egorius

Говоря о истории языка SQL, на первый взгляд кажется логичным начать с 1969 года, в конце которого Эдгар Фред Кодд, работавший в исследовательском отделении IBM в Сан-Хосе, написал свой отчет, положивший начало реляционной теории, а вместе с ней и реляционным базам данных.

Однако рассматривая работу Кодда в отрыве от исторического контекста, мы рискуем не оценить ее значения, поскольку с высоты наших нынешних знаний реляционная теория представляется чем-то само собой разумеющимся. Поэтому начать все-таки придется издалека.

История развития вычислительной техники начиная с изобретения абака — это так или иначе история автоматизации вычислений. Даже само слово «вычислительная» говорит об этом (и в английском языке тоже: «computer», «calculator» — вычислитель).

Важная переломная точка приходится на XIX век. Типичной задачей того времени, требовавшей большого объема вычислений, был расчет различных таблиц (например, логарифмических или тригонометрических). Работа над устройствами, способными автоматически справляться с вычислениями, привела Чарльза Бэббиджа к его знаменитой ныне Аналитической машине. Другие устройства того времени были спроектированы для решения какой-либо одной конкретной задачи, Аналитическая же машина была по задумке Бэббиджа программируема.

Она состояла из блоков, присутствующих теперь в любой ЭВМ: арифметическое устройство, запоминающее устройство, управляющее устройство, периферия (ввод программы и данных с жаккаровских перфокарт и вывод результатов на печать). К сожалению, Аналитическая машина никогда не была построена, хотя это и неудивительно: за неимением лучшего в середине XIX века, Бэббидж спроектировал свою машину на механической элементной базе (то есть в прямом смысле на рычагах и шестеренках).

Однако заложенные в машину принципы оказались настолько удачными, что они во многом определили дальнейшее развитие вычислительной техники. Говард Эйкен, создавший в 1943 году (при участии IBM — так уж получилось, что эта корпорация будет встречаться нам постоянно) первую реально работавшую программируемую машину Automatic Sequence Controlled Calculator (для краткости названную Mark I), признался: «Живи Бэббидж на 75 лет позже, я остался бы безработным». Фактически Mark I повторял архитектуру Аналитической машины, но на более современной элементной базе (Эйкен использовал как механические элементы, как и электромеханические реле).

Аналитическая машина, к слову говоря, оказала влияние и на программирование. Благодаря как самому Бэббиджу, так и Аде Лавлейс (дочери «того самого» лорда Байрона) мы получили такие понятия, как цикл, условный переход и библиотека подпрограмм.

Некоторое время после появления ЭВМ их продолжали использовать только для вычислительных задач (в основном с военной спецификой: расчет баллистических таблиц, вычисления для создания водородной бомбы, криптография). Но уже к концу 1940-х появилось понимание, что наряду с чисто математическими задачами, программируемый компьютер может решать и задачи бизнеса. Первыми ласточками стали великобританский EDSAC (1949) и построенные в начале 1950-х на его основе коммерческая система LEO (применялась для расчета зарплаты, складского учета, планирования производства — практически ERP), а также американский UNIVAC (1951), созданный для хранения, обработки и печати большого объема данных (в качестве внешней памяти использовалась магнитная лента емкостью порядка миллиона символов, лентопротяжное устройство обеспечивало скорость 12500 символов в минуту).

Более широкому применению ЭВМ в бизнесе мешало отсутствие запоминающего устройства большой емкости с произвольным доступом: магнитная лента по своей сути последовательна, а магнитные барабаны имели небольшую емкость и использовались в основном как дополнительное «медленное» ОЗУ. Ситуация изменилась в 1956 году с изобретением IBM жестких магнитных дисков и появлением первого НЖМД IBM 350 Disk File (устройство имело емкость 5 миллионов символов и состояло из 50 дисков, вращающихся со скоростью 1200 оборотов в минуту).

«Появление запоминающих устройств прямого доступа стало причиной переворота в мышлении... Направления, обозначаемые словами в и из, поменялись на обратные. Если директива ввод в мире последовательного доступа к файлам означала с ленты в вычислительную машину, то новая директива ввод означает в базу данных» — писал Чарльз Бахман, создатель первой СУБД.

Примерно в то же время (середина 1950-х) начали появляться и первые операционные системы, которые, среди прочего, унифицировали работу с внешними устройствами, введя понятие файла. В отличие от обычного современного понимания файла как потока байтов, в операционных системах мэйнфреймов файл был структурирован и представлял собой набор записей фиксированного или переменного размера. Доступ к файлам мог быть как последовательный (запись за записью), так и индексированный (по части записи, объявленной ключом, можно перейти сразу к подходящим записям). В таком файле нетрудно разглядеть прообраз БД, и действительно, создатели баз данных с удовольствием пользовались богатыми возможностями ОС.

Однако многими важными для информационных систем свойствами ОС все-таки не обладают. Взаимосвязанные данные сложной структуры нужно хранить в нескольких файлах, обеспечивая при этом их согласованность (пользователь БД не должен увидеть «промежуточной» ситуации, когда в одном файле информация уже изменилась, а в другом еще нет). Должна быть возможность одновременного доступа к данным многими пользователями (как для чтения, так и для изменения), а механизмы файловых систем для этого слишком грубы. Требуется надежное хранение информации с возможностью восстановления базы данных после сбоя в согласованном состоянии. Кроме того, нужен пользовательский интерфейс к базе данных для выборки и изменения информации.

Решать эти задачи каждый раз заново в каждом приложении, работающем с базой данных, совершенно неинтересно. Поэтому уже в 1961-64 годах появилась первая система управления базами данных, IDS (Integrated Data Store), спроектированная упоминавшимся выше Чарльзом Бахманом. Идеологию этой СУБД Бахман принес с собой и в комитет CODASYL (Conference on Data System Languages).

Первоначальной задачей комитета, объединившего в 1959 году представителей многих компаний, связанных с обработкой данных, являлась разработка универсального языка программирования для решения задач, ориентированных на бизнес. К началу 1960-х уже существовал ряд языков высокого уровня, из которых стоит упомянуть Фортран (разработан Джоном Бэкусом для решения вычислительных задач в 1954 году в исследовательском отделении IBM в Сан-Хосе), Алгол (разработан в 1958 году комитетом европейских и американских ученых, включая и Бэкуса; имел академическую направленность), Лисп (первый функциональный язык; создан в 1958 году Джоном Маккарти из MIT).

Результатом работы CODASYL явился новый язык Кобол (COBOL, Common Business-Oriented Language). Позднее, в 1965 году, в составе CODASYL при участии Бахмана выделилась группа по базам данных, которая выработала сетевую модель баз данных. Команды для работы с БД интегрировали в Кобол — аналогичным образом 20 лет спустя Oracle интегрирует SQL в PL/SQL.

За работу по созданию первой СУБД и за участие в работе CODASYL, Бахман в 1973 году стал лауреатом премии Тьюринга, вручаемой ежегодно с 1966 года ассоциацией ACM «исследователю, выбранному за полезные сообществу программистов и пользователей достижения технического характера».

Продолжение: 2. Программист-навигатор.

( Почитать и посмотреть )