什么是ODBC技術(shù)

什么是ODBC技術(shù)

目前，眾多的廠商推出了行行色色的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，它們在性能、價格和應(yīng)用范圍上各有千秋。一個綜合信息系統(tǒng)的各部門由于需求差異等原因，往往會存在多種數(shù)據(jù)庫，它們之間的互連訪問成為一個棘手的問題，特別是當(dāng)用戶需要從客戶機端訪問不同的服務(wù)器時。微軟提出的開放式數(shù)據(jù)庫互連（Open-DataBase-Connectivity，即ODBC）成為目前一個強有力解決方案，并逐步成為Windows和Macintosh平臺上的標(biāo)準(zhǔn)接口，并推動了這方面的開放性和標(biāo)準(zhǔn)化。

一、ODBC的產(chǎn)生和發(fā)展
關(guān)系型數(shù)據(jù)庫產(chǎn)生后很快就成為數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的主流產(chǎn)品，由于每個DBMS廠商都有自己的一套標(biāo)準(zhǔn)，人們很早就產(chǎn)生了標(biāo)準(zhǔn)化的想法，于是產(chǎn)生了SQL，由于其語法規(guī)范逐漸為人所接受，成為RDBMS上的主導(dǎo)語言。最初，各數(shù)據(jù)庫廠商為了解決互連的問題，往往提供嵌入式SQL API，用戶在客戶機端要操作系統(tǒng)中的RDBMS時，往往要在程序中嵌入SQL語句進(jìn)行預(yù)編譯。由于不同廠商在數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)操作、具體實現(xiàn)甚至語法方面都具有不同程度的差異，所以彼此不能兼容。
長期以來，這種API的非規(guī)范情況令用戶和RDBMS廠商都不能滿意。在80年代后期，一些著名的廠商包括Oracle、Sybase、Lotus、Ingres、Informix、HP、DEC等結(jié)成了SQL Access Group（簡稱SAG），提出了SQL API的規(guī)范核心：調(diào)用級接口（Call Level Interface），簡稱CLI。
1991年11月，微軟宣布了ODBC，次年推出可用版本。1992年2月，推出了ODBC SDK 2.0版。ODBC基于SAG的SQL CAE草案所規(guī)定的語法，共分為Core、Level 1、 Level 2三種定義，分別規(guī)范了22、16、13共51條命令，其中29條命令甚至超越了SAG CLI中原有的定義，功能強大而靈活。它還包括標(biāo)準(zhǔn)的錯誤代碼集、標(biāo)準(zhǔn)的連接和登錄DBMS方法、標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)類型表示等。
由于ODBC思想上的先進(jìn)性，且沒有同類的標(biāo)準(zhǔn)或產(chǎn)品與之競爭，它一枝獨秀，推出后僅僅兩三年就受到了眾多廠家與用戶的青睞，成為一種廣為接受的標(biāo)準(zhǔn)。目前，已經(jīng)有130多家獨立廠商宣布了對ODBC的支持，常見的DBMS都提供了ODBC的驅(qū)動接口，這些廠商包括Oracle、Sybase、Informix、Ingres、IBM(DB/2)、DEC(RDB)、HP(ALLBASE/SQL)、Gupta、Borland(Paradox)等。目前，ODBC已經(jīng)成為客戶機/服務(wù)器系統(tǒng)中的一個重要支持技術(shù)。

二、ODBC的基本思想與特點
ODBC的基本思想是為用戶提供簡單、標(biāo)準(zhǔn)、透明的數(shù)據(jù)庫連接的公共編程接口，開發(fā)廠商根據(jù)ODBC的標(biāo)準(zhǔn)去實現(xiàn)底層的驅(qū)動程序，這個驅(qū)動對用戶是透明的，并允許根據(jù)不同的DBMS采用不同的技術(shù)加以優(yōu)化實現(xiàn)，這就利于不斷吸收新的技術(shù)而趨完善。
這同時也就是數(shù)據(jù)庫驅(qū)動的思想，它很類似于Windows中打印驅(qū)動的思想。在Windows中，用戶安裝不同的打印驅(qū)動程序，使用同樣一條打印語句或操作，就可很容易地實現(xiàn)在不同打印機上打印輸出，而不需要了解內(nèi)部的具體原理。ODBC出現(xiàn)以后，用戶安裝不同的DBMS驅(qū)動就可用同樣的SQL語句實現(xiàn)在不同DBMS上進(jìn)行同樣的操作，而且無需預(yù)編譯。ODBC帶來了數(shù)據(jù)庫連接方式的變革，如圖1所示。在傳統(tǒng)方式中，開發(fā)人員要熟悉多個DBMS及其API，一旦DBMS端出現(xiàn)變動，則往往導(dǎo)致用戶端系統(tǒng)重新編建或者源代碼的修改，這給開發(fā)和維護(hù)工作帶來了很大困難。在ODBC方式中，不管底層網(wǎng)絡(luò)環(huán)境如何，也無論采用何種DBMS，用戶在程序中都使用同一套標(biāo)準(zhǔn)代碼，無需逐個了解各DBMS及其API的特點，源程序不因底層的變化而重新編建或修改，從而減輕了開發(fā)維護(hù)的工作量，縮短了開發(fā)周期。
@@12W03500.GIF;圖1 數(shù)據(jù)庫連接方式的轉(zhuǎn)變@@
概括起來，ODBC具有以下靈活的特點：
1. 使用戶程序有很高的互操作性，相同的目標(biāo)代碼適用于不同的DBMS；
2. 由于ODBC的開放性，它為程序集成提供了便利，為客戶機/服務(wù)器結(jié)構(gòu)提供了技術(shù)支持；
3. 由于應(yīng)用與底層網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和DBMS分開，簡化了開發(fā)維護(hù)上的困難。

三、ODBC的體系結(jié)構(gòu)和實現(xiàn)
ODBC是依靠分層結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)的，如此可保證其標(biāo)準(zhǔn)性和開放性。圖2所示為ODBC的體系結(jié)構(gòu)，它共分為四層：應(yīng)用程序、驅(qū)動程序管理器、驅(qū)動程序和數(shù)據(jù)源。微軟公司對ODBC規(guī)程進(jìn)行了規(guī)范，它為應(yīng)用層的開發(fā)者和用戶提供標(biāo)準(zhǔn)的函數(shù)、語法和錯誤代碼等，微軟還提供了驅(qū)動程序管理器，它在Windows中是一個動態(tài)鏈接庫即ODBC.DLL。驅(qū)動程序?qū)佑晌④洝BMS廠商或第三開發(fā)商提供，它必須符合ODBC的規(guī)程，對于Oracle，它是ORA6WIN.DLL，對于SQL Server，它是SQLSRVR.DLL。
@@12W03501.GIF;圖2 ODBC體系結(jié)構(gòu)@@
下面我們詳細(xì)介紹各層的功能。
1. 應(yīng)用程序?qū)?Application)
使用ODBC接口的應(yīng)用程序可執(zhí)行以下任務(wù)：
①請求與數(shù)據(jù)源的連接和會話(SQLConnect)； ②向數(shù)據(jù)源發(fā)送SQL請求(SQLExecDirct或SQLExecute)； ③對SQL請求的結(jié)果定義存儲區(qū)和數(shù)據(jù)格式； ④請求結(jié)果； ⑤處理錯誤； ⑥如果需要，把結(jié)果返回給用戶； ⑦對事務(wù)進(jìn)行控制，請求執(zhí)行或回退操作(SQLTransact)； ⑧終止對數(shù)據(jù)源的連接(SQLDisconnect)。
2. 驅(qū)動程序管理器(Driver Manager)
由微軟提供的驅(qū)動程序管理器是帶有輸入庫的動態(tài)連接庫ODBC.DLL，其主要目的是裝入驅(qū)動程序，此外還執(zhí)行以下工作:
①處理幾個ODBC初始化調(diào)用；
②為每一個驅(qū)動程序提供ODBC函數(shù)入口點；
③為ODBC調(diào)用提供參數(shù)和次序驗證。
3. 驅(qū)動程序(Driver)
驅(qū)動程序是實現(xiàn)ODBC函數(shù)和數(shù)據(jù)源交互的DLL，當(dāng)應(yīng)用程序調(diào)用SQL Connect或者SQLDriver Connect函數(shù)時，驅(qū)動程序管理器裝入相應(yīng)的驅(qū)動程序，它對來自應(yīng)用程序的ODBC函數(shù)調(diào)用進(jìn)行應(yīng)答，按照其要求執(zhí)行以下任務(wù):
①建立與數(shù)據(jù)源的連接；
②向數(shù)據(jù)源提交請求；
③在應(yīng)用程序需求時，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)格式；
④返回結(jié)果給應(yīng)用程序；
⑤將運行錯誤格式化為標(biāo)準(zhǔn)代碼返回；
⑥在需要時說明和處理光標(biāo)。
以上這些功能都是對應(yīng)用程序?qū)庸δ艿木唧w實現(xiàn)。驅(qū)動程序的配置方式可以劃分為以下兩種。
(1)單層次(single-tier) 這種方式下，驅(qū)動程序要處理ODBC調(diào)用SQL語句，并直接操縱數(shù)據(jù)庫，因此具有數(shù)據(jù)存取功能。這種配置最常見的是同一臺微機之上異種數(shù)據(jù)庫通過ODBC存取，如在Powerbuilder中存取XBase、Excel、Paradox等數(shù)據(jù)文件,如圖3所示。@@12W03502.GIF;圖3 一層配置示意圖@@
(2)多層次(multiple-tier) 這種配置中驅(qū)動程序僅僅處理ODBC調(diào)用，而將SQL語句交給服務(wù)器執(zhí)行，然后返回結(jié)果。這種情況往往是應(yīng)用程序、驅(qū)動程序管理器、驅(qū)動程序駐留在客戶機端，而數(shù)據(jù)源和數(shù)據(jù)存取功能放在服務(wù)器端。譬如用Foxpro或Excel存取SQL Server或Oracle上的數(shù)據(jù),如圖4所示。
@@12W03503.GIF;圖4 二層配置示意圖@@
有時在以上兩者之間加上網(wǎng)關(guān)以解決通信協(xié)議的轉(zhuǎn)換等問題，這時驅(qū)動程序要將請求先傳送給網(wǎng)關(guān)，如訪問DEC RDB和IBM AS/400時的配置,如圖5所示。
@@12W03504.GIF;圖5 三層配置示意圖@@
4. 數(shù)據(jù)源數(shù)據(jù)源由用戶想要存取的數(shù)據(jù)和它相關(guān)的操作系統(tǒng)、DBMS及網(wǎng)絡(luò)環(huán)境組成。

四、一致性級別
從應(yīng)用程序觀點來看，最理想的情況是每個數(shù)據(jù)源和驅(qū)動程序都支持同一套ODBC函數(shù)調(diào)用和SQL語句。但是由于形形色色的DBMS在實現(xiàn)上有很大的差異，它們所依賴的系統(tǒng)和環(huán)境也各不相同，在對ODBC支持的程度上就不一致。一致性級別(Conformance Levels)建立了對眾多功能的標(biāo)準(zhǔn)劃分，為應(yīng)用程序和驅(qū)動程序提供幫助和選擇的依據(jù)。它劃定了驅(qū)動程序所支持的ODBC函數(shù)和SQL語句的范圍，我們可以用SQLGetInfo、SQLGetFunctions、SQLTypeInfo三個函數(shù)獲知驅(qū)動程序所支持的功能集。

ODBC從API和SQL語法兩方面劃分級別。

1. API的一致性

ODBC將函數(shù)調(diào)用劃分為三級。
(1)核心API 它包括了與SAG的CLI相匹配的基本功能，包括：分配與釋放環(huán)境、連接及語句句柄；連接到數(shù)據(jù)源；準(zhǔn)備并執(zhí)行SQL語句或立即執(zhí)行SQL語句；為SQL語句和結(jié)果列中的參數(shù)分配存儲器；從結(jié)果中檢索數(shù)據(jù)，檢索結(jié)果的信息；提交和撤消事務(wù)處理；檢索錯誤信息。
(2)一級API 它包括了核心API的全部功能，比如用特定驅(qū)動程序的對話框連接到數(shù)據(jù)源；設(shè)置和查詢語句值和連接選項；送部分或全部參數(shù)值；檢索部分和全部結(jié)果；檢索目錄信息；檢索關(guān)于驅(qū)動程序和數(shù)據(jù)源的信息。
(3)二級API 其功能包括核心和一級API的全部功能；瀏覽可獲得的連接和可獲得的數(shù)據(jù)源列表；發(fā)送參數(shù)值數(shù)組，檢索結(jié)果數(shù)組；檢索參數(shù)個數(shù)及參數(shù)描述；應(yīng)用可卷動的光標(biāo)；檢索SQL語句和本機表格；檢索各種目錄信息；調(diào)用轉(zhuǎn)換DLL。

2. SQL語法的一致性級別
從SQL方面可劃分為最小的SQL語法、核心SQL語法和擴展SQL語法三個等級。
五、ODBC的應(yīng)用與前景
ODBC的出現(xiàn)給用戶描繪了一個誘人的前景，即網(wǎng)絡(luò)中的Windows用戶可以方便地訪問各種數(shù)據(jù)庫?，F(xiàn)在，在微軟推出的許多產(chǎn)品中都提供了ODBC支持，如Visal Basic 3.0、Visal C1.5、Excel 5.0、Word 6.0、FoxPro、Access等。同時其他一些應(yīng)用軟件和開發(fā)工具也提供了對ODBC的支持。因此用戶只要安裝不同的ODBC驅(qū)動程序，就可存取相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品，而不管用戶使用何種前臺應(yīng)用軟件，也不管后臺是何種數(shù)據(jù)庫，這個存取的過程是一致的。
但是由于ODBC產(chǎn)生的時間還不長，其應(yīng)用也同時存在著一些問題。首先，它的層次比較多，表現(xiàn)在性能上比專有的API要慢，這是其標(biāo)準(zhǔn)化和開發(fā)性所帶來的必要的代價；其次，由于ODBC規(guī)定了三個層次的一致性級別，應(yīng)用程序與驅(qū)動程序之間的匹配就會出現(xiàn)一些問題和矛盾，比如某些驅(qū)動程序支持的級別比較低，而應(yīng)用程序要求的比較高；再者，由于不同的驅(qū)動程序為不同的開發(fā)商所開發(fā)，測試工作不能統(tǒng)一，而現(xiàn)有的開發(fā)和測試工具并不很完善；同時，在非SQL的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)上的應(yīng)用也存在一些問題。
微軟公司將ODBC作為一項很重要的技術(shù)，它已承諾進(jìn)一步改進(jìn)ODBC技術(shù)，為驅(qū)動程序開發(fā)者提供更先進(jìn)的開發(fā)和測試工具，還將交付系統(tǒng)管理和監(jiān)控工具，它還將與DBMS廠商和第三方廠商建立更密切的合作，以期使驅(qū)動程序支持更高級別的一致性，并在規(guī)范化方面有所完善。目前，ODBC已為數(shù)據(jù)庫供應(yīng)商組織內(nèi)部所認(rèn)可，同時為眾多應(yīng)用軟件廠商和第三方開發(fā)商所使用，相信隨著SQL的推廣和規(guī)范，用戶和開發(fā)商會更加依賴于這一技術(shù).