Мир InterBase. Архитектура, администрирование и разработка приложений баз данных в InterBase/FireBird/Yaffil

Востриков С М

В конце 2001 года в результате объединения усилий группы российских разработчиков, использующих InterBase на Windows NT, на свет появился проект Yaffil. За основу разработчики взяли исходный код сервера Firebird 1.0, поскольку он являемся единственным динамично развивающимся клоном InterBase с открытым исходным кодом.

Почему было принято решение создавать новый клон, вместо того чтобы интегрировать изменения с проектом Firebird?

К сожалению, политика координаторов и участников проекта Firebird является достаточно жесткой относительно внедрения новых возможностей. Главным приоритетом команды Firebird является создание стабильной версии на базе существующего исходного кода при сохранении

полной платформенной независимости. В то же время разработчики Yaffil считают очень перспективным направлением интеграцию сервера с Windows NT, что потребует введения специфичных для данной ОС возможностей в сервер, что неприемлемо для участников проекта Firebird. Оптимизация производительности также реализуется с использованием зависимых от платформы (аппаратной и ОС) модулей, включая участки кода, реализованные на ассемблере.

В данных условиях представляется целесообразным создание отдельного клона InterBase/Firebird с дополнительными возможностями и лучшей производительностью на Windows NT при сохранении совместимости с другими версиями. Под совместимостью подразумевается следующее:

* Возможность переноса баз данных от InterBase 4-6.5/Firebird 1.0 к Yaffil через резервную копию базы данных (backup-restore) и обратно, если в базе данных не используются возможности, специфичные для конкретной версии.

* Возможность подключения клиентов Yaffil к серверам InterBase 4.x- 6.х/Firebird 1.0, и наоборот, при условии использования того же протокола транспортного уровня.

* Поддержка в Yaffil диалекта SQL, используемого в Firebird v 1.0 и InterBase 6.0.

Приоритетные направления развития Yaffil

Интеграция с платформой Windows NT

Изначально InterBase разрабатывался на платформах Unix и только в начале 9-\ годов в версии 4.0 был перенесен на Windows NT. К сожалению, при переносе кода мало внимания было уделено платформозависимой оптимизации под Windows NT, в результате данный вариант сервера оказался менее эффективным, чем мог бы быть. В то же время число установок InterBase на Windows NT составляет значительную (а возможно, и большую) часть, поэтому такая ситуация является достаточно печальной.

Кроме того. Windows NT обладает рядом возможностей, использование которых в сервере СУБД позволит добиться нового уровня функциональности и увеличить отдачу при использовании сервера в прикладных системах. Среди таких возможностей назовем интерфейс для аутентификации пользователей по протоколам NTLM или Kerberos, при использовании которого нет необходимости вводить имя пользователя и пароль при каждом соединении, встроенные криптографические средства, координатор распределенных транзакций (MS DTC), асинхронный ввод-вывод, интерфейс WinSock2 и другие. Все перечисленные возможности широко используются другими серверами баз данных, однако полностью игнорируются сервером InterBase/Firebird.

Производительность

Производительность систем на базе СУБД является одним из ключевых факторов при выборе сервера. Учитывая это, при разработке сервера Yaffil большое внимание уделяется оптимизации исходного кода, используются средства анализа и профайлинга производительности.

Надежность и безопасность

В сервере Yaffil исправлено большое число критических ошибок, многие из которых приводят к порче данных. В предыдущих версиях InterBase такие опасные ситуации, как порча памяти (вследствие ошибки в коде сервера, некорректной UDF или испорченных метаданных БД), протекали внешне незаметно до тех пор.

пока база данных не была непоправимо испорчена.

Ошибка при работе с памятью в Yaffil, как правило, приводит к немедленному останову сервера с потерей только последних обновляющих транзакций.

В Yaffil, как и в InterBase 7.0, исправлена дыра в безопасности, связанная с использованием внешних таблиц для получения доступа к любому файлу системы. Также в Yaffil исправлена серьезная ошибка, связанная с обработкой структурированных исключений (SEH) Win32 API

Отличительные особенности сервера Yaffil

Улучшенная производительность

Производительность является одним из ключевых факторов, определяющих пригодность сервера СУБД для использования в конкретном приложении. Производительность определяет максимальную нагрузку, которую сервер может нести на выбранной аппаратной платформе, выраженную, например, в количестве одновременно работающих пользователей или количестве операций, выполняемых в единицу времени. К сожалению, скоростные характеристики линейки серверов InterBase часто уступают показателям конкурентов, таких, как MSSQL или Sybase SQL Anywhere. По производительности Yaffil далеко опережает своих аналогов из клона InterBase. При выполнении тех же самых запросов Yaffil работает в 2-3 раза быстрее, чем InterBase 6.0 и Firebird 1.0. Такие результаты достигнуты благодаря многочисленным улучшениям алгоритмов и оптимизацией кода, большое число критических алгоритмов переписаны на ассемблере х86 убраны ненужные системные вызовы

Улучшенный оптимизатор запросов

Оптимизатор - своего рода "мозг" сервера, и степень его интеллектуальности может кардинально повлиять на скорость работы приложений. Неверно выбранный план может привести к увеличению времени выполнения запроса в тысячи раз. За время своей эволюции от версии InterBase 4.0, не способной вообще оптимизировать явные соединения, и до последних версий в оптимизатор InterBase разработчиками Borland вносились изменения, которые хотя и приводили к улучшению планов для определенных случаев, но часто непредсказуемо сказывались на других запросах. Например, в пятой версии InterBase научился корректно оптимизировать соединения в явном синтаксисе ANSI SQL, но другой способ выборки индексов в ряде случаев приводил к катастрофическому увеличению времени выполнения запросов. Подобные неприятности появились в версии 6.0, в результате многие разработчики не могли перенести свои системы на современную платформу.

Проанализировав большое число проблемных случаев с оптимизацией InterBase версий 4.x, 5.x и 6.x, разработчики Yaffil внесли ряд улучшений, в результате чего в большинстве случаев можно вообще отказаться от применения ручных планов При этом при переходе на Yaffil со старых версий InterBase случаев ухудшения автоматических планов практически не наблюдается.

Однако в тех случаях, когда ручного планирования не избежать, Yaffil предоставляет больше возможностей для этого.

Перечислим некоторые улучшения оптимизатора Yaffil.

Выбор индекса с меньшим числом полей при наличии индекса с большим числом полей

Этот случай часто возникает, когда в таблице имеется большое количество индексов, в том числе составных. Оптимизатор Interbase/Firebird всегда пытался выбрать индекс, который охватывает множество полей, в то время как существовал более быстрый и компактный индекс. Оптимизатор Yaffil автоматически разрешает данную ситуацию. Вот пример: Таблица из трех полей Table 1 (Fl, F2, F3) На нее созданы три индекса: IDX_F1(F1), IDX_F1_F2(F1,F2), IDX_F1_F2_F3(F1,F2,F3) Выполняем запрос: