SQL SERVER

Modulo 4Relatore: Stefano Furlan

Una premessa• Lezioni pratiche con in mente il progetto• Requisiti

• Information retrieval• Non avere paura di usare google

• Capacità progettuale• Dove voglio arrivare? (definizione della specifica)• Cosa mi serve per arrivarci? (analisi)• In che ordine lo faccio? (separazione dei task)• Come capisco che sono arrivato? (verifica del risultato)

• OVVERO: Buonsenso!

Cos’è un DBMS?• In realtà dovremmo chiederci…

?

• A COSA CI SERVE?• A quali domande del nostro committente dobbiamo dare risposta?

Architettura di un sistema di telecontrollo

Pannelli fotovoltaici

Sistema di controllo

DB

Collettoredati

Sistema di reportistica

Utente

Dati

Controllo

Applicazione di configurazione

A cosa serve un DBMS?• Storage Dati• Ma quali dati?

• Dati tecnici• Configurazioni• Logs

• Siamo fortunati: tipicamente una base dati per il telecontrollo è piuttosto semplice

Struttura del DBMS

MOTORE DATIQUERYSQL

Dati

LINGUAGGIO SQL• Structured query language• Comandi testuali strutturati per il database

• DML (data manipulation language)• DDL (data definition language)

• Vantaggio: compatibilità• TSQL: dialetto di MS Sql Server

SQL SERVER• È un sw server!

• Come lo contatto?• Meccanismo di istanze (Nomemacchina\nomeserver)

• Accesso usando tool SSMS• Interfaccia user friendly• Query testuali

Operazioni preliminari• Accesso con SSMS

• Creazione di un DB vuoto• Skip delle impostazioni

CREAZIONE DI UNA BASE DATI

MAPPARE LA STRUTTURA DELLA REALTA’

• PANNELLI (3 pannelli piccoli e uno grande)• GRUPPI (divisi in due zone)• ENERGIA PRODOTTA (che producono energia ad ogni

ora)

ENTITÀ FONDAMENTALI in una base dati• TABELLE

• Campi (colonne) tipizzati• Chiavi• Indici

• RELAZIONI• Chiavi esterne

• VISTE• PROCEDURE

OPERAZIONI FONDAMENTALI in una base dati

• Lettura o selezione (SELECT)• Scrittura o inserimento (INSERT)• Modifica (UPDATE)• Cancellazione (DELETE)

TABELLAIdPannello Nome Potenza DataInstallazione1 Pannello 1 3kW 1/1/2013

2 Pannello 2 2kW 1/1/2013

3 Pannello 3 2kW 1/3/2013

4 Pannello 4 null 1/3/2013

Esempio di tabella

TABELLA• CAMPI tipizzati

• Numerici• Interi

• Tinyint (1 byte) 0-255• Smallint (2 bytes) -32000 +32000• Integer (4 bytes) +-miliardi (+-2^31)• Bigint (8 bytes) +- le particelle dell’universo (+-2^63)

• Frazionari• Float (attenzione: errori di arrotondamento)• Decimal(x,y) (preciso ma lento)• Money (4 cifre decimali)

• Testuali• Char(x)• Varchar(x) • nvarchar(x) (unicode)

• Date• Date• Datetime

• Altri (poco usati)

TABELLE: chiave primaria• Campo o campi che permettono di individuare

univocamente ciascuna riga• Spesso un codice ID intero ad auto incremento

idPannello Nome1 Panel12 Panel23 Panel3

CHIAVE PRIMARIA

TABELLA: altre features• Identity• Default value• Vincoli check• Indici Univoci• Valori Nulli e campi nullabili

• Convenzione: i nomi tabella iniziano con «tab»

Un po’ di pratica• Accediamo a SQL server per creare una tabella per i

pannelli(Usando SSMS)

Interfaccia di creazione tabella

Ultime info su SSMS• Gli oggetti non si aggiornano da soli in visualizzazione

• Refresh• Ctrl-shift R

• Context menu• Inserimento dei dati

in tabella manualmente

TABELLA: relazioni tra tabelle• Si chiama «relazionale» per qualche motivo

• Relazioni tra entità • Integrità referenziale enforced da DB (il db impedisce che nella

tabella dei consumi esista mai una riga «orfana»)idPannello Nome

1 Panel12 Panel23 Panel3 idPannello Data Energia

2 01/01/2013 1003 01/01/2013 2004 01/01/2013 2504 01/02/2013 105 01/01/2013 405 01/02/2013 5

Il diagramma database• Metodo facilitato di creazione• Permette di tenere sotto controllo in maniera grafica le

relazioni

• Usato per separare parti diverse di un progetto complesso

Esempio di semplice diagramma…

Torniamo alla nostra realtà…

• PANNELLI (3 pannelli piccoli e uno grande)• GRUPPI (divisi in due zone)• ENERGIA PRODOTTA (che producono energia ad ogni

ora)

Progettazione di una base dati: STEPS

• Individuazione delle entità • (tipicamente ogni entità avrà la sua tabella)

• Individuazione delle relazioni• Alcune tabelle saranno collegate ad altre in maniera naturale

• Produzione del diagramma

Esempio: dati di sistema fotovoltaico• Dati di funzionamento (energia prodotta ogni quarto d’ora)• Configurazioni (quanti e quali pannelli ho?)• Dati di log (listato diagnostico)

REGOLE DI PROGETTAZIONE• Buonsenso!• Ogni tabella mappa un’entità (o una relazione)• Deve esistere sempre una chiave primaria• Evitare dati non atomici (concatenazione di dati nello

stesso campo)• Mai lo stesso dato contemporaneamente in due posti

diversi!• Mai perdere informazioni• Evitare che vengano inserite porcherie

• Forme normali

TABELLE: alcuni consigli• Usare il tipo di dato più corretto per ogni campo ma

pensando con lungimiranza• Impedire l’inserimento di dati scorretti

• Se qualcosa può andare storto LO FARA’• ES: Codici fiscali

• Campi di testo libero a Varchar(max)• Vedi la legge di murphy sopra

ESERCITAZIONE• Che tipo di dato è bene usare per :

• Per la temperatura del corpo umano? Perché?• Per un numero civico? Perché?• Per la potenza istantanea di un impianto? Perché?

• Che vincoli mettereste sui dati di cui sopra?

• Progettare un SEMPLICE database per gestire un parco fotovoltaico (usando il diagramma)• Entità: pannello, energia prodotta ogni quarto d’ora da ciascun

pannello, raggruppamento di pannelli in aree.

Esercitazione: data entry• Una volta creata la base dati

• Creare 4 pannelli• Creare due zone (una con tre pannelli l’altra con uno)• Inserire dati di energia prodotta per tutti i giorni di Gennaio 2013

per tutti e 4 i pannelli• Possibile utilizzo di excel per il data entry

Progettazione di una base dati• PROGETTARE UNA BASE DATI È UN’ATTIVITÀ SOLO

APPARENTEMENTE BANALE• MOLTI PERICOLI NASCOSTI• FARE MODIFICHE IN CORSO D’OPERA PUÒ ESSERE

DISPENDIOSO• MEGLIO PROGETTARE BENE DALL’INIZIO

• Chiara definizione delle entità• Buone naming conventions (prefissi, camel-case)

APPROFONDIMENTI• Indici e Considerazioni di performances

UTILIZZODI UNA BASE DATI

Azioni sulla base dati

• Lettura o selezione (SELECT)• Scrittura o inserimento (INSERT)• Modifica (UPDATE)• Cancellazione (DELETE)

• QUERY• Frase in pseudo inglese

• ES: seleziona <qualcosa> da una <tabella> quando <si verifica una certa condizione>

SELECT• La funzione più usata in assoluto• Sintassi usata anche in altre funzionalità• Ritorna un recordset

SELECT: sintassi

SELECT <lista campi>FROM <tabella>WHERE <condizione>ORDER BY <lista campi ordinamento>

Es:

SELECT [idPannello] ,[Pannello] ,[Note] FROM tabPannelli

Le Keyword in MAIUSCOLO per convenzione

SELECT : lista campi

• SELECT Nome,Potenza as PotKWH FROM tabPannelli

IdPannello Nome Potenza DataInstallazione1 Pannello 1 3kW 1/1/2013

2 Pannello 2 2kW 1/1/2013

3 Pannello 3 2kW 1/3/2013

4 Pannello 4 null 1/3/2013

Nome PotKWHPannello 1 3kW

Pannello 2 2kW

Pannello 3 2kW

Pannello 4 null

SELECT: lista campi• Asterisco= tutti i campi

• Es: select * from tabella• Alias

• Es: SELECT nome as NomePannello from tabPannelli• Sono possibili alcune operazioni in fase di select

(concatenazione di stringhe)• ES: SELECT ‘il pannello ‘ + idpannello +’ è rotto’ as Anomalia

FROM tabPannelli

• 3 part naming convention• Es: SELECT * FROM dbFotovoltaico.dbo.tabPannelli

• Parentesi quadre se campo contiene spazio• ES: SELECT nome as [il mio nome] FROM tabPannelli

SELECT : condizioni• WHERE <campo/valore><operatore><campo/valore>

• Es: WHERE idpannello=1• WHERE IN (lista elementi)

• Es: WHERE idpannello IN (1,2,3)• WHERE IN (query)

• Es: WHERE idpannello IN (select idpannello from tabPannelli where nomepannello=‘pannello1’)

• WHERE LIKE• Es: WHERE nome LIKE ‘Pannello%’

• Uso di valori testuali• Padding• SQL iniection

SELECT: condizioni• Usabili tutti gli operatori di confronto (< , > , = , != , <>)

• Es: WHERE idPannello=1• Altri operatori (LIKE, BETWEEN)• Tutti i costrutti booleani (AND, OR, NOT)• Usare sempre le parentesi

• Es: SELECT * FROM tabPannelli WHERE idpannello=1

AND (nomepannello=‘Pannello1’ OR nomepannello=‘Pannello2’ )

SELECT: ordinamento• La clausola ORDER BY specifica il criterio di ordinamento

• Es:

SELECT *FROM tabPannelliORDER BY idPannello ASC

,NomePannello DESC

JOIN

idPannello Nome1 Panel12 Panel23 Panel3

idPannello Data Energia2 01/01/2013 1003 01/01/2013 2004 01/01/2013 2504 01/02/2013 105 01/01/2013 405 01/02/2013 5

Come collegare i dati di tabelle distinte?

tabPannelli

tabEnergia

?

JOIN (collegamento di più tabelle)• INNER

• È l’opzione più comune• Vengono restituite solo le righe comuni a entrambe le tabelle• Se in una delle tabelle non ho un match la riga «scompare»• Possono essere restituite più righe delle due tabelle!

• (tipicamente è un errore)

idPannello Nome idPannello Data Energia1 Panel1 null null null2 Panel2 2 01/01/2013 1003 Panel3 3 01/01/2013 200

null null 4 01/01/2013 250null null 4 01/02/2013 10null null 5 01/01/2013 40null null 5 01/02/2013 5

JOIN• LEFT

righe a sx più righe a dx che matchano

• RIGTHè una left con le tabelle scambiate(da non usare per problemi di leggibilità)

idPannello Nome idPannello Data Energia1 Panel1 null null null2 Panel2 2 01/01/2013 1003 Panel3 3 01/01/2013 200

null null 4 01/01/2013 250null null 4 01/02/2013 10null null 5 01/01/2013 40null null 5 01/02/2013 5

idPannello Nome idPannello Data Energia

1 Panel1 null null null2 Panel2 2 ######## 1003 Panel3 3 ######## 200

null null 4 ######## 250null null 4 ######## 10null null 5 ######## 40null null 5 ######## 5

JOIN• FULL OUTER

• CROSS• Fa il cartesiano(tutte le combinazioni).

• Con le tabelle sopra sono 18 righe…

idPannello Nome idPannello Data Energia1 Panel1 null null null2 Panel2 2 01/01/2013 1003 Panel3 3 01/01/2013 200

null null 4 01/01/2013 250null null 4 01/02/2013 10null null 5 01/01/2013 40null null 5 01/02/2013 5

JOIN: sintassi• SELECT <lista campi>• FROM <tabella> as <Alias>

• INNER JOIN <tabella> as <Alias2>• ON Alias1.campo = Alias2.campo

• Es:• SELECT *• FROM tabEnergia

• INNER JOIN tabPannelli• ON tabEnergia.idPannello=tabPannelli.idPannello

ESERCITAZIONE:• Mostrare la tabella consumi ma, al posto dell’idPannello

mostrare il nome del pannello

JOIN in cascata• È possibile combinare più tabelle in una serie di join

successivi

• Es:

• SELECT *• FROM tabEnergia

• INNER JOIN tabPannelli• ON tabEnergia.idPannello=tabPannelli.idPannello

• INNER JOIN tabGruppi• ON tabGruppi.idGruppo=tabPannelli.idGruppo

Best practices su SELECT e JOIN• Attenzione ai cartesiani!• Attenzione alle INNER su campi non chiave: potrebbero

«sparire righe» o uscire «righe in più»• Ordinare le tabelle nella clausola di join a partire dalla più

informativa• Usare solo left join e mai right join per facilità di lettura• Formattazione delle query

AGGREGAZIONE E RAGGRUPPAMENTO

• Che succede se voglio sommare dei valori?• Es: sapere quanto ha prodotto ogni pannello in un certo periodo?

• Ma io ho questo:

Pannello Energia Prodotta In GennaioPannello1 1230Pannello2 132Pannello3 1244

idPannello Data Energia2 01/01/2013 1003 01/01/2013 2004 01/01/2013 2504 01/02/2013 105 01/01/2013 405 01/02/2013 5

AGGREGAZIONE E RAGGRUPPAMENTO

SELECT<lista campi><lista funzione di aggregazione(Campo)>

FROM <tabella>WHERE <condizione>HAVING <condizione su campi raggruppati>

Es:SELECT tabPannelli.Pannello

, SUM(tabEnergiav2.Energia) AS EnergiaTotFROM tabEnergiav2

INNER JOIN tabPannelli ON tabEnergiav2.idPannello = tabPannelli.idPannello

GROUP BY tabPannelli.idPannello, tabPannelli.Pannello

ESERCITAZIONE• Mostrare in una lista tutti i pannelli e, per ognuno mostrare

l’energia prodotta (sia che il pannello abbia prodotto, sia no!)

ESERCITAZIONE• Mostrare la quantità di energia prodotta da ogni pannello

(specificando il nome pannelloe non l’ID!)• In totale• Raggruppata per giorno• Per la prima settimana di gennaio 2013• Raggruppata per mese e salvare la query• Raggruppata per settimana(!) (non si può fare con la base dati che

abbiamo: perché? Come si può fare?)• Mostrare in una lista tutti i pannelli e, per ognuno mostrare l’energia

prodotta (sia che il pannello abbia prodotto, sia no!)

INSERT• INSERT VALUES

INSERT INTO tabella (lista campi)VALUES(lista valori)

• INSERT RESULTS

INSERT INTO tabella(lista campi)SELECT <lista campi>FROM tabellaWHERE <condizione>

UPDATE• Aggiornamento di tabelle• Sintassi

• UPDATE <tabella>• SET campo=<Valore>• FROM <tabella>

• Es:• UPDATE tabEnergia• SET energia=0• FROM tabEnergia• WHERE (Ora >23 OR Ora<5)

DELETE• Sintassi:

• DELETE FROM tabella WHERE idpannello=1• In caso di join

DELETE FROM tabellaFROM tabella

INNER JOIN tabella2ON tabella.id=tabella2.id

WHERE tabella2.Nome=‘Pannello2’

Attenzione in caso di relazioni con cascade!

ESERCITAZIONE• Creare una tabella con i giorni dell’anno e alimentarla• Eliminare tutti i dati di energia prodotta• Inserire nuovi dati di consumo per tutto il 2013 (con QTA

casuali da 50 a 100 di giorno, 0 di notte) per i pannelli 1,2,4

• A marzo 2013 simulare un malfunzionamento del pannello 2 (aggiornando i dati con NULL in tabella)

• Lanciare la query salvata nella precedente esercitazione per visualizzare i dati di ogni pannello per ogni mese

NOZIONI AVANZATE

UNA PREMESSA

•DATA ENCAPSULATION•INFORMATION HIDING•LOGICA N-TIERED

• Garanzie di successo del progetto• Divisione efficiente in tasks • Manutenibilità

VISTE• Sono in pratica delle query di tipo SELECT nel DB• Calcolate «on the fly»• Piccole differenze

• tutti i campi devono essere univoci• Ogni campo deve avere un nome

• Possono essere create con designer• Ma fa un po’ schifo

VISTE: sintassi• CREATE VIEW <nomevista>• AS

• <query>

ES:CREATE VIEV vwPannelliAS

SELECT * FROM tabpannelli

VISTE: alcune considerazioni• Vengono calcolate ogni volta

• Possibili lentezze• Se varia un campo la modifica non è a cascata• Utili per comunicare con l’esterno

• Nascondono complessità implementative (information hiding)• Utenti• Sistemi di reportistica

• Possono essere richiamate nelle query in maniera semplice e comoda

STORED PROCEDURES• Esigenze di data encapsulation e information hiding• Molto potenti• A differenza delle viste

• Possono eseguire azioni• Possono non ritornare un recordset (dati tabellari)• Possono usare step intermedi di calcolo (es: temp tables)• Ammettono variabili in ingresso e uscita

• Svantaggi• Non posso fare join sul risultato di una store

STORED PROCEDURES: sintassi• CREATE PROCEDURE <nome>• (

• <Parametri>)

• AS• BEGIN

• <istruzioni>• END

• CREATE PROCEDURE spMostraEnergiaPerPannello• (

• @idPannello as int• )• AS• BEGIN

• Select sum(energia)• From tabEnergiaProdotta• WHERE idpannello=@idPannello

• END

STORED PROCEDURE: chiamata• Sintassi:• EXEC spVisualizzaPannello 1• • OPPURE

• EXEC spVisualizzaPannello @idPannello=1

ESERCITAZIONE• Creare una procedura che cancelli la tabella dell’energia

prodotta (spResetData)• Creare una procedura che chiamata con parametro

IdPannello mostri l’energia prodotta da quel pannello

SINTASSI TSQL: una piccola toolbox• Variabili• Strutture di controllo

• IF • Cicli

• FOR• WHILE

• Cursori• Da vedere poi…

SINTASSI TSQL: VARIABILI• Iniziano con @• Vanno dichiarate

• DECLARE @intIdPannello as int=10• Se non inizializzate sono NULL!

• DECLARE @intIdPannello as int è NULLA• Si impostano con istruzione SET

• SET @intIdPannello =10

SINTASSI TSQL: Strutture condizionali• IF (<condizione>)

• BEGIN• <azione>

• END• ELSE

• BEGIN• <azione>

• END

• ES:

• IF (@idPannello=1)• BEGIN

• DELETE FROM tabPannello WHERE idPannello=@idPannello• END

SINTASSI SQL• CONDIZIONE SU RISULTATO QUERY

• IF EXISTS(<query>)• BEGIN

• <azioni>• END• ELSE• BEGIN

• <altre azioni>• END

SINTASSI TSQL: altro• CASE WHEN <condizione> THEN <espressione>

WHEN <condizione> THEN <espressione>ELSE

<espressione>END

• CICLI• FOR• WHILE

ESERCITAZIONE• Allo scopo di generare dei dati da analizzare:• Creare una procedura sp_generaDatiDEmoPannello che,

dato un idpannello• Elimini dalla tabella energia prodotta tutti i dati di quel pannello• Generi per ogni giorno dell’anno 2013 una riga di misurazione con

una quantità randomica da 50 a 100 ( per tutte le ore dalle 8 alle 19) solo alle ore 12• Cercare su google la funzione RAND per la funzione random

• Se il pannello è il 3 corregga il dato così prodotto simulando un malfunzionamento per tutto marzo e aprile2013(tutte le qta andranno a NULL)

ESERCITAZIONE• Creare una procedura spGeneraDatiDemo che chiami la

procedura precedente per ogni pannello esistente in tabella• La soluzione adottata come reagisce al fatto che io aggiungo un

pannello? Si adatta? Cosa mi servirebbe?• Eseguirla e Verificare usando la vista dell’energia prodotta

i risultati ottenuti

CASE STUDY: import massivo dati

Progettazione di una Procedura di controllo per l’import dati.• Una stored proc (parametro=idtrasmissione)• Che la trasmissione sia arrivata(che sia arrivato almeno un dato)• Il pannello esiste?(lo facciamo dopo)• La qta non negativa• Qta inferiore a soglia 500• La data della misurazione deve essere univoca

• e non già presente nel database(per pannello)• Chiamare la store:spVerificaTrasmissione (@idTrasmissione)• Alla fine aggiornare il campo stato con 1 se successo, 0 se fallimento

• DECLARE @cnt AS int• SELECT @cnt=count(*) FROM tabella

• (approfondire problema della quantizzazione temporale)

ALTRE FUNZIONALITA’• FUNZIONI

• Richiamabili da query• Solitamente non usate: problematiche di performances

• TABLE FUNCTIONS• «viste» parametriche• Anche qui problemi di performances