22、DB2 应用开发入门指南

DB2 应用开发入门指南

1. Python 操作 DB2 数据库练习

在这个练习中，我们将实践编写一个小型 Python 脚本来访问 SAMPLE 数据库中的数据。具体步骤如下：
1. 登录服务器 ：以实例所有者的身份登录服务器。在 Linux 上通常是 db2inst1 ，在 Windows 上通常是 db2admin 。
2. 创建数据库 ：如果之前没有创建过 SAMPLE 数据库，可以运行以下命令来创建： db2sampl 。
3. 编写 Python 脚本 ：编写一个 Python 脚本来打印出所有在 “SOFTWARE SUPPORT” 部门工作的员工信息。同时，为该部门中在 ‘1996-01-01’ 之前入职的每位员工的工资增加 5%。
4. 参考解决方案 ：如果在创建脚本时遇到问题，可以参考 python_ex1.py 脚本中的解决方案。你可以在脚本中适当修改用户 ID 和密码，然后使用以下命令进行测试： python python_ex1.py 。

2. Python 访问 DB2 数据库的驱动和 API

Python 应用程序可以使用以下几种驱动或适配器来访问 DB2 数据库：
- ibm_db ：实现了一组由 IBM 自己定义的专有数据库 API。
- ibm_db_dbi ：基于 ibm_db 驱动构建的包装器，用于支持标准的 Python 数据库 API 规范。
- ibm_db_sa
- ibm_db_django

以下是关于这些驱动和 API 的详细对比：
| 驱动/API | 特点 |
| ---- | ---- |
| ibm_db | 提供对 DB2 高级功能的最佳支持，如使用 pureXML 和访问元数据。 |
| ibm_db_dbi | 支持标准 Python 数据库 API 规范。 |
| ibm_db_sa | 支持使用 Python 函数和表达式来构建查询，而不是使用普通的 SQL 语句。 |
| ibm_db_django | 支持使用 Python 函数和表达式来构建查询，而不是使用普通的 SQL 语句。 |

3. 执行 SQL 语句和调用存储过程

• 执行带参数标记的 SQL 语句步骤 ： prepare 、 bind_param 、 execute 。
• 直接执行 SQL 语句的函数 ： exec_immediate 。
• 调用存储过程的函数 ： callproc 。

4. 不同编程语言与 DB2 交互

4.1 Java 与 DB2 交互

• JDBC 和 SQLJ ：JDBC 是使用 Java 进行动态 SQL 访问数据库的标准，SQLJ 是嵌入式静态 SQL 语句的标准。
• JDBC 驱动文件 ： db2jcc.jar 是符合 JDBC 3.0 规范的驱动文件， db2jcc4.jar 支持部分 JDBC 4.0 规范及更早版本。
• SQLJ 迭代器 ：在 SQLJ 中，迭代器相当于 JDBC 中的结果集，它返回多行数据，程序可以通过循环进行处理。
• 默认上下文 ：在 SQLJ 程序中，如果未指定上下文，则使用默认上下文。例如，如果你指定 ctx1 为默认连接上下文，后续语句中未提供上下文时，将使用该默认上下文。

4.2 C++ 与 DB2 交互

• CLI/ODBC ：是嵌入式动态 SQL 的替代方案，与嵌入式 SQL 不同，它不需要主机变量或预编译器。应用程序可以在多种数据库上运行，而无需针对每个数据库进行编译。
• 游标 ：是应用程序用于指向有序行集中特定行的命名控制结构。
• 参数标记 ：用问号 (?) 表示，是 SQL 语句中的占位符，其值在语句执行时获取。
• ODBC/CLI 句柄 ：是指向变量的指针，用于在程序的不同部分之间传递变量的引用。
• SQL 执行结果代码 ：
  • SQL_SUCCESS ：命令成功。
  • SQL_SUCCESS_WITH_INFO ：命令成功，但返回警告。
  • SQL_INVALID_HANDLE ：无效句柄。
  • SQL_ERROR ：命令失败并返回错误。

5. 不同框架与 DB2 交互

5.1 ADO.NET 与 DB2 交互

• 数据访问组件 ：ADO.NET 中的数据访问依赖于两个组件： DataSet 和 Data Provider 。
  • DataSet ：是数据的断开连接的内存表示，可以看作是数据库相关部分的本地副本。 DataSet 保存在内存中，其中的数据可以独立于数据库进行操作和更新。使用完 DataSet 后，可以将更改保存回中央数据库进行更新。 DataSet 中的数据可以从任何有效的数据源（如 DB2）加载。
  • Data Provider ：负责提供和维护与数据库的连接。它是一组相关组件，共同工作以高效地提供数据。每个 Data Provider 由多个组件类组成。
• 运行 32 位 .NET 应用程序 ：可以在 64 位 Windows 实例上运行 32 位 .NET 应用程序，使用 32 位版本的 IBM Data Server Provider for .NET。要在 64 位计算机上获取 32 位的 IBM Data Server Provider for .NET，可以安装 32 位版本的 IBM Data Server Driver Package。
• 使用 IBM Database Add-Ins for Visual Studio ：从 http://www.ibm.com/db2/express/download.html 下载。安装 DB2 产品后，通过双击可执行文件 db2exc_vsai_xxx_WIN_x86.exe 安装，其中 xxx 表示与 DB2 服务器版本号匹配的版本号。

5.2 Ruby on Rails 与 DB2 交互

• Ruby on Rails 框架 ：是一个流行的 Web 应用开发框架，基于 MVC 架构，遵循 “约定优于配置” 和 “不要重复自己” 等原则，使开发人员能够快速交付优秀的应用程序。
• ibm_db 宝石 ：包含用于 DB2 的 Ruby 驱动和 Rails 适配器。可以使用以下命令进行安装： gem install ibm_db 。
• Rails 对 DB2 的支持 ：通过 ibm_db 宝石提供。该宝石包含一个用 C 编写的驱动，允许 Ruby 与 DB2 通信，以及一个用 Ruby 编写的适配器，使 ActiveRecord 能够与 DB2 一起工作。ActiveRecord 是将面向对象的类映射到关系表的 ORM 层。
• 配置文件 ：通过指定主机名、端口、用户 ID、密码、适配器名称等信息，可以配置与 DB2 数据库的连接。
• XML 数据访问 ：DB2 支持使用 XQuery，因此可以轻松访问 XML 文档中的任何数据。

5.3 PHP 与 DB2 交互

• 非持久连接和持久连接 ：
  • 非持久连接在每次 db2_close 操作后、连接资源设置为 NULL 或脚本结束时断开并释放连接资源。
  • 持久连接在 db2_close 操作或脚本退出后不会释放连接资源。当请求新连接时，PHP 会尝试重用具有相同凭证的连接。
• 连接池 ：通过重用之前建立的旧连接来减少新连接的创建，从而有助于提高数据库应用程序的性能。当连接持续时间较短时，连接池非常有用。
• 启用 PHP 支持 ：在 Apache HTTP Server 2.x 中启用 PHP 支持，可以在 httpd.conf 文件中添加以下行，其中 phpdir 指的是 PHP 安装目录：

LoadModule php5_module 'phpdir/php5apache2.dll'
AddType application/x-httpd-php .php
PHPIniDir 'phpdir'

• 确定配置文件路径 ：使用 php -i 命令并查找 php.ini 关键字来确定配置文件的路径。
• ibm_db2 扩展 API ：使将以前为 Unified ODBC 编写的应用程序进行移植变得几乎像在整个应用程序源代码中全局更改 “odbc_” 函数名称为 “db2_” 一样简单。

5.4 Perl 与 DB2 交互

• Perl 数据库接口 ：Perl Database Interface (DBI) 为 Perl 应用程序提供数据库接口。在后台，它会加载 DBD 驱动，而 DBD 驱动实际上是为数据库执行操作的组件。

DB2 应用开发中的常见问题与解决方法

1. 故障排除概述

当在使用 DB2 时遇到问题，可以参考以下故障排除步骤：

graph LR
    classDef startend fill:#F5EBFF,stroke:#BE8FED,stroke-width:2px;
    classDef process fill:#E5F6FF,stroke:#73A6FF,stroke-width:2px;
    classDef decision fill:#FFF6CC,stroke:#FFBC52,stroke-width:2px;

    A([遇到问题]):::startend --> B(执行 db2 ? <code>):::process
    B --> C(查看管理通知日志):::process
    C --> D(查看 db2diag.log):::process
    D --> E(搜索 APARs 或已知问题):::process
    E --> F(使用操作系统命令审查系统):::process
    F --> G(收集跟踪、转储、陷阱文件、核心文件并联系 IBM DB2 技术支持):::process
    G --> H([问题解决]):::startend

2. 错误代码信息获取

要获取关于收到的错误代码的更多信息，可以在命令编辑器输入区域输入以问号开头的代码，然后点击执行按钮。例如，如果你收到 SQL 错误代码 “-104”，以下所有示例都是等效的：
- db2 ? SQL0104N
- db2 ? SQL104N
- db2 ? SQL-0104
- db2 ? SQL-104
- db2 ? SQL-104N

3. SQLCODE 和 SQLSTATE

• SQLCODE ：每个 SQL 语句执行后都会收到一个 SQLCODE，其值的含义总结如下：
  • SQLCODE = 0 ：命令成功。
  • SQLCODE > 0 ：命令成功，但返回警告。
  • SQLCODE < 0 ：命令失败并返回错误。
• SQLSTATE ：是一个符合 ISO/ANSI SQL92 标准的五字符字符串。前两个字符称为 SQLSTATE 类代码：
  • 类代码为 00 表示命令成功。
  • 类代码为 01 表示警告。
  • 类代码为 02 表示未找到条件。
  • 其他类代码都被视为错误。

4. DB2 管理通知日志

DB2 管理通知日志提供了故障发生时的错误诊断信息。
- 日志位置 ：
- 在 Linux 和 UNIX 平台上，管理通知日志是一个名为 <instance name>.nfy 的文本文件（例如 “db2inst.nfy”）。
- 在 Windows 上，所有管理通知消息都写入 Windows 事件日志。
- 日志记录级别 ：通过 DBM 配置参数 notifylevel 可以指定要记录的信息级别：
- 0 ：不捕获管理通知消息（不推荐）。
- 1 ：致命或不可恢复的错误。
- 2 ：需要立即采取行动。
- 3 ：重要信息，无需立即采取行动（默认）。
- 4 ：信息性消息。

5. db2diag.log

db2diag.log 提供了比 DB2 管理通知日志更详细的信息，通常仅由 IBM DB2 技术支持人员或经验丰富的 DBA 使用。其中包含的信息有：
- 报告错误的 DB2 代码位置。
- 应用程序标识符，可用于将服务器和客户端的 db2diag.log 中与应用程序相关的条目进行匹配。
- 诊断消息（以 “DIA” 开头），解释错误的原因。
- 任何可用的支持数据，如 SQLCA 数据结构以及指向任何额外转储或陷阱文件位置的指针。

db2diag.log 的默认位置如下：
- 在 Windows（除 Vista 外）上： C:\Documents and Settings\All Users\Application Data\IBM\DB2\DB2COPY1\<instance name>
- 在 Windows Vista 上： C:\ProgramData\IBM\DB2\DB2COPY1\<instance name>
- 在 Linux/UNIX 上： /home/<instance_owner>/sqllib/db2dump

诊断文本的详细程度由 dbm cfg 配置参数 DIAGLEVEL 决定，范围是 0 到 4，其中 0 表示最不详细，4 表示最详细。默认级别是 3。

6. CLI 跟踪

对于 CLI、Java、PHP 和 Ruby on Rails 应用程序，可以通过更改应用程序运行所在服务器上的 db2cli.ini 文件来启用 CLI 跟踪功能。 db2cli.ini 文件中的典型条目如下：

[common]
trace=0
tracerefreshinterval=300
tracepathname=/path/to/writeable/directory
traceflush=1

低级别跟踪（ db2trc ）也可用，但通常仅对 DB2 技术支持人员有用。

7. DB2 缺陷和修复

有时遇到的问题可能是由 DB2 中的缺陷引起的。IBM 会定期发布修复包，其中包含对缺陷（APARs）的代码修复。修复包文档中包含了修复包中包含的修复列表。在开发新应用程序时，建议始终使用最新的修复包以受益于最新的修复。要查看当前的版本和修复包级别，可以从控制中心选择 “关于” 选项，或在命令窗口中输入 db2level 。需要注意的是，DB2 Express - C 不提供修复包和官方的 IBM DB2 技术支持，其修复会直接合并到镜像中，而不是作为修复包应用。

常见问题总结与应用建议

1. 不同语言与框架使用 DB2 的要点总结

语言/框架	关键要点
Python	使用 ibm_db 、 ibm_db_dbi 等驱动，可编写脚本访问数据库，执行 SQL 语句和调用存储过程有特定步骤和函数。
Java	JDBC 用于动态 SQL，SQLJ 用于嵌入式静态 SQL，有不同的驱动文件，SQLJ 迭代器和默认上下文有其作用。
C++	CLI/ODBC 是嵌入式动态 SQL 替代方案，有游标、参数标记、句柄和不同的 SQL 执行结果代码。
ADO.NET	依赖 DataSet 和 Data Provider 进行数据访问，可在 64 位 Windows 上运行 32 位应用，可安装相关插件。
Ruby on Rails	基于 MVC 架构，使用 ibm_db 宝石支持 DB2，可配置连接，能访问 XML 数据。
PHP	有非持久和持久连接，连接池可提高性能，可在 Apache 中启用支持， ibm_db2 扩展便于移植。
Perl	通过 Perl Database Interface (DBI) 提供数据库接口，加载 DBD 驱动执行操作。

2. 故障排除流程梳理

故障排除是使用 DB2 过程中的重要环节，整体流程如下：
1. 遇到问题后，首先执行 db2 ? <code> 命令获取错误代码相关信息。
2. 查看管理通知日志，了解故障发生时的基本诊断信息。
3. 进一步查看 db2diag.log ，获取更详细的错误信息。
4. 搜索 APARs 或已知问题，看是否有类似情况及解决方案。
5. 使用操作系统命令审查系统，排查系统层面可能的问题。
6. 收集跟踪、转储、陷阱文件、核心文件等信息，并联系 IBM DB2 技术支持解决问题。

以下是该流程的 mermaid 流程图：

graph LR
    classDef startend fill:#F5EBFF,stroke:#BE8FED,stroke-width:2px;
    classDef process fill:#E5F6FF,stroke:#73A6FF,stroke-width:2px;
    classDef decision fill:#FFF6CC,stroke:#FFBC52,stroke-width:2px;

    A([遇到问题]):::startend --> B(执行 db2 ? <code>):::process
    B --> C(查看管理通知日志):::process
    C --> D(查看 db2diag.log):::process
    D --> E(搜索 APARs 或已知问题):::process
    E --> F(使用操作系统命令审查系统):::process
    F --> G(收集跟踪、转储、陷阱文件、核心文件并联系 IBM DB2 技术支持):::process
    G --> H([问题解决]):::startend

3. 应用建议

• 开发新应用 ：使用 Python 时，根据具体需求选择合适的驱动。如果需要对 DB2 高级功能有良好支持，如 pureXML 和元数据访问，优先选择 ibm_db ；若希望遵循标准 Python 数据库 API 规范，可使用 ibm_db_dbi 。在开发过程中，按照执行 SQL 语句和调用存储过程的标准步骤进行操作，确保代码的正确性和高效性。
• 性能优化 ：对于频繁进行数据库操作的应用，考虑使用连接池技术，如 PHP 中的持久连接和连接池机制，可减少新连接的创建，提高应用性能。在 Java 应用中，合理选择 JDBC 驱动文件，根据项目需求确定使用 db2jcc.jar 还是 db2jcc4.jar 。
• 故障处理 ：在开发和使用 DB2 应用过程中，要熟悉故障排除流程。遇到问题时，按照从简单到复杂的顺序进行排查，先通过错误代码获取基本信息，再查看相关日志文件，逐步定位问题所在。同时，及时关注 IBM 发布的修复包，使用最新的修复包可避免因已知缺陷导致的问题。

总结

DB2 作为一款强大的数据库管理系统，在不同的编程语言和框架中都有广泛的应用。通过掌握 Python、Java、C++、ADO.NET、Ruby on Rails、PHP 和 Perl 等与 DB2 交互的方法，以及熟悉故障排除的流程和相关日志文件的使用，开发者可以更高效地开发和维护基于 DB2 的应用程序。同时，根据不同的应用场景和需求，合理选择驱动、优化性能和处理故障，能够确保应用的稳定性和高效性，为企业和用户提供更好的服务。希望本文所提供的信息能够帮助开发者更好地理解和使用 DB2 进行应用开发。