將數(shù)據(jù)庫訪問集成到 Linux 應用中

內(nèi)容： <!--Standard links for every dw-article--> 為什么使用獨立數(shù)據(jù)庫？ MySQL 數(shù)據(jù)庫 MySQL API 安全性 參考資料 對本文的評價 訂閱: developerWorks 時事通訊

<name></name>于明儉

2001 年 2 月

<abstract-extended></abstract-extended> 本文描述了 MySQL，一種利用第三方數(shù)據(jù)庫開發(fā)電子貿(mào)易和其它復雜、動態(tài)網(wǎng)站的有效工具。MySQL 是一種快速、多線程和全功能的 SQL 服務器。除了描述 MySQL 系統(tǒng)的基本體系結(jié)構以外，本文還提供了以 Tcl 和 C++ 編寫的簡單示例，幫助您開發(fā)支持數(shù)據(jù)庫的 Web 應用。

一個必須存儲或訪問大量信息的應用程序可以從使用第三方數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品中受益匪淺。在對信息的訪問必須在程序的多個實例上進行時更是如此。基于 Web 的應用（包括電子貿(mào)易）就是它的良好例證。

為什么使用獨立數(shù)據(jù)庫？
Web 服務器必須使其處理腳本有辦法來存儲有關供其以后訪問的狀態(tài)信息。盡管有可能使用比較原始一些的方法 -- 例如轉(zhuǎn)儲到文本文件或開發(fā)自制的迷你數(shù)據(jù)庫 -- 但只有成熟的數(shù)據(jù)庫應用才能提供更為復雜的 Web 應用所需的所有服務。因為有一些免費獲得的軟件包可用于該目的，所以編寫定制的特定于應用的數(shù)據(jù)庫引擎并無太大好處。 另外，使用第三方數(shù)據(jù)庫還使 Web 開發(fā)者不必投入到開發(fā)和維護數(shù)據(jù)庫的任務中。

MySQL 數(shù)據(jù)庫
通過使用腳本語言和編譯型系統(tǒng)語言（例如 C），將數(shù)據(jù)庫集成到 Linux 應用就可能相當容易。可免費獲得的 MySQL（在 GNU Public License 下發(fā)行）數(shù)據(jù)庫提供了一系列復雜的 SQL 功能，并易于集成到應用中。MySQL 是快速、多線程的，并支持 ANSI 和 ODBC SQL 標準。加上第三方軟件，MySQL 就支持用于 事務處理 應用的事務安全的表。

單一 MySQL 服務器控制著一系列數(shù)據(jù)庫，它們都可以通過服務器以類似方式來訪問。 每個數(shù)據(jù)庫實際上都是一組任意數(shù)量的表，概念與其它 SQL 數(shù)據(jù)庫的用戶類似。每個表都由帶類型的數(shù)據(jù)列組成。 數(shù)據(jù)可以是整數(shù)、實數(shù)值、字符串或其它類型，包括原始二進制流。 表中的每一行都是存儲在數(shù)據(jù)庫中的一個記錄。

MySQL 被設計和構造成客戶機／服務器。 服務器 mysqld 可以在能從因特網(wǎng)訪問到的任何機器上運行（最好與 Web 服務器在同一臺或最接近的一臺機器上，以確保合理的響應時間）。 MySQL 客戶機使用請求來與 MySQL 服務器聯(lián)系，修改或查詢服務器所擁有的數(shù)據(jù)庫。 在支持數(shù)據(jù)庫的 Web 應用程序中，數(shù)據(jù)庫客戶機是 Web 服務器或由 Web 服務器產(chǎn)生的 CGI 腳本。 這些客戶機可以用高級腳本語言或低級系統(tǒng)語言編寫，只要存在這種語言的數(shù)據(jù)庫 API 即可。在 Linux 中，大多數(shù)腳本語言是以 C 實現(xiàn)的，因為存在 MySQL C API，所以要將 MySQL 支持添加到任何現(xiàn)有的腳本語言或工具應該很容易。絕大部分腳本語言已經(jīng)完成了這一步。

MySQL API
MySQL API 可用于各種語言，包括幾乎所有編寫網(wǎng)站后端所實際使用的語言。 使用這些 API，我們可以構建由 Web 服務器控制的 MySQL 客戶機。

API（用于數(shù)據(jù)庫訪問）以基于連接的模式工作。客戶機必須做的第一件事是打開與 MySQL 服務器的連接。 這包括適當?shù)厥褂梅掌髡J識的用戶名和口令來對連接進行身份認證。建立了連接后，服務器選擇要使用的特定數(shù)據(jù)庫。 確定了初始化后，客戶機應用程序（就我們來說是服務器方 CGI 腳本）就能自由地與數(shù)據(jù)庫以兩種方式中的一種進行交互：可以運行常規(guī) SQL 命令，包括添加和刪除表，以及向它們添加記錄；也可以對返回結(jié)果的數(shù)據(jù)庫運行查詢。 查詢生成一組與查詢匹配的記錄，然后，客戶機可以逐一訪問記錄，直到查看完所有記錄，或者客戶機取消暫掛的記錄檢索。一旦腳本完成了對數(shù)據(jù)庫的操作后，與服務器的連接就被關閉。

要構建集成數(shù)據(jù)庫訪問的網(wǎng)站，需要編寫 CGI 腳本來根據(jù)數(shù)據(jù)庫狀態(tài)生成動態(tài)結(jié)果。Web 服務器啟動 CGI 腳本，然后將適當格式化的 HTML 輸出到它們的標準輸出流中。Web 服務器捕捉到 HTML 后將它發(fā)送回客戶機，如同請求是對靜態(tài) HTML 頁面進行的那樣。 在生成 HTML 的過程中，腳本可以修改數(shù)據(jù)庫，也可以查詢并將結(jié)果合并到它們的輸出中。

作為簡單解釋上述過程的一個示例，下面的代碼（以 C 和 Tcl 編寫）查詢一個包含某公司供銷售的產(chǎn)品清單的數(shù)據(jù)庫。 這絕沒有使用兩種語言 MySQL API 的所有特性，但提供了快速、簡易擴展的示例，可以對數(shù)據(jù)庫內(nèi)容執(zhí)行任何 SQL 命令。 在該例中，腳本顯示了低于特定價格的所有產(chǎn)品。 在實踐中，用戶可能在 Web 瀏覽器中輸入該價格，然后將它發(fā)給服務器。 我們省去了從環(huán)境變量中進行讀取來確定 HTML 表單值的細節(jié)，因為它與不支持數(shù)據(jù)庫的 CGI 腳本中執(zhí)行的情況沒有什么差別。 為清晰起見，我們假設事先設置了特定一些參數(shù)（例如要查詢的價格）。

以下代碼是使用免費獲得的 Tcl Generic Database Interface 以 Tcl 實現(xiàn)的。這樣一種接口的好處在于 Tcl 是解釋型的，可以對代碼進行迅速開發(fā)和快速修改。

                    
                      

#This code prints out all products in the database
# that are below a specified price (assumed to have been determined
# beforehand, and stored in the variable targetPrice)
# The output is in HTML table format, appropriate for CGI output

#load the SQL shared object library. the Tcl interpreter could also
#have been compiled with the library, making this line unnecessary
load /home/aroetter/tcl-sql/sql.so

#these are well defined beforehand, or they could
#be passed into the script
set DBNAME "clientWebSite";
set TBLNAME "products";
set DBHOST "backend.company.com"
set DBUSER "mysqluser"
set DBPASSWD "abigsecret"

set targetPrice 200;

#connect to the database
set handle [sql connect $DBHOST $DBUSER $DBPASSWD]
sql selectdb $handle $DBNAME ;# get test database

#run a query using the specified sql code
sql query $handle "select * from $TBLNAME where price <= $targetPrice"


#print out html table header
puts "<table border=4>"
puts "<th>Product Id <th width=200>Description <th>Price (\$)"

#output table rows - each fetchrow retrieves one result
#from the sql query
while {[set row [sql fetchrow $handle]] != ""} {
    set prodid [lindex $row 0]
    set descrip [lindex $row 1]
    set price [lindex $row 2]
    puts "<tr><td>$prodid <td align=center>$descrip <td>$price"
}

puts "</table>"

#empty the query result buffer - should already be empty in this case
sql endquery $handle
#close the db connection - in practice this same connection
#is used for multiple queries
sql disconnect $handle

                    
                  

下面的代碼是使用正式 MySQL C++ API MySQL++ 以 C++ 編寫的等價腳本。該版本的優(yōu)勢在于它是編譯型的，因此比解釋語言更快。經(jīng)常用在特定站點的數(shù)據(jù)庫代碼應該以 C 或 C++ 編寫，然后由腳本或直接由 Web 服務器訪問，以改進整體運行時間。

                    
                      

#include 
#include 
#include 

const char *DBNAME = "clientWebSite";
const char *DBTABLE = "products";
const char *DBHOST = "backend.company.com";
const char *DBUSER = "mysqluser";
const char *DBPASSWD = "abigsecret":

int main() {
  try {
    //open the database connection and query
    Connection con(DBNAME, DBHOST, DBUSER, DBPASSWD);
    Query query = con.query();

    //write valid sql code to the query object
    query << "select * from " << DBTABLE;

    //run the query and store the results
    Result res = query.store();

    //write out the html table header
    cout << "<table border=4>\n";
    cout << "<th>Product Id <th width=200>Description"
	 << "<th>Price ($)" << endl;

    Result::iterator curResult;
 	Row row;

    //iterate over each result and put it into an html table
    for (curResult = res.begin(); curResult != res.end(); curResult++) {
      row = *curResult;
      cout << "<tr><td align=center>" << row[0]
      	   << "<td>" << row[1]
      	   << "<td>" << row[2] << endl;

    }
    cout << "</table>" << endl;

  } catch (BadQuery er) {
    // handle a bad query (usually caused by a sql syntax error)
    cerr << "Error: " << er.error <<  endl;
    return -1;

  } catch (BadConversion er) {
	//handle conversion errors out of the database as well
    cerr << "Error: Can't convert \"" << er.data << "\" to a \""
	 << er.type_name << "\"." << endl;
    return -1;
  }
  return 0;
}
                    
                  

安全性
在 Web 上創(chuàng)建以 Web 支持的應用有一些開發(fā)者需要考慮的問題。所有有關 Web 服務器上 CGI 程序的問題，例如 Web 服務器處理許可權和腳本方的輸入檢查，也仍然需要考慮。 除此之外，維護數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的安全性也很有必要。這涉及保護數(shù)據(jù)庫服務器的許可權系統(tǒng)，以及使從數(shù)據(jù)庫客戶機到服務器的連接安全。

MySQL 提供了深入的安全性系統(tǒng)，有人形容它是“高級但不標準”。MySQL 允許根據(jù)用戶名、客戶機主機和要訪問的數(shù)據(jù)庫對客戶機進行訪問。要創(chuàng)建安全的系統(tǒng)，讓所有用戶使用強口令，不要給他們?nèi)魏嗡麄儾皇墙^對需要的訪問權。這包括表面上無害的特權，例如可以讓用戶查看所有正在運行的進程（包括更改其他用戶口令的那些）的處理特權。最好的辦法是以無特權的 Unix 用戶運行服務器進程本身，這樣如果一個數(shù)據(jù)庫被泄露，也不至于擊垮整個系統(tǒng)。 這與以用戶 nobody 而非 root 用戶運行 httpd 類似。 描述系統(tǒng)訪問的表是作為單獨的 MySQL 數(shù)據(jù)庫存儲的，可以由 MySQL root 用戶更新。 請注意，MySQL 服務器根據(jù) MySQL 用戶名授予特權，這些用戶名與 Unix 用戶名不同。不過，有一個 MySQL root 用戶名，它對數(shù)據(jù)庫有全部權限。 一旦服務器確定了連接客戶機是誰，以及它們在嘗試連接什么之后，就根據(jù)給定的一組權限來控制訪問權。要防止訪問表中主機名被 DNS 電子欺騙，可以輸入所有主機的 IP 地址，或請求服務器將 IP 地址解析回原始主機名來使其他人截獲 DNS 請求和回答更困難。

除了服務器訪問表以外，與服務器的通信也必須很安全。從客戶機登錄到服務器上時，口令不以純文本方式發(fā)送；不過所有后續(xù) SQL 命令將以純文本方式發(fā)送。為達到更高的安全性，使用 ssh 來設置端口轉(zhuǎn)發(fā)。它將服務器和客戶機之間的所有通信進行加密，防止有人在傳輸中觀察它。來自客戶機的數(shù)據(jù)發(fā)送到客戶機本地機器中本地 ssh 服務器所偵聽的端口上。它由本地 ssh 服務器使用，加密后發(fā)送給遠程 ssh 服務器，由它進行解密并轉(zhuǎn)發(fā)到 MySQL 服務器端口。

在實際中，最安全的方法是在 Web 服務器所在的機器上運行數(shù)據(jù)庫服務器，并讓由 Web 服務器產(chǎn)生的 CGI 腳本通過 UNIX（本地）套接字與 MySQL 服務器進行通信。該設置可以讓數(shù)據(jù)庫管理員禁用所有與 MySQL 服務器的遠程連接。如果 Web 和數(shù)據(jù)庫服務器必須位于不同的機器上，加密它們之間的所有通信，或者將兩臺機器通過其自己專用的、物理上隔離的網(wǎng)絡連接。只創(chuàng)建一個由 Web 服務器使用的用戶帳戶（除 root 用戶外）以登錄到數(shù)據(jù)庫服務器。

由數(shù)據(jù)庫驅(qū)動的網(wǎng)站是一些功能強大的工具，可以讓開發(fā)者創(chuàng)建提供更新信息的動態(tài)站點，并讓由客戶機發(fā)起的更改在多個會話之間持續(xù)。后端數(shù)據(jù)庫的使用對于管理電子貿(mào)易和其它應用的用戶來說必不可少。通過使用可免費獲得的軟件，有可能建立由數(shù)據(jù)庫驅(qū)動的站點，安全地將數(shù)據(jù)庫連通性集成到站點現(xiàn)有的 CGI 體系結(jié)構中。

參考資料

• 您可以參閱本文在 developerWorks 全球站點上的 英文原文 .
  
  
• 有關最新新聞和文章，請訪問 MySQL 主頁。
  
  
• 在 MySQL++ 上查找 C++ 與 MySQL 的正式接口。
  
  
• Tcl GDBI（ Generic Database Interface ）是用在本文中 Tcl 示例中的 Tcl MySQL API。
  
  
• 詳細了解用于加密 MySQL 客戶機和服務器之間所有通信的 Secure Shell (ssh) 。它用在不可信網(wǎng)絡（例如公共因特網(wǎng)任意部分）上進行的通信中。