ОБ АВТОРЕ
К. Дж. Дейт (C.J. Date) — независимый автор, лектор и консультант, специализирующийся на системах реляционных баз данных. Он живет в Хилдсбурге, шт. Калифорния.
Начиная с 1967 года он несколько лет работал математиком-программистом и инструктором по программированию в компании Leo Computers Ltd. (Лондон, Великобритания). После этого Дейт работал в лаборатории IBM (UK) Development Laboratories над интеграцией функций баз данных в язык PL/1. В 1974 году он перешел в калифорнийский центр IBM Systems Development Center, где отвечал за разработку языка баз данных, известного как Unified Database Language, UDL. Впоследствии принимал участие в техническом планировании и внешних проектах корпорации IBM для продуктов реляционных баз данных SQL/DS (анонсирован в 1981 году для VSE и в 1983 году для VM) и DB2 (анонсирован в 1983 году для MVS). В мае 1983 года он покидает IBM.
Дейт работает в области баз данных более 25 лет. Он одним из первых осознал основополагающее значение первой работы по реляционной модели Э.Ф. Кодда (E.F. Codd). Дейт читал лекции по техническим вопросам (преимущественно по тематике баз данных и особенно по реляционным базам данных) во всей Северной Америке, а также в Европе, Австралии, Латинской Америке и на Дальнем Востоке. Кроме этой книги, он является автором и соавтором многих изданий: An Introduction to Database Systems: Volume II (1983), в котором описаны дополнительные аспекты данной области; Database: A Primer (1983), где базы данных рассматриваются с точки зрения неспециалиста; Relational Database: Selected Writings (1986), Relational Database Writings, 1985–1989 (1990) и Relational Database Writings, 1989–1991 (1992), в которых глубоко рассматриваются избранные вопросы реляционной технологии; серии книг по отдельным системам и языкам: A Guide to DB2 (4th edition, 1993), A Guide to SYBASE and SQL Server (1992), A Guide to SQL/DS (1988), A Guide to INGRES (1987), A Guide to the SQL Standard, (3th edition, 1993) и др. Его книги переведены на многие языки, в том числе на китайский, датский, французский, итальянский, японский, польский, португальский, русский, испанский и др.
Дейт опубликовал более 100 технических документов и статей и внес значительный вклад в теорию баз данных. Его работы постоянно публикуются в журнале Database Programming & Design, а его профессиональные семинары по технологии баз данных (проводимые как в Северной Америке, так и за рубежом) признаны непревзойденными по качеству представленного материала и ясности изложения.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Область системного программирования развивается главным образом благодаря усилиям программистов и менеджеров, чья творческая энергия направлена на создание необходимых для стремительно возрастающей компьютерной индустрии утилитарных системных программ. Раньше программирование можно было сравнить с творческим процессом, каждый участник которого — программист — изобретал свое решение задачи, не опираясь на чье-либо руководство и не зная методов решения этой задачи коллегами. В 1968 году Ашер Оплер (Ascher Opler), а вслед за ним и фирма IBM осознали необходимость накопления опыта программирования в форме, доступной всем системным программистам. Изучая область программирования, он пришел к выводу, что существует достаточно материала, способного оправдать затраченные им усилия. По его рекомендации фирма IBM приняла решение выступить спонсором издания книг серии "Системное программирование" как долговременного проекта, цель которого — накопление и широкое распространения принципов и технологий, имеющих большое значение для компьютерной индустрии.
Книги серии "Системное программирование" представляют собой справочные руководства по конкретным областям. В каждой книге представлены собственные взгляды автора на предмет и не всегда отражаются взгляды корпорации IBM. Каждая книга организована как курс изучения данного предмета и в то же время достаточно детализирована для использования в качестве справочника.
Серия охватывает такие области, как системы баз данных, коммуникационные системы, графические системы, экспертные системы, управление программным процессом. В дальнейшем в серии будут освещены области, которые сейчас находятся еще на стадии развития.
Настоящее издание наиболее тщательно проработано по сравнению с предыдущими. Здесь заложен базис для фундаментального образования в области основ технологии построения систем баз данных, а также отражены самые последние исследования в этой области.
Редакционная коллегия
ВВЕДЕНИЕ
Область технологии построения систем баз данных страдает от чрезмерного количества информации, хотя в ее функции как раз и входит изучение обработки информации. Вот лишь неполный список регулярных специализированных изданий, выходящих в США:
- ACM Transactions on Database Systems (TODS), издается ежеквартально — около 700 страниц в год;
- ACM SIGMOD Record, издается ежеквартально — около 250 страниц в год;
- Материалы ежегодной конференции Annual ACM SIGMOD International Conference on Management of Data — около 450 страниц в год;
- Материалы ежегодного симпозиума Annual ACM SIGACT-SIGMOD Symposium on Principles of Database Systems — около 350 страниц в год;
- Материалы ежегодной конференции Annual International Conference on Very Large Data Bases (VLDB) — около 650 страниц в год;
- The VLDB Journal, издается ежеквартально — около 450 страниц в год.
Добавьте к этому многочисленные узкоспециализированные конференции по распределенным базам данных, базам данных CAD/CAM, экспертным системам баз данных, системам клиент/сервер, объектно-ориентированным системам и т.д. — предположим, восемь или десять конференций в год, приблизительно 300–350 страниц материала... добавьте огромное количество технических отчетов университетов и промышленных исследовательских лабораторий... добавьте статьи, которые появляются время от времени в изданиях, посвященных смежной тематике (автоматизация офисов, искусственный интеллект и языки программирования)... добавьте отраслевые журналы, такие как Data Base Newsletter, Database Review, InfoDB, Database Programming & Design и т.д., и т.п. Все эти журналы составляют многие тысячи страниц в год... добавьте отраслевые выставки, такие как Database World и DB/Expo, каждая со своим многотомным набором материалов... добавьте торговые справочники и другую документацию, описывающую различные коммерческие продукты, которая обновляется, как минимум, каждые 18 месяцев... добавьте многочисленные учебники, у которых в названии есть слова "база данных" — и вам станет ясно, что по самым скромным подсчетам каждый год издается около 100 тысяч страниц. Поэтому быть в курсе всего, что происходит в области баз данных просто невозможно.
Учитывая все сказанное, настоящая книга, несмотря на ее большой объем, за который я приношу свои глубокие извинения, может быть, как гласит ее название, лишь введением в предмет и никоим образом не претендует на исчерпывающее его описание. Поскольку область разрастается стремительными темпами, то даже "хорошее введение" в течение короткого времени претерпевает большие изменения; поэтому последнее (шестое) издание настолько отличается от предыдущего, что его по всем параметрам можно считать новой книгой. Однако общая задача книги осталась прежней — создать базис для фундаментального образования в области основ технологии баз данных и, в частности, указать направления, по которым область развивается сегодня и, вероятно, будет развиваться в будущем. Книга задумывалась как учебник, а не как справочник, но я надеюсь, что ее вполне можно использовать и в качестве справочного руководства. В книге делается акцент на понимании материала, а не просто на алгоритмах решения каких-либо задач.
Необходимые условия. Предполагается, что читатель профессионально интересуется каким-либо аспектом обработки данных; например, он может быть системным аналитиком или разработчиком, прикладным программистом, студентом, проходящим курс по сходной тематике, или преподавателем такого курса. Предполагается также, что читатель:
- имеет достаточно ясное представление о возможностях современных компьютерных систем, в особенности о возможностях систем работы с файлами (несмотря на то что в книге есть обучающее обзорное приложение для этой темы);
- знаком по крайней мере с одним языком программирования высокого уровня.
Поскольку эти требования не очень высоки, я надеюсь, что эта книга подойдет в качестве введения тем, кто имеет дело с использованием или реализацией систем баз данных либо просто желает расширить свои знания в области информатики.
Книга разделена на шесть частей. I. Основные понятия. II. Реляционная модель. III. Проектирование базы данных. IV. Защита данных. V. Дополнительные аспекты. VI. Объектно-ориентированные системы.
Каждая часть, в свою очередь, делится на несколько глав.
- Часть I (три главы) — обширное введение в понятия системы баз данных вообще и реляционной системы баз данных в частности.
- Часть II (пять глав) — это самая большая часть книги: почти что книга в книге. Она представляет детальное, весьма основательное исследование реляционной модели, которая является теоретической основой не только сегодняшних реляционных продуктов, но и всей области баз данных. Одна из глав посвящена основным понятиям стандартного реляционного языка SQL.
- Часть III (четыре главы) — обсуждение общего вопроса проектирования баз данных.
- Часть IV (четыре главы) — исследование различных аспектов проблемы защиты данных. В частности, обсуждаются понятия восстановления, параллелизма, безопасности и целостности базы данных.
- Часть V (пять глав) — описание идей реляционной модели в применении к различным аспектам технологии баз данных: оптимизации, распределенной обработке баз данных и т.д.
- Часть VI (четыре главы) — изложение весьма важного нового объектно-ориентированного подхода для систем баз данных. В частности, рассматривается возможность взаимодействия между объектно-ориентированной и реляционной технологиями.
Кроме того, в книге есть три приложения, в которых предлагаются разнообразные материалы об управлении файлами и физическими структурами хранения информации, о коммерческой реляционной системе (продукт DB2 фирмы IBM) и о сравнительно новой области систем, основанных на логике.
В каждой главе используется множество терминов, приведенных в предыдущих главах, а также вводится много новых понятий, поэтому в целом книга рассчитана на последовательное чтение. В конце книги приводится подробный предметный указатель, благодаря которому можно быстро найти и повторить необходимый материал. Каждая глава начинается введением и заканчивается заключением (резюме), кроме того, в большинстве глав приводятся упражнения, обычно с ответами. Также в большинстве глав вы найдете обширные списки литературы с комментариями. Рекомендуется просматривать ответы к упражнениям и комментарии к литературе, так как там часто дается дополнительная полезная информация по теме данной главы. Такая структура позволяет усваивать материал на нескольких уровнях: наиболее важные понятия и результаты приведены в основном тексте, дополнительные вопросы и более сложные аспекты исследования вынесены в соответствующие упражнения, ответы на них и комментарии к литературе.
Замечания
- Синтаксис различных инструкций и команд часто приводится так же, как и в другой литературе, а рядом даются соответствующие пояснения.
- Ссылки обозначаются в тексте двойным номером в квадратных скобках. Например, ссылка [4.1] означает первый пункт в списке литературы к главе 4.
Свои вступительные замечания хотелось бы закончить следующей отредактированной выдержкой из предисловия Бертрана Расселла (Bertrand Russell) к его словарю The Bertrand Russell Dictionary of Mind, Matter and Morals (ed. Lester E. Denonn), Citadel Press, 1993 (публикуемой здесь с любезного разрешения автора):
Меня обвинили в привычке менять свои суждения... Но я нисколько не пристыжен этой привычкой. Разве мог бы физик, работающий с 1900 года, гордиться тем, что его суждения не изменились за последние полстолетия?.. Философия, которую я ценю и которой стараюсь следовать, научна в том смысле, что существуют точные знания, которые необходимо получить, а новые открытия могут выявить старые ошибки, неизбежные для любого беспристрастного разума. Когда бы и что бы я ни говорил — я не претендую на полную истину так, как на нее претендуют теологи в своем учении. Я претендую только на то, что тогда было благоразумно придерживаться высказанного мнения...
Я был бы очень удивлен, если бы дальнейшие исследования не показали, что его необходимо менять. Прежде всего, моей целью была ясность.
Поэтому, если читатели предыдущего издания будут изучать настоящее, то они обнаружат, что я тоже меняю свои мнения по некоторым вопросам. Я надеюсь, что высказанное выше замечание они сочтут достаточным оправданием такого положения дел. Я разделяю понимание Бертраном Расселом того, что представляет собой научное исследование, но он высказал это понимание гораздо красноречивее, чем я мог надеяться сделать это сам.
