將數(shù)據(jù)庫訪問集成到 Linux 應(yīng)用中

內(nèi)容： <!--Standard links for every dw-article--> 為什么使用獨(dú)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(fù)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(wù)器。除了描述 MySQL 系統(tǒng)的基本體系結(jié)構(gòu)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?jǐn)?shù)據(jù)庫的 Web 應(yīng)用。

一個必須存儲或訪問大量信息的應(yīng)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(shí)例上進(jìn)行時更是如此。基于 Web 的應(yīng)用（包括電子貿(mào)易）就是它的良好例證。

為什么使用獨(dú)立數(shù)據(jù)庫？
Web 服務(wù)器必須使其處理腳本有辦法來存儲有關(guān)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(yīng)用才能提供更為復(fù)雜的 Web 應(yīng)用所需的所有服務(wù)。因?yàn)橛幸恍┟赓M(fèi)獲得的軟件包可用于該目的，所以編寫定制的特定于應(yīng)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(hù)數(shù)據(jù)庫的任務(wù)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(yīng)用就可能相當(dāng)容易。可免費(fèi)獲得的 MySQL（在 GNU Public License 下發(fā)行）數(shù)據(jù)庫提供了一系列復(fù)雜的 SQL 功能，并易于集成到應(yīng)用中。MySQL 是快速、多線程的，并支持 ANSI 和 ODBC SQL 標(biāo)準(zhǔn)。加上第三方軟件，MySQL 就支持用于 事務(wù)處理 應(yīng)用的事務(wù)安全的表。

單一 MySQL 服務(wù)器控制著一系列數(shù)據(jù)庫，它們都可以通過服務(wù)器以類似方式來訪問。 每個數(shù)據(jù)庫實(shí)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(shí)數(shù)值、字符串或其它類型，包括原始二進(jìn)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(shè)計和構(gòu)造成客戶機(jī)／服務(wù)器。 服務(wù)器 mysqld 可以在能從因特網(wǎng)訪問到的任何機(jī)器上運(yùn)行（最好與 Web 服務(wù)器在同一臺或最接近的一臺機(jī)器上，以確保合理的響應(yīng)時間）。 MySQL 客戶機(jī)使用請求來與 MySQL 服務(wù)器聯(lián)系，修改或查詢服務(wù)器所擁有的數(shù)據(jù)庫。 在支持?jǐn)?shù)據(jù)庫的 Web 應(yīng)用程序中，數(shù)據(jù)庫客戶機(jī)是 Web 服務(wù)器或由 Web 服務(wù)器產(chǎn)生的 CGI 腳本。 這些客戶機(jī)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(shí)現(xiàn)的，因?yàn)榇嬖?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(yīng)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(shí)際使用的語言。 使用這些 API，我們可以構(gòu)建由 Web 服務(wù)器控制的 MySQL 客戶機(jī)。

API（用于數(shù)據(jù)庫訪問）以基于連接的模式工作。客戶機(jī)必須做的第一件事是打開與 MySQL 服務(wù)器的連接。 這包括適當(dāng)?shù)厥褂梅?wù)器認(rèn)識的用戶名和口令來對連接進(jìn)行身份認(rèn)證。建立了連接后，服務(wù)器選擇要使用的特定數(shù)據(jù)庫。 確定了初始化后，客戶機(jī)應(yīng)用程序（就我們來說是服務(wù)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(jìn)行交互：可以運(yùn)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(yùn)行查詢。 查詢生成一組與查詢匹配的記錄，然后，客戶機(jī)可以逐一訪問記錄，直到查看完所有記錄，或者客戶機(jī)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(wù)器的連接就被關(guān)閉。

要構(gòu)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(wù)器啟動 CGI 腳本，然后將適當(dāng)格式化的 HTML 輸出到它們的標(biāo)準(zhǔn)輸出流中。Web 服務(wù)器捕捉到 HTML 后將它發(fā)送回客戶機(jī)，如同請求是對靜態(tài) HTML 頁面進(jìn)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(kuò)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(shí)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(wù)器。 我們省去了從環(huán)境變量中進(jìn)行讀取來確定 HTML 表單值的細(xì)節(jié)，因?yàn)樗c不支持?jǐn)?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(shè)事先設(shè)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(fèi)獲得的 Tcl Generic Database Interface 以 Tcl 實(shí)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(jìn)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(diǎn)的數(shù)據(jù)庫代碼應(yīng)該以 C 或 C++ 編寫，然后由腳本或直接由 Web 服務(wù)器訪問，以改進(jìn)整體運(yùn)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(yīng)用有一些開發(fā)者需要考慮的問題。所有有關(guān) Web 服務(wù)器上 CGI 程序的問題，例如 Web 服務(wù)器處理許可權(quán)和腳本方的輸入檢查，也仍然需要考慮。 除此之外，維護(hù)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的安全性也很有必要。這涉及保護(hù)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的許可權(quán)系統(tǒng)，以及使從數(shù)據(jù)庫客戶機(jī)到服務(wù)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(biāo)準(zhǔn)”。MySQL 允許根據(jù)用戶名、客戶機(jī)主機(jī)和要訪問的數(shù)據(jù)庫對客戶機(jī)進(jìn)行訪問。要創(chuàng)建安全的系統(tǒng)，讓所有用戶使用強(qiáng)口令，不要給他們?nèi)魏嗡麄儾皇墙^對需要的訪問權(quán)。這包括表面上無害的特權(quán)，例如可以讓用戶查看所有正在運(yùn)行的進(jìn)程（包括更改其他用戶口令的那些）的處理特權(quán)。最好的辦法是以無特權(quán)的 Unix 用戶運(yùn)行服務(wù)器進(jìn)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(yùn)行 httpd 類似。 描述系統(tǒng)訪問的表是作為單獨(dú)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(wù)器根據(jù) MySQL 用戶名授予特權(quán)，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(quán)限。 一旦服務(wù)器確定了連接客戶機(jī)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(quán)限來控制訪問權(quán)。要防止訪問表中主機(jī)名被 DNS 電子欺騙，可以輸入所有主機(jī)的 IP 地址，或請求服務(wù)器將 IP 地址解析回原始主機(jī)名來使其他人截獲 DNS 請求和回答更困難。

除了服務(wù)器訪問表以外，與服務(wù)器的通信也必須很安全。從客戶機(jī)登錄到服務(wù)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(dá)到更高的安全性，使用 ssh 來設(shè)置端口轉(zhuǎn)發(fā)。它將服務(wù)器和客戶機(jī)之間的所有通信進(jìn)行加密，防止有人在傳輸中觀察它。來自客戶機(jī)的數(shù)據(jù)發(fā)送到客戶機(jī)本地機(jī)器中本地 ssh 服務(wù)器所偵聽的端口上。它由本地 ssh 服務(wù)器使用，加密后發(fā)送給遠(yuǎn)程 ssh 服務(wù)器，由它進(jìn)行解密并轉(zhuǎn)發(fā)到 MySQL 服務(wù)器端口。

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

由數(shù)據(jù)庫驅(qū)動的網(wǎng)站是一些功能強(qiáng)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(diǎn)，并讓由客戶機(jī)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(yīng)用的用戶來說必不可少。通過使用可免費(fèi)獲得的軟件，有可能建立由數(shù)據(jù)庫驅(qū)動的站點(diǎn)，安全地將數(shù)據(jù)庫連通性集成到站點(diǎn)現(xiàn)有的 CGI 體系結(jié)構(gòu)中。

參考資料

• 您可以參閱本文在 developerWorks 全球站點(diǎn)上的 英文原文 .
  
  
• 有關(guān)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(xì)了解用于加密 MySQL 客戶機(jī)和服務(wù)器之間所有通信的 Secure Shell (ssh) 。它用在不可信網(wǎng)絡(luò)（例如公共因特網(wǎng)任意部分）上進(jìn)行的通信中。