Михаил Шохирев - Язык программирования Perl
Для отображения информации из базы данных можно разработать клиентское приложение с графическим интерфейсом, используя библиотеку Perl/Tk, как это показано на рис. 15.1.
Рис. 15.1. Клиентская программа на Perl/Tk для работы с базой данных
Интерфейс DBI привлекает программистов тем, что время и усилия, потраченные на его изучение, окупаются сторицей, поскольку, научившись работать с одной базой данных, можно применять эти знания при работе со всеми остальными, включая "тяжеловесные" СУБД, которые выполняются на специализированных серверах. Сервер баз данных обычно находится на выделенном компьютере, а взаимодействие с ним строится по технологии "клиент-сервер". Это означает, что сервер принимает запросы, поступающие от пользовательских программ, выполняет указанные в запросе действия по обработке информации в базе данных, а затем отправляет результат обработки клиенту. Для повышения производительности, распределения нагрузки и обеспечения непрерывности работы такие СУБД объединяются в кластеры серверов баз данных, которые могут состоять из большого числа мощных компьютеров. Для работы с конкретной системой управления базой данных потребуется установка драйвера для этой СУБД. В хранилище модулей CPAN найдутся драйверы для всех основных серверов баз данных: IBM DB2, MS SQL Server/Sybase, Oracle, PostgreSQL и многих других. Помимо высокой скорости обработки больших объемов данных, СУБД предоставляют программисту дополнительные возможности по обработке информации. Вот основные из них.
1Реализация языка манипулирования данными позволяет в запросе использовать объединения нескольких таблиц (JOIN), предусмотренные в стандарте языка SQL.
2В SQL-запросах можно использовать подзапросы для задания дополнительных условий выборки.
3Согласованность и непротиворечивость данных при изменении нескольких таблиц достигается при помощи использования механизма транзакций.
4Часто выполняемые действия над информацией в базе данных можно программировать на встроенном языке базы данных в виде хранимых процедур. Когда такие процедуры вызываются в SQL-команде, то они будут эффективно выполняться на сервере.
5Для реакции на события, возникающие при обработке информации в базе данных, можно использовать специальные хранимые процедуры - триггеры.
6Для быстрого поиска и выборки может применяться индексация данных.
7Доступ к информации в базе данных контролируется системой разграничения доступа СУБД на основе парольной защиты.
Взаимодействие с сервером баз данных с помощью DBI будет показано на примере работы со свободно распространяемой СУБД PostgreSQL Database Server, доступной для всех основных вычислительных платформ, включая Linux и MS Windows. Свежий дистрибутив PostgreSQL всегда можно загрузить с сайта www.postgres.org, а ее установка с помощью программы-мастера не вызовет трудностей даже у начинающего программиста. Далее нужно уже описанным способом установить драйвер DBD::Pg. Кстати, СУБД PostgreSQL демонстрирует еще одно применение языка Perl: она позволяет использовать Perl для программирования хранимых процедур наряду с SQL и рядом других языков.
После установки драйвера можно выполнить предыдущие примеры из этой лекции с использованием СУБД PostgreSQL, внеся в них минимальные изменения. В первую очередь изменятся параметры соединения с базой данных, где мы должны указать другой DBD-драйвер (Pg), имя сервера, имя базы данных, имя пользователя и пароль для доступа к СУБД:
my $host = 'localhost'; # имя сервера my $dbname = 'postgres'; # имя базы данных my $user_name = "postgres"; # имя пользователя my $password = "SECRET"; # пароль пользователя my $dbh = DBI->connect( "dbi:Pg:dbname=$dbname;host=$host", # источник данных $user_name, $password);
После этой модификации программа создания таблицы успешно отработает с СУБД PostgreSQL и создаст в указанной базе данных таблицу 'mollusc'. И другие примеры из этой лекции, использующие интерфейс DBI, также будут работать с PostgreSQL или другой СУБД, после того как их настроят на работу с новым источником данных. Конечно, если применять специфические SQL-команды и другие средства программирования, использующие особенности конкретного сервера баз данных, то адаптация программ для работы с другой СУБД потребует гораздо больше усилий.
С помощью DBI возможно работать не только с традиционными базами данных, но и с файлами в самых разных форматах, в чем можно убедиться, обратившись к хранилищу модулей CPAN. Например, существуют драйверы DBD для работы с электронными таблицами (DBD::Excel), поисковыми системами (DBD::Amazon, DBD::google), иерархическими каталогами LDAP (DBD::LDAP) и универсальными интерфейсами доступа к данным (DBD::ADO, DBD::JDBC, DBD::ODBC).
Часто для преобразования данных из одного формата в другой используется текстовый формат CSV (Сomma-Separated Values), в котором поля данных разделены запятыми, а в первой строке перечислены имена полей. Если установить драйвер DBD::CSV и несколько сопутствующих модулей (DBD::File, SQL::Statement и Text::CSV_XS), то с CSV-файлом можно работать как с таблицей базы данных, что часто бывает очень удобно.
Для преобразования данных также можно использовать модуль DBD::RAM, позволяющий создавать в оперативной памяти таблицы базы данных и импортировать в них информацию из различных источников данных, например: INI-файлы, файлы в формате XML, данные в формате CSV, записи с фиксированными полями и даже каталоги с MP3-композициями. Затем эти таблицы можно обрабатывать с помощью SQL-команд, после чего экспортировать в исходный или другой формат.
При разработке информационных систем средства доступа к базам данных составляют лишь один из уровней программного комплекса. Для работы с данными сложной структуры часто создают специальный класс, за объектным интерфейсом которого от пользователя скрываются конкретный формат хранения данных и возможные преобразования. Если потребуется перейти на хранение информации в другой базе данных, в этом классе изменится только реализация методов доступа к данным, а использующие этот класс программы останутся неизменными. Подобные приемы повышают гибкость программной системы и облегчают ее модификацию.
Работа с базами данных - это будничный труд большинства программистов. Язык Perl помогает им в этом, предоставляя удобные средства доступа ко всем распространенным СУБД, настольным базам данных и многим экзотическим источникам данных.
Лекция 16. Взаимодействие процессов
В этой лекции обсуждаются вопросы выполнения программ в многозадачной среде: пользовательские программы запускают на выполнение внешние программы, программы могут порождать параллельно выполняемые процессы, в рамках выполняемой программы может быть запущено несколько потоков управления. Все эти модели программирования поддерживаются языком Perl и будут рассмотрены в этой лекции.
Цель лекции: познакомиться со средствами языка Perl, связанными с межпроцессным взаимодействием, и научиться применять их при разработке собственных программ на языке Perl, выбирая наиболее подходящую из моделей параллельного программирования.
Современные операционные системы в том или ином виде поддерживают многозадачность (multitasking) даже на однопроцессорных компьютерах, не говоря уже о многопроцессорных системах. Операционная система (ОС) производит запуск системных и пользовательских программ в виде независимых процессов (process), выделяя для каждого из них отдельный участок оперативной памяти и другие ресурсы. Каждый процесс нумеруется своим уникальным числовым идентификатором процесса (Рrocess Identifier, PID). Специальные модули ядра операционной системы организуют переключение процессора на обслуживание выполняющихся программ, оптимизируя распределение между ними процессорного времени. При этом работающие процессы могут инициировать выполнение других процессов, порождать зависимые подпроцессы (subprocess) в отдельной области памяти или запускать подпроцессы в области памяти основного процесса. Примерами программ, основанных на использовании подпроцессов, могут служить различные серверные программы: почтовые и web-серверы, серверы приложений и баз данных.
Во время выполнения процессы могут взаимодействовать между собой различными способами. Они могут иметь доступ к разделяемой области памяти, организовывать программные каналы (pipe), посылать друг другу сигналы (signal), обмениваться данными через сокеты, совместно использовать файлы и применять другие средства межпроцессного взаимодействия (Inter-Process Communication, IPC). При этом часто один процесс ожидает окончания выполнения каких-либо действий в другом процессе: про такую ситуацию говорят, что процессы выполняются синхронно (synchronous), то есть согласованно. В других случаях требуется, чтобы процессы выполнялись асинхронно (asynchronous), то есть одновременно и независимо друг от друга. В определенный момент процесс может перейти от асинхронного выполнения к синхронному, то есть перейти в ожидание для синхронизации с другим процессом.
