Система управления банком данных

Требования

СУБД должна предоставлять программный и пользовательский интерфейс, имеющий семантику иерархической структуры "сервер-база данных-группа-элемент". Реализация СУБД должна быть ориентирована на массовые параллельные запросы от большого числа клиентов на чтение.

Существующая реализация подсистем системы моделирования основывается на интерфейсе, представленном в монографии, а также реализации СУБД в проекте amdb_outer, залитом в репозиторий. Поэтому требования к интерфейсу, представленные ниже, основаны на существующей реализации, но немного адаптированы под новые условия: убран COM, и зависимость от Windows на уровне интерфейса.

Общие требования

1. Интерфейс должен предоставляться so/dll-библиотекой, выполняющей роль внутрипроцессного прокси сервера, работающего на стороне клиента, и выполняющего функции по формированию SQL-запросов.
2. Интерфейсы реализуются в виде абстрактных классов (что соответствует понятию интерфейса в большинстве ООП языков), имеющих чисто виртуальные методы, реализованные прокси-сервером.
3. Все параметры - как входные, так и выходные - должны быть параметрами, но не возвращаемым значением. Все методы, кроме методов AddRef и Release, реализующих подсчет ссылок, должны возвращать целочисленный 32-битовый код ошибки/успеха.
4. Отрицательные значения кодов ошибок должны соответствовать об ошибке выполнения запроса (возникающей на участке от прокси-сервера до СУБД и обратно), положительные значения должны переносить код завершения, считающегося успешным. При этом абсолютное значение модуля кода ошибки должно быть задано в терминах POSIX, а численные значения должны быть определены в интерфейсе СУБД и быть одинаковыми на клиенте и сервере.
5. Строковые параметры должны завершаться нулем.
6. Интерфейсные методы не должны генерировать исключения и использовать другие языковые конструкции кроме указанных выше. Разрешается использование наследования.
7. При передаче входного параметра метода прокси-серверу ответственность за управление соответствующей памятью лежит на клиенте.
8. Память, выделенная на этапе "прокси сервер-СУБД" должна освобождаться на этом же этапе, если она не передается клиенту прокси-сервера.
9. Выходные параметры, память для хранения которых выделяется прокси-сервером, должны освобождаться клиентом посредством статического вызова FreeData интерфейса IServerControl либо вызовом Release полученного от сервера компонента.
10. Генерация всех клиентских событий - то есть вызов всех методов клиентских обработчиков событий - осуществляется по факту их наступления. Т.е. сначала сервером осуществляется действие, для которого в дальнейшем, если это требуется, генерируется событие.

Ниже представлено описание требуемых интерфейсов СУБД и их методов в контексте клиента прокси-сервера и с использованием синтаксиса C++, соответствующего более общему (независимому от языка) синтаксису, используемому на диаграмме.

Вспомогательные типы данных и константы

#include <cstdint>

typedef std::uint64_t IDENTIFIER_TYPE;

Беззнаковый целочисленный 64-битовый тип данных, являющийся идентификатором элементов данных БД. Является детерминированной функцией от имени элемента. Возможно, в будущем мы обойдемся без него.

#include <cstdint>

typedef std::int32_t return_code_t;

Целочисленный знаковый 4-байтовый тип кода ошибки, возвращаемого интерфейсными функциями.

#define UUID_SIZE 16
typedef struct {char data[UUID_SIZE];} UUID;

UUID.

Флаги доступа:

Имя константы	Десятичное значение	Доступ
DB_READ	1	Доступ на чтение
DB_WRITE	3	Доступ на изменение и удаление элементов данных

Интерфейс сервера IServerControl

Интерфейс служит для получения доступа к конкретной базе данных из возможного доступа. При этом определен статический метод для получения доступа к самому серверу.

Статические методы

return_code_t GetDBMSInstance(/*in, zero_terminated*/ const char* address, /*in*/ const UUID& impl_id, /*out*/ IServerControl** pServer);

Функция, создающая на стороне клиента экземпляр основного компонента, ассоциированного с удаленной СУБД.

Параметры:

• address IP-адрес и порт сервера баз данных, выраженные C-строкой в формате "адрес:порт".
• impl_id Идентификатор реализации СУБД. Пока можно игнорировать.
• pServer Выходной параметр, в который записывается экземпляр, ассоциированный с СУБД.

return_code_t FreeData(/*in*/ const void* data);

Функция, выполняющая освобождение памяти, выделенной прокси-сервером

Параметры:

• data Данные, выделенные прокси-сервером и возвращенные клиенту.

Методы

uint32_t AddRef();

Функция, выполняющая инкремент счетчика ссылок, связанного с сервером.

Возвращаемое значение:

Результирующее значение счетчика.

uint32_t Release();

Функция, выполняющая декремент счетчика ссылок, связанного с сервером, а также удаление объекта из памяти, если счетчик в результате декремента достигает нуля.

Возвращаемое значение:

Результирующее значение счетчика.

return_code_t OpenDatabase(/*in, zero_terminated*/ const char* database_name, /*in, zero_terminated*/ const char* principal_name, /*in, zero_terminated*/ const char* password, /*out*/ IDatabase** pDB);

Функция, выполняющая открытие базы данных с доступом, соответствующим роли клиента, а также создающая на стороне клиента экземпляр компонента, ассоциированного с базой данных.

Параметры:

• database_name Строка, задающая уникальное (в пределах сервера) имя открываемой базы данных.
• principal_name Логин пользователя, от имени которого делается вызов.
• password Пароль пользователя, от имени которого делается вызов.
• pDB Выходной параметр, в который записывается экземпляр, ассоциированный с базой данных.

return_code_t CreateDatabase(/*in, zero_terminated*/ const char* database_name, /*in, zero_terminated*/ const char* principal_name, /*in, zero_terminated*/ const char* password, std::uint64_t db_type_id, std::uint32_t type_version, /*out*/ IDatabase** pDB);

Функция, выполняющая создание базы данных с полным доступом к ней клиента, а также создающая на стороне клиента экземпляр компонента, ассоциированного с созданной базой данных.

Параметры:

• database_name Строка, задающая уникальное (в пределах сервера) имя создаваемой базы данных.
• principal_name Логин пользователя, от имени которого делается вызов.
• password Пароль пользователя, от имени которого делается вызов.
• db_type_id Целочисленный идентификатор типа базы данных. Пока можно игнорировать, но лучше записывать это значение как метаинформацию о созданной базе данных, например в заголовок файла.
• type_version Целочисленный идентификатор версии типа базы данных. Пока можно игнорировать, но лучше записывать это значение как метаинформацию о созданной базе данных, например в заголовок файла.
• pDB Выходной параметр, в который записывается экземпляр, ассоциированный с базой данных.

return_code_t DeleteDatabase(/*in, zero_terminated*/ const char* database_name, /*in, zero_terminated*/ const char* principal_name, /*in, zero_terminated*/ const char* password);

Функция, выполняющая удаление базы данных, если на это имеется доступ у пользователя, от имени которого делается вызов. Если на удаляемую базу данных на момент вызова функции ссылаются клиенты (т.е. у клиентов существуют открытые экземпляры IDatabase), функция должна завершаться с возвращаемой ошибкой -EPERM.

Параметры:

• database_name Строка, задающая уникальное (в пределах сервера) имя удаляемой базы данных.
• principal_name Логин пользователя, от имени которого делается вызов.
• password Пароль пользователя, от имени которого делается вызов.

return_code_t SetDatabaseSecurity(/*in, zero_terminated*/ const char* database_name, /*in, zero_terminated*/ const char* principal_name, /*in, zero_terminated*/ const char* password, /*in, byte_size(dacl_size)*/ const void* dacl, std::uint32_t dacl_size);

Функция, устанавливающая разграничительный список контроля доступа (DACL) к базе данных для ролей пользователей. Реализацию функции можно пока отложить.

Параметры:

• database_name Строка, задающая уникальное (в пределах сервера) имя базы данных.
• principal_name Логин пользователя, от имени которого делается вызов.
• password Пароль пользователя, от имени которого делается вызов.
• dacl Указатель на бинарное представление DACL размером dacl_size.
• dacl_size Байтовый размер DACL.

return_code_t GetDatabaseSecurity(/*in, zero_terminated*/ const char* database_name, /*in, zero_terminated*/ const char* principal_name, /*in, zero_terminated*/ const char* password, /*out, byte_size(dacl_size)*/ void** dacl, /*out*/ std::uint32_t* dacl_size);

Функция, возвращающая разграничительный список контроля доступа (DACL) к базе данных вызывающему пользователю. Реализацию функции можно пока отложить.

Параметры:

• database_name Строка, задающая уникальное (в пределах сервера) имя базы данных.
• principal_name Логин пользователя, от имени которого делается вызов.
• password Пароль пользователя, от имени которого делается вызов.
• dacl Указатель на память, на выходе принимающий адрес буфера, в который записывается бинарное представление DACL базы данных. Буфер должен освобождаться вызовом FreeData интерфейса IServerControl.
• dacl_size Байтовый размер DACL.

Интерфейс базы данных IDatabase

Объекты с данным интерфейсом ассоциированы с конкретной базой данных сервера.

uint32_t AddRef();

Функция, выполняющая инкремент счетчика ссылок, связанного с базой данных.

Возвращаемое значение:

Результирующее значение счетчика.

uint32_t Release();

Функция, выполняющая декремент счетчика ссылок, связанного с сервером, а также удаление объекта из памяти, если счетчик в результате декремента достигает нуля.

Возвращаемое значение:

Результирующее значение счетчика.

return_code_t GetGroup(/*in, zero_terminated*/ const char* group_name, /*out*/ IGroup** group);

Функция, создающая и возвращающая экземпляр объекта, ассоциированного с существующей группой элементов данных в БД. Если группа не существует в БД, функция завершается с ошибкой -ENOENT.

Параметры:

• group_name C-строка, задающая уникальное в пределах базы данных имя группы.
• group Указатель, на выходе получающий экземпляр компонента, ассоциированного с указанной группой. Если функция завершается с ошибкой, указатель должен быть установлен в нулевое значение.

return_code_t CreateGroup(/*in, zero_terminated*/ const char* group_name);

Функция, создающая пустую группу с заданным именем, которое должно быть уникальным среди существующих групп базы данных. Если имя не уникально, функция завершается с ошибкой -EEXIST.

Параметры:

• group_name C-строка, задающая уникальное в пределах базы данных имя группы

return_code_t EnumerateGroups(/*out*/IEnumGroups** enumeration);

Функция, создающая объект-перечисление групп базы данных.

Параметры:

• enumeration Возвращаемый пользователю экземпляр перечисления групп.

return_code_t GetGroupCount(/*out*/uint32_t* group_count);

Функция, возвращающая через выходной параметр количество групп, существующих в базе данных.

Параметры:

• group_count Указатель на 32-битовое целое, в который записывается число групп в базе данных.

return_code_t AccessCheck(uint32_t access_mask);

Функция, реализующая проверку наличия доступа вызывающего клиента к базе данных в соответствии с заданной маской.

Параметры:

• access_mask 32-битовая маска флагов, задающих проверяемый доступ. См. флаги доступа.

Возвращаемые значения:

Нулевое, если доступ разрешен, EACCES - если разрешен. В случае ошибки возвращается отрицательное значение.

return_code_t SetSecurity(/*in, byte_size(dacl_size)*/ const void* dacl, std::uint32_t dacl_size);

Функция, устанавливающая разграничительный список контроля доступа (DACL) к базе данных для пользователей. Реализацию функции можно пока отложить.

Параметры:

• dacl Указатель на бинарное представление DACL размером dacl_size.
• dacl_size Байтовый размер DACL.

return_code_t GetSecurity(/*out, byte_size(dacl_size)*/ void** dacl, /*out*/ std::uint32_t* dacl_size);

Функция, возвращающая разграничительный список контроля доступа (DACL) к базе данных вызывающему пользователю. Реализацию функции можно пока отложить.

Параметры:

• dacl Указатель на память, на выходе принимающий адрес буфера, в который записывается бинарное представление DACL базы данных. Буфер должен освобождаться вызовом FreeData интерфейса IServerControl.
• dacl_size Байтовый размер DACL.

return_code_t ConnectEventHandler(/*in*/ IDatabaseEventSrc* event_handler, /*out*/ std::uint32_t* event_handler_tag);

Функция, устанавливающая клиентский обработчик событий для текущего экземпляра базы данных. Обработчик событий задается указателем на абстрактный класс IDatabaseEventSrc. Время жизни обработчика регулируется внутренним счетчиком ссылок, который инкрементируется при вызове функции.

Параметры:

• event_handler Указатель на клиентский обработчик событий, методы которого вызываются сервером.
• event_handler_tag Уникальный в пределах базы данных маркер установленного экземпляра обработчика событий, который возвращается функцией при удачном выполнении.

return_code_t ConnectEventHandlerId(/*in*/ IDatabaseEventSrcId* event_handler, /*out*/ std::uint32_t* event_handler_tag);

Функция, устанавливающая клиентский обработчик событий для текущего экземпляра базы данных. Обработчик событий задается указателем на абстрактный класс IDatabaseEventSrcId. Время жизни обработчика регулируется внутренним счетчиком ссылок, который инкрементируется при вызове функции. Необходимость в обработчике событий IDatabaseEventSrcId пока под вопросом, как и, соответственно, метода, поэтому метод можно пока не реализовывать.

Параметры:

• event_handler Указатель на клиентский обработчик событий, методы которого вызываются сервером.
• event_handler_tag Уникальный в пределах базы данных маркер установленного экземпляра обработчика событий, который возвращается функцией при удачном выполнении.

return_code_t DisconnectEventHandler(std::uint32_t event_handler_tag);

Функция, дерегистрирующая клиентский обработчик событий IDatabaseEventSrc или IDatabaseEventSrcId для базы данных. Функция нужна для отказа клиента от получения уведомлений о событиях, относящихся к базе данных, а также в случае, когда клиент, получающий уведомления, разрывает соединение и вызывает метод для удаления обработчика из собственной памяти и из памяти сервера. При разрыве соединения сервером обработчики на стороне сервера удаляются из собственной памяти автоматически.

Параметры: event_handler_tag Маркер, идентифицирующий экземпляр обработчика событий и полученный в результате вызова методов ConnectEventHandler или ConnectEventHandlerId.