ODBC技術

目前，眾多的廠商推出了行行色色的資料庫系統，它們在性能、價格和套用範圍上各有千秋。一個綜合信息系統的各部門由於需求差異等原因，往往會存在多種資料庫，它們之間的互連訪問成為一個棘手的問題，特別是當用戶需要從客戶機端訪問不同的伺服器時。微軟提出的開放式資料庫互連（Open-DataBase-Connectivity，即ODBC）成為目前一個強有力解決方案，並逐步成為Windows和Macintosh平台上的標準接口，並推動了這方面的開放性和標準化。

ODBC的產生和發展

關係型資料庫產生後很快就成為資料庫系統的主流產品，由於每個DBMS廠商都有自己的一套標準，人們很早就產生了標準化的想法，於是產生了SQL，由於其語法規範逐漸為人所接受，成為RDBMS上的主導語言。最初，各資料庫廠商為了解決互連的問題，往往提供嵌入式SQL API，用戶在客戶機端要作業系統中的RDBMS時，往往要在程式中嵌入SQL語句進行預編譯。由於不同廠商在數據格式、數據操作、具體實現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的非規範情況令用戶和RDBMS廠商都不能滿意。在80年代後期，一些著名的廠商包括Oracle、Sybase、Lotus、Ingres、Informix、HP、DEC等結成了SQL Access Group（簡稱SAG），提出了SQL API的規範核心：調用級接口（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基於SAG的SQL CAE草案所規定的語法，共分為Core、Level 1、 Level 2三種定義，分別規範了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。它還包括標準的錯誤代碼集、標準的連線和登錄DBMS方法、標準的數據類型表示等。

由於ODBC思想上的先進性，且沒有同類的標準或產品與之競爭，它一枝獨秀，推出後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準。目前，已經有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已經成為客戶機/伺服器系統中的一個重要支持技術。

ODBC的基本思想與特點

ODBC的基本思想是為用戶提供簡單、標準、透明的資料庫連線的公共編程接口，開發廠商根據ODBC的標準去實現底層的驅動程式，這個驅動對用戶是透明的，並允許根據不同的DBMS採用不同的技術加以最佳化實現，這就利於不斷吸收新的技術而趨完善。

這同時也就是資料庫驅動的思想，它很類似於Windows中列印驅動的思想。在Windows中，用戶安裝不同的列印驅動程式，使用同樣一條列印語句或操作，就可很容易地實現在不同印表機上列印輸出，而不需要了解內部的具體原理。ODBC出現以後，用戶安裝不同的DBMS驅動就可用同樣的SQL語句實現在不同DBMS上進行同樣的操作，而且無需預編譯。ODBC帶來了資料庫連線方式的變革，如圖1所示。在傳統方式中，開發人員要熟悉多個DBMS及其API，一旦DBMS端出現變動，則往往導致用戶端系統重新編建或者原始碼的修改，這給開發和維護工作帶來了很大困難。在ODBC方式中，不管底層網路環境如何，也無論採用何種DBMS，用戶在程式中都使用同一套標準代碼，無需逐個了解各DBMS及其API的特點，源程式不因底層的變化而重新編建或修改，從而減輕了開發維護的工作量，縮短了開發周期。

@@12W03500.GIF;圖1 資料庫連線方式的轉變@@

概括起來，ODBC具有以下靈活的特點：

1. 使用戶程式有很高的互操作性，相同的目標代碼適用於不同的DBMS；

2. 由於ODBC的開放性，它為程式集成提供了便利，為客戶機/伺服器結構提供了技術支持；

3. 由於套用與底層網路環境和DBMS分開，簡化了開發維護上的困難。

ODBC的體系結構和實現

ODBC是依靠分層結構來實現的，如此可保證其標準性和開放性。圖2所示為ODBC的體系結構，它共分為四層：應用程式、驅動程式管理器、驅動程式和數據源。微軟公司對ODBC規程進行了規範，它為套用層的開發者和用戶提供標準的函式、語法和錯誤代碼等，微軟還提供了驅動程式管理器，它在Windows中是一個動態程式庫即ODBC.DLL。驅動程式層由微軟、DBMS廠商或第三開發商提供，它必須符合ODBC的規程，對於Oracle，它是ORA6WIN.DLL，對於SQL Server，它是SQLSRVR.DLL。

@@12W03501.GIF;圖2 ODBC體系結構@@

下面我們詳細介紹各層的功能。

應用程式層(Application)

使用ODBC接口的應用程式可執行以下任務：

①請求與數據源的連線和會話(SQLConnect)； ②向數據源傳送SQL請求(SQLExecDirct或SQLExecute)； ③對SQL請求的結果定義存儲區和數據格式； ④請求結果； ⑤處理錯誤； ⑥如果需要，把結果返回給用戶； ⑦對事務進行控制，請求執行或回退操作(SQLTransact)； ⑧終止對數據源的連線(SQLDisconnect)。

驅動程式管理器(Driver Manager)

由微軟提供的驅動程式管理器是帶有輸入庫的動態連線庫ODBC.DLL，其主要目的是裝入驅動程式，此外還執行以下工作:

①處理幾個ODBC初始化調用；

②為每一個驅動程式提供ODBC函式入口點；

③為ODBC調用提供參數和次序驗證。

驅動程式(Driver)

驅動程式是實現ODBC函式和數據源互動的DLL，當應用程式調用SQL Connect或者SQLDriver Connect函式時，驅動程式管理器裝入相應的驅動程式，它對來自應用程式的ODBC函式調用進行應答，按照其要求執行以下任務:

①建立與數據源的連線；

②向數據源提交請求；

③在應用程式需求時，轉換數據格式；

④返回結果給應用程式；

⑤將運行錯誤格式化為標準代碼返回；

⑥在需要時說明和處理游標。

以上這些功能都是對應用程式層功能的具體實現。驅動程式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，驅動程式要處理ODBC調用SQL語句，並直接操縱資料庫，因此具有數據存取功能。這種配置最常見的是同一台微機之上異種資料庫通過ODBC存取，如在Powerbuilder中存取XBase、Excel、Paradox等數據檔案,如圖3所示。@@12W03502.GIF;圖3 一層配置示意圖@@

(2)多層次(multiple-tier) 這種配置中驅動程式僅僅處理ODBC調用，而將SQL語句交給伺服器執行，然後返回結果。這種情況往往是應用程式、驅動程式管理器、驅動程式駐留在客戶機端，而數據源和數據存取功能放在伺服器端。譬如用Foxpro或Excel存取SQL Server或Oracle上的數據,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關以解決通信協定的轉換等問題，這時驅動程式要將請求先傳送給網關，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@@

數據源

由用戶想要存取的數據和它相關的作業系統、DBMS及網路環境組成。

一致性級別

從應用程式觀點來看，最理想的情況是每個數據源和驅動程式都支持同一套ODBC函式調用和SQL語句。但是由於形形色色的DBMS在實現上有很大的差異，它們所依賴的系統和環境也各不相同，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準劃分，為應用程式和驅動程式提供幫助和選擇的依據。它劃定了驅動程式所支持的ODBC函式和SQL語句的範圍，我們可以用SQLGetInfo、SQLGetFunctions、SQLTypeInfo三個函式獲知驅動程式所支持的功能集。

ODBC從API和SQL語法兩方面劃分級別。

1. API的一致性

ODBC將函式調用劃分為三級。

(1)核心API 它包括了與SAG的CLI相匹配的基本功能，包括：分配與釋放環境、連線及語句句柄；連線到數據源；準備並執行SQL語句或立即執行SQL語句；為SQL語句和結果列中的參數分配存儲器；從結果中檢索數據，檢索結果的信息；提交和撤消事務處理；檢索錯誤信息。

(2)一級API 它包括了核心API的全部功能，比如用特定驅動程式的對話框連線到數據源；設定和查詢語句值和連線選項；送部分或全部參數值；檢索部分和全部結果；檢索目錄信息；檢索關於驅動程式和數據源的信息。

(3)二級API 其功能包括核心和一級API的全部功能；瀏覽可獲得的連線和可獲得的數據源列表；傳送參數值數組，檢索結果數組；檢索參數個數及參數描述；套用可捲動的游標；檢索SQL語句和本機表格；檢索各種目錄信息；調用轉換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的套用與前景

ODBC的出現給用戶描繪了一個誘人的前景，即網路中的Windows用戶可以方便地訪問各種資料庫。現在，在微軟推出的許多產品中都提供了ODBC支持，如Visal Basic 3.0、Visal C1.5、Excel 5.0、Word 6.0、FoxPro、Access等。同時其他一些套用軟體和開發工具也提供了對ODBC的支持。因此用戶只要安裝不同的ODBC驅動程式，就可存取相應的資料庫產品，而不管用戶使用何種前台套用軟體，也不管後台是何種資料庫，這個存取的過程是一致的。

但是由於ODBC產生的時間還不長，其套用也同時存在著一些問題。首先，它的層次比較多，表現在性能上比專有的API要慢，這是其標準化和開發性所帶來的必要的代價；其次，由於ODBC規定了三個層次的一致性級別，應用程式與驅動程式之間的匹配就會出現一些問題和矛盾，比如某些驅動程式支持的級別比較低，而應用程式要求的比較高；再者，由於不同的驅動程式為不同的開發商所開發，測試工作不能統一，而現有的開發和測試工具並不很完善；同時，在非SQL的資料庫系統上的套用也存在一些問題。

微軟公司將ODBC作為一項很重要的技術，它已承諾進一步改進ODBC技術，為驅動程式開發者提供更先進的開發和測試工具，還將交付系統管理和監控工具，它還將與DBMS廠商和第三方廠商建立更密切的合作，以期使驅動程式支持更高級別的一致性，並在規範化方面有所完善。目前，ODBC已為資料庫供應商組織內部所認可，同時為眾多套用軟體廠商和第三方開發商所使用，相信隨著SQL的推廣和規範，用戶和開發商會更加依賴於這一技術。