PostgreSQL

Ofertă de interes a software-ului din "domeniul public" Internet.

Acest articol, despre ceea ce este prezentat drept "cel mai performant sistem de gestiune, de baze de date, gratuit disponibil pe Internet", se adresează celor care au încredere în posibilitatea existenţei unor produse software de calitate în domeniul public. Acestea ar putea fi interesante cel puţin din punct de vedere practic, prin şansa de a dezvolta pe baza lor, investind doar propria activitate de documentare şi programare, aplicaţii serioase. De asemenea, prin conceptele şi soluţii le tehnice propuse, prin crearea lor (mai ales în cazul produselor dezvoltate în cadrul unor proiecte de cerce tare vizând promovarea unor idei şi metode noi), ele pot fi de interes didactic sau pot fi utilizate ca instrumente în proiecte de cercetare aplicativă.

Există, pe de o parte, ten dinţa de apreciere a domeniului public din Internet. Se afirmă că Internet-ul este "cea mai mare companie de soft din lume" şi se prezice că cererea de produse "made by Internet" va creşte exponenţial. Se explică fenomenul atingerii unei calităţi superioare de către unele produse de acest gen, ca efect al deschiderii codului sursă, prin intermediul reţelei, către specialişti din toată lumea (virtuali critici şi colabo ratori), deschidere din care se presupune că ar rezulta selecţie şi eficienţă. Se denunţă deficienţe notabile la ultimele versiuni ale unor produse comerciale consacrate, ca urmare a vitezei de elaborare sub impe rativul, inerent unui context comercial, de "a apare primul pe piaţă".

Există, pe de altă parte, firesc, reflexul de circumspecţie la ceva gratuit şi negarantat.

Scurt istoric al familiei Postgres

Istoria de 13 ani a dezvoltării RDBMS-urilor din familia Postgres consemnează câteva versiuni reprezentative, ca jaloane pe traiectoria apropierii de compatibilitatea SQL, în condiţiile extinderii modelului relaţional clasic cu facilităţi deosebite.

Elaborarea codului original de Postgres a început în 1985, implicând efortul unei echipe numeroase de studenţi şi programa tori, sub conducerea profesorului Michael Stonebraker de la Universitatea Berkeley din California. Illustra Information Technologies va lansa o variantă comercială a acestui cod.

Postgres95, lansat în 1994, aduce, pe lângă ameliorări ale codului (compatibilitate integrală cu ANSI C, reducere a dimensiunii, creşterea performanţei), câteva îmbunătăţiri majore (limbajul de interoga re Postquel a fost înlocuit cu un subset SQL etc.).

În 1996 apare PostgreSQL, cu un nume mai inspirat şi cu caracteristici precum: adăugarea de opţiuni semnificative modulului de "backend", includere de elemente de limbaj compatibile ISO SQL, ANSI SQL/98, SQL/92 şi ANSI SQL/89, extinderea setului de tipuri de date intrinseci etc. Server-ul Informix Universal (lansat în 1997) este bazat pe PostgreSQL (ca urmare a cumpărării de către Informix a Illustra Inc.). Versiunea actuală este 6.3.2. şi se are în vedere continuarea perfecţionării ei. A fost testată pe diverse platforme (aix, alpha, BSD44, bsdi, dgux, hpux, 1386_solaris, irix5, li nux, sco, sparc_solaris, sunos4, svr4, ultrix4).

Această succesiune a versiunilor creează oarece pro bleme de compatibilitate, cerând uneori proceduri de adaptare a unor baze de date create sub versiuni anterioare.

Există, evident, posibilitatea de a opta pentru varianta comercială derivată din modelul Postgres - Illustra, RDBMS care păstrează elementele interesante aduse de acest model, în condiţii le unui spor de facilităţi, robusteţe, viteză de prelucrare, calitate a asistării utilizatorului.

Caracteristici generale

Sistemul de gestiune de baze de date PostgreSQL poate fi definit ca fiind: relaţio nal, foarte extensibil, cu orientare obiectuală. Unul din scopurile proiectului de cercetare care a dus la crearea modelului Postgres a fost demonstrarea posibilităţii de a crea un DBMS esenţialmente relaţio nal, cu un mare grad de extensibilitate, cu posibilitatea manipulării de obiecte şi re guli complexe.

Sunt incluse facilităţile majore ale mode lului relaţional clasic, precum cereri declara tive în SQL, optimizarea interogării, controlul concurent, tranzacţii, suport multiutilizator.

Extensibilitatea (ca posibilitate a utilizatorului de a defini arbitrar operatori, tipuri, funcţii şi metode de acces) este asigurată printr-un mecanism tipic sistemelor relaţionale: ansamblul de cataloage. Spre deosebire de RDBMS-urile standard, Postgres memorează mai multă informaţie în aceste cataloage (nu numai date despre tabele şi coloane, dar şi despre tipuri, funcţii, metode de acces). Aceste cata loage apar utilizatorului ca nişte clase oarecare, la care poate avea acces. Astfel, se pot face extensii care în RDBMS-urile convenţionale se fac doar modificând codul de bază al produsului sau adăugând noi modu le scrise special de furnizorul respectivului RDBMS. Serverul Postgres poate încorpora cod scris de utilizator prin încărcare dinamică.

Categorisirea ca "obiectual-relaţională" reflectă existenţa unor facilităţi specifice orientării obiect (ex.: conceptul de clasă, echivalent cu cel de tabel din sintaxa tip SQL, moştenirea de către o clasă nou creată a atributelor unei clase existente etc.), în condiţiile asigurării, în acelaşi timp, şi a caracteristicilor de bază de date relaţionale şi suportării limbajelor de interogare tradiţionale corespunzătoare (ceea ce nu asigură sistemele de gestiune de baze de date considerate "orientate obiect").

Faptul că acest spectru de facilităţi este de interes a primit diverse confirmări. Baze de date comerciale au înglobat opţiuni propuse pentru prima dată în Postgres. În cadrul unor proiecte de anvergură, s-a ales acest RDBMS pentru me mo rarea unor structuri mai complexe - date şi programe - de diverse tipuri (exemple: baze de date de imagini cu regăsire de imagini pe baza unor criterii de selecţie, integrarea unui GIS de tip GRASS (sistem de informare geografic, un alt produs de interes din domeniul public) pentru compactizare şi exploatare mai eficientă etc. Produsul a mai fost, de asemenea, folosit la dezvoltarea de diverse aplicaţii în cercetare şi producţie (sistem de analiză date financiare, pachete de monitorizare performanţe motoare, bază de date de trasare asteroizi, baze de date de informaţii medicale etc.) şi a fost utilizat în mai multe universităţi ca model demonstrativ.

Elemente de performanţă

Viteza de tratare a unei cereri utilizator depinde (alături de alte alţi factori: configu raţie hardware a platformei, sistem de opera re etc. ) de dimensiunea bazei de date şi complexitatea cererii. Sunt suportate baze de date de mari dimensiuni (peste 200Gbytes), dar performanţele scad vizibil la tratarea bazelor mai mari de 5Gbytes pe maşinile cu procesor pe 32 biţi. Exploatarea bazelor de date de mari dimensiuni este recomandată doar pe maşinile pe 64 biţi.

Arhitectură produs

PostgreSQL este construit conform unui model client/server proces per utilizator. În fiecare sesiune, sunt implicate trei procese Unix cooperante: postmaster (proces supervizor tip demon, gestionând comunicaţia dintre procesele "frontend" şi "backend", efectuând iniţiali zări, alocări de memorie etc. ), "backend“ (procesul server de baze de date; postmaster-ul iniţiază un nou proces backend pentru fiecare nouă conectare; acest proces este cel care asigură tratarea interogărilor; rulează întotdeauna pe maşina server), "frontend" (proces cerând conexiune la backend prin intermediul postmaster; poate rula pe altă maşină, de exemplu pe staţia de lucru a clientului).

"Garnitura" actuală Postgres include, pe lângă RDBMS-ul propriu zis, o serie de produse destinate administrării acestui tip de baze de date şi facilitării dezvoltării de aplicaţii. Aceste produse s-au cumulat în timp, prin aportul mai multor specialişti din toată lumea (cu contribuţii diverse ca factură, anvergură şi grad de finisare). În continua re, se amintesc câteva dintre acestea.

Facilităţi de acces utilizator

Partea de client a Postgres (procesul de tip "frontend") este monitorul interactiv psql. Prin el se oferă o soluţie minimală de acces al utilizatorului. Formularea unor co menzi la nivel linie nu e foarte comodă pentru utilizator şi nici pentru administrator. Pentru facilitarea creării, întreţinerii şi consultării de baze de date s-a impus elaborarea unor utilitare cu interfaţă grafică şi cu un set cores punzător de funcţii.

PgAccess este un utilitar de administrare şi consultare baze PostgreSQL scris în Tcl/Tk, cu o interfaţă grafică atrăgătoare şi cu serie întreagă de tratări şi facilităţi la nivel de tabele, interogări, secvenţe (include şi un generator de rapoarte).

Există, de asemenea, MPMGR (interfaţă pentru administrare grafică), MPSQL (interfaţă SQL grafică).

Facilităţi de programare

Se oferă interfeţe de programare din C (bi blioteca libpq), din C++ (biblioteca libpq++) şi soluţia de imbricare SQL - "embedded SQL" (apelurile SQL, într-o sintaxă specifică, sunt integrate în aplicaţia scrisă în C care, înainte de a fi compilată, este prelucrată de preprocesorul ecpg).

Există, de asemenea, pgsql-perl5 (interfaţă de programare din Perl5), libpgtcl (interfaţă de programare din Tcl), PyGres95 (interfaţă de programare din python) etc.

Pentru integrare cu WWW, pentru aplicaţii simple se poate utiliza interfaţa PHP (preprocesor hipertext - limbaj de script imbricat în HTML, asistând dezvoltatorii de WWW la scrierea de pagini generate dinamic), iar pentru aplicaţii mai complexe se poate utiliza un script Perl, lansabil în contextul mecanismului CGI (WDB-P95, o interfaţă WWW-Postgres).

S-a dezvoltat un driver ODBC pentru PostgreSQL, numit psqlODBC.

Pentru programatorii de Java există un driver JDBC.

S-au scris clase Java dedicate facilitării accesării PostgreSQL.

A apărut şi un produs de tip RAD (Rapid Application Development) pentru dezvoltarea rapidă de aplicaţii Java de accesare PostgreSQL, deocamdată încă nefinisat şi interesant mai mult ca perspectivă.

Un context de accesare de utilitate foarte largă ar fi consultarea de la nivelul unui server WWW, prin intermediul applet-urilor Java (utilizând pachetele awt pentru interfaţa grafică cu utilizatorul şi sql pentru interfaţarea cu RDBMS-ul) apelând driverul JDBC pentru Java. Se poate asigura o bună interfaţare cu utilizatorul comun (care, în mod uzual, nu cunoaşte structura bazei respective şi nici limbajul SQL). Prin folosirea funcţiei JDBC de obţinere de metainformaţii despre o bază de date (nume de tabele, coloane etc.) şi prin ghidare la nivelul interfeţei grafice (ferestre de tip "help" , posibilitate de selectări din meniuri succesive etc.), acest utilizator poate fi asistat în formularea unei interogări SQL.

Am scris câteva aplicaţii minimale de acest gen (pentru un prototip de server WWW pentru administraţia publică), aplicaţii care au funcţionat corespunzător (în regim de testare). Exemplific cu câteva capturi de ecrane.

O certitudine este aceea că elaborarea unor aplicaţii de exploatare a unor baze PostgreSQL, pornind de la limbajul Java, este o soluţie "de viitor". Adoptarea ei va putea asigura, comparativ cu alte opţiuni de programare amintite (programe C, script-uri Perl etc.) o viteză corespunzătoare de tratare a operaţiilor SQL solicitate, în condiţiile unei interfeţe utilizator mai atractive (ca facilităţi oferite şi ca aspect) şi bene ficiind de securitatea şi portabilitatea garantate de utilizarea limbajului Java.

Concluzii

Prin disponibilitate (posibilitatea de a obţine gratuit produsul, documentaţia, utilitare de dezvoltare aferente) şi prin facilităţile oferite, Postgres poate fi util oricărui programator dispus să facă mici eforturi suplimentare pentru a dezvolta, fără achiziţionare de software, aplicaţii viabile. Unităţi care au nevoie de un sistem de consultare facilă a unor seturi de date şi care nu dispun de resursele necesare achiziţionării unor RDBMS-uri comerciale puternice sau nu au, în general, cerinţe informatice de un volum şi o complexitate care să justifice investiţia în software ar putea prefera o soluţie bazată pe utilizarea acestui produs.

Unele facilităţi specifice (posibilitatea de a-şi modifica modul de operare "din mers", în urma extensiilor utilizator, posibilitatea existenţei unor atribute non-atomice ale unei relaţii, elementele de orientare obiect) impun Postgres ca un instrument deosebit de adecvat pentru constituirea rapidă de prototipuri în dezvoltarea de noi aplicaţii şi structuri de date (care pot fi de o mare complexitate).

Am încercat o definire generală a profilului acestui RDBMS şi o trecere în revistă a unor produse aferente, fără detalieri.

Celor care găsesc această sugestie de interes, site-ul dedicat de pe Internet le oferă un fond acoperitor de resurse (posibilitatea de încărcare de software prin reţea, documentaţie (inclusiv on-line) de diverse facturi, liste de mail etc.).