является возможность вызова разделяемых библиотек (в Windows это DLL , в UNIX - shared library , в OpenVMS - shared executable). Ввиду сильной зависимости таких библиотек от платформы, детали реализации следует согласовывать с документацией Caché. Нужно отметить, что в дополнение к механизму callout существует противоположный ему по действию механизм callin, задачей которого является эффективное выполнение команд Caché из программ, написанных на С, что позволяет использовать его не только в GUI -приложениях для взаимодействия клиентской части с серверной, но и в высокопроизводительных телеметрических системах, где в режиме реального времени с приборов и датчиков снимаются показания и передаются в Caché для дальнейшей обработки.
В последнее время не угасает интерес к сервисно-ориентированным архитектурам (SOA), в которых все функции системы реализованы как независимые сервисы. Последовательность вызова этих сервисов определяет тот или иной бизнес-процесс. Зачастую термин архитектур, ориентированных на службы отождествляют с веб-службами, базирующимися на стандартах XML, SOAP и HTTP.
Протокол SOAP ( Simple Object Access Protocol) предоставляет простой механизм для обмена структурированной и типизированной информацией между узлами децентрализованной, распределенной системы, посредством обмена XML-сообщениями. В качестве транспорта в большинстве случаев используется HTTP. Caché обеспечивает полную и прозрачную поддержку веб-служб без установки какого-либо промежуточного программного обеспечения или расширений. Механизм Caché SOAP позволяет с легкостью создавать поставщиков сервисов и их потребителей на основе единой объектной модели Caché, благодаря чему каждый класс Caché без каких-либо изменений может стать и веб-службой, если к списку родительских классов добавить % SOAP.WebService. В этом случае все методы этого класса, помеченные ключевым словом WebMethod становятся доступными в рамках веб-службы, и при компиляции класса из списка этих методов автоматически генерируется набор SOAP -интерфейсов. Общая схема механизма Caché SOAP представлена на следующем рисунке:
Рисунок 4 В качестве еще одного способа создания распределенных систем можно предложить использование так называемых федеративных баз данных, размытых по гетерогенной среде, где каждый узел может функционировать на различных программных и аппаратных платформах. В качестве протокола взаимодействия между узлами можно использовать ODBC или JDBC. Кроме того, СУБД Caché предлагает дополнительный механизм SQL Gateway, предоставляющий объектный доступ к внешним реляционным СУБД.
Допустим, во внешнем отношении Person хранится информация о сотрудниках фирмы. Caché позволяет автоматически (с помощью Link Table Wizard) создать специальный класс Person, инкапсулирующий логику обращения к внешней РСУБД, и использовать его экземпляры также как и обычные классы Caché.
Рисунок 5
Отметим, что механизм SQL Gateway открывает широкие перспективы не только в создании распределенных систем, но и в безболезненной миграции существующих реляционных приложений на Caché.
Описанных выше способов взаимодействия с COM, Java, C, реляционными системами уже достаточно, чтобы утверждать, что СУБД Caché лишена свойств «черного ящика», и может служить ядром для высокопроизводительных систем с открытой архитектурой. Более того, в данной статье мы сознательно не рассматривали аспекты интеграции с протоколами FTP, HTTP, SMTP, POP3, LDAP , TCP/IP, очередями сообщений IBM MQ Series и многим другим, что в совокупности с возможностями встроенного языка Caché Object Script позволяет организовать взаимодействие практически с любой системой.
