Synchronizacja struktury bazy danych między aplikacjami

Każdy, kto kiedykolwiek tworzył aplikacje korzystające z bazy danych, prawdopodobnie napotkał problem aktualizacji struktury bazy danych podczas wdrażania i aktualizacji aplikacji.

Najczęstszym podejściem jest utworzenie zestawu skryptów SQL do modyfikacji struktury bazy danych z wersji na wersję. Oczywiście istnieją płatne narzędzia, ale nie zawsze rozwiązują one problem pełnej automatyzacji aktualizacji.

Technologia migracji, po raz pierwszy wprowadzona w Hibernate ORM i zaimplementowana w Linq, jest bardzo dobra i wygodna, ale zakłada strategię „najpierw kod” w celu opracowania struktury bazy danych, co jest bardzo pracochłonne w przypadku istniejących projektów, a użycie wyzwalaczy, procedur składowanych i funkcji w bazie danych sprawia, że przejście do strategii „najpierw kod” jest prawie niemożliwe.

Ten artykuł sugeruje alternatywne podejście do rozwiązania tego problemu – przechowywanie struktury referencyjnej bazy danych w pliku XML i automatyczne generowanie skryptu SQL na podstawie porównania referencji i istniejąca struktura. Zacznijmy więc…

Generowanie pliku XML ze strukturą bazy danych

Będziemy używać bazy danych DbSyncSample. Skrypt do tworzenia bazy danych jest pokazany poniżej.

USE [DbSyncSample]
GO
/****** Object:  Table [dbo].[Orders]    Script Date: 06/01/2017 10:37:43 ******/
SET ANSI_NULLS ON
GO
SET QUOTED_IDENTIFIER ON
GO
CREATE TABLE [dbo].[Orders](
	[Id] [int] IDENTITY(1,1) NOT NULL,
	[OrderNumber] [nvarchar](50) NULL,
	[OrderTime] [datetime] NULL,
	[TotalCost] [decimal](18, 2) NOT NULL,
 CONSTRAINT [PK_Orders] PRIMARY KEY CLUSTERED 
(
	[Id] ASC
)WITH (PAD_INDEX  = OFF, STATISTICS_NORECOMPUTE  = OFF, IGNORE_DUP_KEY = OFF, ALLOW_ROW_LOCKS  = ON, ALLOW_PAGE_LOCKS  = ON) ON [PRIMARY]
) ON [PRIMARY]
GO
CREATE NONCLUSTERED INDEX [IX_Orders_OrderNumber] ON [dbo].[Orders] 
(
	[OrderNumber] ASC
)WITH (PAD_INDEX  = OFF, STATISTICS_NORECOMPUTE  = OFF, SORT_IN_TEMPDB = OFF, IGNORE_DUP_KEY = OFF, DROP_EXISTING = OFF, ONLINE = OFF, ALLOW_ROW_LOCKS  = ON, ALLOW_PAGE_LOCKS  = ON) ON [PRIMARY]
GO
/****** Object:  Table [dbo].[Details]    Script Date: 06/01/2017 10:37:43 ******/
SET ANSI_NULLS ON
GO
SET QUOTED_IDENTIFIER ON
GO
CREATE TABLE [dbo].[Details](
	[Id] [int] IDENTITY(1,1) NOT NULL,
	[Descript] [nvarchar](150) NULL,
	[OrderId] [int] NULL,
	[Cost] [decimal](18, 2) NOT NULL,
 CONSTRAINT [PK_Details] PRIMARY KEY CLUSTERED 
(
	[Id] ASC
)WITH (PAD_INDEX  = OFF, STATISTICS_NORECOMPUTE  = OFF, IGNORE_DUP_KEY = OFF, ALLOW_ROW_LOCKS  = ON, ALLOW_PAGE_LOCKS  = ON) ON [PRIMARY]
) ON [PRIMARY]
GO
/****** Object:  Trigger [Details_Modify]    Script Date: 06/01/2017 10:37:43 ******/
SET ANSI_NULLS ON
GO
SET QUOTED_IDENTIFIER ON
GO
CREATE TRIGGER [dbo].[Details_Modify]
   ON  [dbo].[Details] 
   AFTER INSERT,UPDATE
AS 
BEGIN
	UPDATE Orders
	SET TotalCost = s.Total
	FROM (
		SELECT i.OrderId OId, SUM(d.Cost) Total
		FROM Details d
		JOIN inserted i ON d.OrderId=i.OrderId
		GROUP BY i.OrderId
	) s
	WHERE Id=s.OId
END
GO
/****** Object:  Trigger [Details_Delete]    Script Date: 06/01/2017 10:37:43 ******/
SET ANSI_NULLS ON
GO
SET QUOTED_IDENTIFIER ON
GO
CREATE TRIGGER [dbo].[Details_Delete]
   ON  [dbo].[Details] 
   AFTER DELETE
AS 
BEGIN
	UPDATE Orders
	SET TotalCost = s.Total
	FROM (
		SELECT i.OrderId OId, SUM(d.Cost) Total
		FROM Details d
		JOIN deleted i ON d.OrderId=i.OrderId
		GROUP BY i.OrderId
	) s
	WHERE Id=s.OId
END
GO
/****** Object:  Default [DF_Details_Cost]    Script Date: 06/01/2017 10:37:43 ******/
ALTER TABLE [dbo].[Details] ADD  CONSTRAINT [DF_Details_Cost]  DEFAULT ((0)) FOR [Cost]
GO
/****** Object:  Default [DF_Orders_TotalCost]    Script Date: 06/01/2017 10:37:43 ******/
ALTER TABLE [dbo].[Orders] ADD  CONSTRAINT [DF_Orders_TotalCost]  DEFAULT ((0)) FOR [TotalCost]
GO
/****** Object:  ForeignKey [FK_Details_Orders]    Script Date: 06/01/2017 10:37:43 ******/
ALTER TABLE [dbo].[Details]  WITH CHECK ADD  CONSTRAINT [FK_Details_Orders] FOREIGN KEY([OrderId])
REFERENCES [dbo].[Orders] ([Id])
GO
ALTER TABLE [dbo].[Details] CHECK CONSTRAINT [FK_Details_Orders]
GO

Utwórz aplikację konsolową i połącz z nią pakiet nuget Shed.DbSync.

Struktura bazy danych XML jest następująca:

class Program
    {
        private const string OrigConnString = "data source=.;initial catalog=FiocoKb;integrated security=True;MultipleActiveResultSets=True;App=EntityFramework";
        static void Main(string[] args)
        {
            // getting XML with the database structure
            var db = new Shed.DbSync.DataBase(OrigConnString);
            var xml = db.GetXml();
            File.WriteAllText("DbStructure.xml", xml);
        }
    }

Po uruchomieniu programu w pliku DbStructure.xml widzimy:

<?xml version="1.0"?>
<DataBase xmlns:xsi="https://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xmlns:xsd="https://www.w3.org/2001/XMLSchema">
  <Version>0</Version>
  <Tables>
    <Table Name="Orders" ObjectId="2137058649" ParentObjectId="0">
      <Columns>
        <Column Name="Id">
          <ColumnId>1</ColumnId>
          <Type>int</Type>
          <MaxLength>4</MaxLength>
          <IsNullable>false</IsNullable>
          <IsIdentity>true</IsIdentity>
          <IsComputed>false</IsComputed>
        </Column>
        <Column Name="OrderNumber">
          <ColumnId>2</ColumnId>
          <Type>nvarchar</Type>
          <MaxLength>100</MaxLength>
          <IsNullable>true</IsNullable>
          <IsIdentity>false</IsIdentity>
          <IsComputed>false</IsComputed>
        </Column>
        <Column Name="OrderTime">
          <ColumnId>3</ColumnId>
          <Type>datetime</Type>
          <MaxLength>8</MaxLength>
          <IsNullable>true</IsNullable>
          <IsIdentity>false</IsIdentity>
          <IsComputed>false</IsComputed>
        </Column>
        <Column Name="TotalCost">
          <ColumnId>4</ColumnId>
          <Type>decimal</Type>
          <MaxLength>9</MaxLength>
          <IsNullable>false</IsNullable>
          <IsIdentity>false</IsIdentity>
          <IsComputed>false</IsComputed>
        </Column>
      </Columns>
      <Indexes>
        <Index Name="PK_Orders">
          <IndexId>1</IndexId>
          <Type>CLUSTERED</Type>
          <IsUnique>true</IsUnique>
          <IsPrimaryKey>true</IsPrimaryKey>
          <IsUniqueConstraint>false</IsUniqueConstraint>
          <Columns>
            <IndexColumn>
              <TableColumnId>1</TableColumnId>
              <KeyOrdinal>1</KeyOrdinal>
              <IsDescendingKey>false</IsDescendingKey>
            </IndexColumn>
          </Columns>
        </Index>
        <Index Name="IX_Orders_OrderNumber">
          <IndexId>2</IndexId>
          <Type>NONCLUSTERED</Type>
          <IsUnique>false</IsUnique>
          <IsPrimaryKey>false</IsPrimaryKey>
          <IsUniqueConstraint>false</IsUniqueConstraint>
          <Columns>
            <IndexColumn>
              <TableColumnId>2</TableColumnId>
              <KeyOrdinal>1</KeyOrdinal>
              <IsDescendingKey>false</IsDescendingKey>
            </IndexColumn>
          </Columns>
        </Index>
      </Indexes>
      <PrimaryKey Name="PK_Orders" ObjectId="5575058" ParentObjectId="2137058649">
        <UniqueIndexId>1</UniqueIndexId>
      </PrimaryKey>
      <ForeignKeys />
      <Defaults>
        <Default Name="DF_Orders_TotalCost" ObjectId="69575286" ParentObjectId="2137058649">
          <ParentColumnId>4</ParentColumnId>
          <Definition>((0))</Definition>
        </Default>
      </Defaults>
    </Table>
    <Table Name="Details" ObjectId="85575343" ParentObjectId="0">
      <Columns>
        <Column Name="Id">
          <ColumnId>1</ColumnId>
          <Type>int</Type>
          <MaxLength>4</MaxLength>
          <IsNullable>false</IsNullable>
          <IsIdentity>true</IsIdentity>
          <IsComputed>false</IsComputed>
        </Column>
        <Column Name="Descript">
          <ColumnId>2</ColumnId>
          <Type>nvarchar</Type>
          <MaxLength>300</MaxLength>
          <IsNullable>true</IsNullable>
          <IsIdentity>false</IsIdentity>
          <IsComputed>false</IsComputed>
        </Column>
        <Column Name="OrderId">
          <ColumnId>3</ColumnId>
          <Type>int</Type>
          <MaxLength>4</MaxLength>
          <IsNullable>true</IsNullable>
          <IsIdentity>false</IsIdentity>
          <IsComputed>false</IsComputed>
        </Column>
        <Column Name="Cost">
          <ColumnId>4</ColumnId>
          <Type>decimal</Type>
          <MaxLength>9</MaxLength>
          <IsNullable>false</IsNullable>
          <IsIdentity>false</IsIdentity>
          <IsComputed>false</IsComputed>
        </Column>
      </Columns>
      <Indexes>
        <Index Name="PK_Details">
          <IndexId>1</IndexId>
          <Type>CLUSTERED</Type>
          <IsUnique>true</IsUnique>
          <IsPrimaryKey>true</IsPrimaryKey>
          <IsUniqueConstraint>false</IsUniqueConstraint>
          <Columns>
            <IndexColumn>
              <TableColumnId>1</TableColumnId>
              <KeyOrdinal>1</KeyOrdinal>
              <IsDescendingKey>false</IsDescendingKey>
            </IndexColumn>
          </Columns>
        </Index>
      </Indexes>
      <PrimaryKey Name="PK_Details" ObjectId="117575457" ParentObjectId="85575343">
        <UniqueIndexId>1</UniqueIndexId>
      </PrimaryKey>
      <ForeignKeys>
        <ForeignKey Name="FK_Details_Orders" ObjectId="149575571" ParentObjectId="85575343">
          <ReferenceTableId>2137058649</ReferenceTableId>
          <References>
            <Reference>
              <ColumnId>1</ColumnId>
              <ParentColumnId>3</ParentColumnId>
              <ReferenceColumnId>1</ReferenceColumnId>
            </Reference>
          </References>
          <DeleteAction>NO_ACTION</DeleteAction>
          <UpdateAction>NO_ACTION</UpdateAction>
        </ForeignKey>
      </ForeignKeys>
      <Defaults>
        <Default Name="DF_Details_Cost" ObjectId="101575400" ParentObjectId="85575343">
          <ParentColumnId>4</ParentColumnId>
          <Definition>((0))</Definition>
        </Default>
      </Defaults>
    </Table>
  </Tables>
  <Views />
  <ProgrammedObjects>
    <ProgObject Name="Details_Modify" ObjectId="165575628" ParentObjectId="0">
      <Definition>CREATE TRIGGER [dbo].[Details_Modify]
   ON  dbo.Details 
   AFTER INSERT,UPDATE
AS 
BEGIN
	UPDATE Orders
	SET TotalCost = s.Total
	FROM (
		SELECT i.OrderId OId, SUM(d.Cost) Total
		FROM Details d
		JOIN inserted i ON d.OrderId=i.OrderId
		GROUP BY i.OrderId
	) s
	WHERE Id=s.OId
END</Definition>
      <Type>SQL_TRIGGER</Type>
    </ProgObject>
    <ProgObject Name="Details_Delete" ObjectId="181575685" ParentObjectId="0">
      <Definition>CREATE TRIGGER [dbo].[Details_Delete]
   ON  dbo.Details 
   AFTER DELETE
AS 
BEGIN
	UPDATE Orders
	SET TotalCost = s.Total
	FROM (
		SELECT i.OrderId OId, SUM(d.Cost) Total
		FROM Details d
		JOIN deleted i ON d.OrderId=i.OrderId
		GROUP BY i.OrderId
	) s
	WHERE Id=s.OId
END</Definition>
      <Type>SQL_TRIGGER</Type>
    </ProgObject>
  </ProgrammedObjects>
</DataBase>

Wdrażanie/aktualizacja struktury bazy danych przy użyciu XML

Utwórz kolejną pustą bazę danych DbSyncSampleCopy, dodaj następujący kod do kodu programu konsoli:

 class Program
    {
        private const string OrigConnString = "data source=.;initial catalog=DbSyncSample;integrated security=True;MultipleActiveResultSets=True;App=EntityFramework";
        private const string TargetConnString = "data source=.;initial catalog=DbSyncSampleCopy;integrated security=True;MultipleActiveResultSets=True;App=EntityFramework";

        static void Main(string[] args)
        {
            //  getting XML with the structure of the reference database
            var dborig = new Shed.DbSync.DataBase(OrigConnString);
            var xml = dborig.GetXml();
            File.WriteAllText("DbStructure.xml", xml);

            //  if you need to clear the structure of the target database, use
            //  Shed.DbSync.DataBase.ClearDb(TargetConnString);

            //  update the structure of the target database
            var dbcopy = Shed.DbSync.DataBase.CreateFromXml(xml);
            dbcopy.UpdateDb(TargetConnString);
            //  in fact, you can use one line:
            //  dborig.UpdateDb(TargetConnString);
            //  create dbcopy only to demonstrate the creation of a database object from XML
        }
    }

Po uruchomieniu programu można sprawdzić, czy DbSyncSampleCopy ma teraz strukturę tabeli identyczną z referencyjną bazą danych. Zachęcamy do eksperymentowania ze zmianą struktury odniesienia i aktualizacją docelowej.

W scenariuszach testowych może być konieczne utworzenie testowej bazy danych za każdym razem od podstaw. W takim przypadku przydatne będzie użycie funkcji Shed.DbSync.DataBase.ClearDb(string connString).

Automatyczne śledzenie struktury bazy danych

Śledzenie struktury to osobna funkcja, którą należy wywołać przy starcie/restartowaniu aplikacji lub w innym miejscu na żądanie programisty.

static void SyncDb()
        {
            // autotracking of database structure
            Shed.DbSync.DataBase.Syncronize(OrigConnString, 
                @"Struct\DbStructure.xml",      //  path to the structure file
                @"Struct\Logs",                 //  path to synchronization log folder
                @"Struct\update_script.sql"     //  (optional) in case of defining this parameter
                                                //  the script generated for the database update  
                                                //  will be stored within it
            );
        }SCRIPT

Śledzenie odbywa się za pomocą parametru Version (tag) w XML. Scenariusz użycia procedury jest następujący:

Przypisz wersję do bazy danych. W Microsoft SQL Server Management Studio kliknij prawym przyciskiem myszy węzeł wymaganej bazy danych i wybierz Właściwości.
Następnie kliknij opcję Właściwości rozszerzone i dodaj właściwość Wersja o wartości 1 do tabeli właściwości. Z każdą kolejną modyfikacją struktury ta właściwość powinna być zwiększana o 1.
Po uruchomieniu aplikacji plik zostanie utworzony, jeśli nie ma pliku XML lub jego wersja jest mniejsza niż wersja bazy danych.
Jeśli wersja pliku XML jest większa niż wersja bazy danych, generowany i wykonywany jest skrypt aktualizujący bazę danych.
Jeśli podczas wykonywania skryptu wystąpią błędy, wszystkie zmiany zostaną wycofane.
Wyniki synchronizacji są zapisywane w pliku dziennika utworzonym w folderze określonym przez parametr logDitPath.
Jeśli określono parametr SqlScriptPath, tworzony jest plik ze skryptem z punktu 4.