Базы данных – элементы, без которых трудно представить IT в 21 веке. Они встречаются не только в информационных технологиях, но и в других областях жизни человека. Могут выражаться различными способами и считываться самыми разными средствами.
Далее предстоит выяснить, какими могут быть базы данных. Нужно понять, что они вообще собой представляют, для чего используются, как обрабатываются и формируются. Предложенные сведения пригодятся как IT-специалистам, так и обычным ПК-пользователям. Акцент будет сделан на типах баз данных. В зависимости от этого момента будут меняться ключевые особенности БД.
Определение
Базы данных (БД, Database, DB) – совокупность данных, отражающая состояние объектов и их отношений в той или иной предметной области. Структурированный (упорядоченный) набор сведений.
Рассматриваемое понятие бывает проблематично трактовать. Оно имеет несколько определений – в зависимости от используемой предметной области. Вот самые распространенные примеры:
- представленная в объективной форме совокупность самостоятельных материалов (расчетов, отчетов, судебных решений, статей и так далее), систематизированных так, чтобы соответствующие «документы» могли быть найдены и обработаны при помощи ЭВМ;
- некоторое сочетание данных, организованных в соответствии с концептуальной структурой, способной описать характеристики соответствующей информации и имеющихся между ними отношений;
- набор перманентных (постоянно хранимых) материалов, используемых прикладными программными системами организации;
- набор логически связанной информации (с ее непосредственным описанием), используемый для удовлетворения потребностей компании.
Если описать базы данных простыми словами, то они представляют собой упорядоченный набор сведений, который хранится на устройстве. Обычно такая организация хранения материалов используется при работе с большими информационными объемами.
Чаще всего БД представляют собой электронные таблицы, которые имеют строки и столбцы. Они обладают определенными параметрами и свойствами.
Свойства БД
Базы данных удобно использовать, особенно при работе с большими информационными объемами. Такой результат получается за счет свойств, которыми наделены БД. К ним относят:
- Быстродействие. За счет баз данных можно спроектировать «хранилище» информации, позволяющее получать сведения «здесь и сейчас». Ожидать долгого отклика системы на посланный запрос не придется.
- Простое получение и обновление информации.
- Независимость структуры. Изменения в любом количестве и качестве информации не должны оказывать влияние на структуру БД. Соответствующие изменения также не должны касаться средств хранения и программного обеспечения.
- Стандартизация. Здесь ситуация будет точно такой же, как и в случае с независимой структурой: при обновлении программного обеспечения или СУБД (системы управления базами данных), БД не должна меняться.
- Безопасность. Рассматриваемая схема организации хранения информации является безопасной. Результат достигается за счет деления пользователей на категории и выдачи им прав и ограничений доступа. Все это помогает лучше взаимодействовать с имеющейся БД.
- Интегрированность. Данные в базе должны быть логически связаны друг с другом. Подобные связи отслеживаются при помощи табличных структур.
Также необходимо помнить, что БД, независимо от вида, поддерживают многопользовательское подключение. Это значит, что работать с рассматриваемыми «хранилищами информации» одновременно могут разные люди, причем удаленно.
Отличие от электронных таблиц
Базы данных тесно связаны с электронными таблицами. Некоторые пользователи считают, что это одинаковые понятия. Подобное заверение нельзя считать верным. Электронные таблицы отличаются от БД. Эту разницу должен понять каждый, кто планирует работать с СУБД и databases:
- Электронные таблицы создавались изначально как однопользовательские. У них поддерживается полный контроль для одного человека и ограниченный набор функций – для нескольких.
- Набор функций в электронных таблицах обычно маленький. Он позволяет осуществлять минимум действий и изменений.
- Работа в электронных таблицах рассчитана на небольшие информационные объемы.
В случае с БД работать позволено многим пользователям. Они смогут вносить изменения одновременно и независимо друг от друга. Электронная таблица подойдет для небольших структур данных, база – для масштабных объемов информации.
Типы
БД могут быть разными. Далее будут рассмотрены различные виды существующих баз данных. Соответствующая классификация позволит лучше понять, где и какой именно вариант BD применять.
Существуют различные способы деления БД. Пример – по форме представления. Здесь встречаются такие типы как:
- Фактографические. Информация в них представляется фактами об объектах предметной области как «параметр-значение».
- Документальные. Представляются полнотекстовыми документами.
- Мультимедийные. Информация отображается в качестве аудио, видео или графического контента. Пример – видео-хостинг Youtube.
По топологии хранения большинство БД делятся на такие типы, как:
- Локальные. Они размещаются в пределах одного и того же устройства.
- Распределительные. Размещаются на нескольких машинах/компьютерах.
По функциональному назначению существуют такие виды баз данных как:
- Справочно-информационные. Они в основном используются для изучения представленных материалов и чтения. Пример – сервис «Консультант Плюс».
- Операционные. Основная часть времени отводится на операции записи (добавление, изменение, удаление). Пример – 1C.
Классифицировать БД можно по степени доступности:
- Общедоступные. Это базы данных, которые открыты и доступны широкому кругу пользователей. Доступ к ним обычно бесплатный или условно-бесплатный. К соответствующей категории можно отнести различные веб-справочники.
- С ограниченным доступом. Доступ к соответствующим базам данных или ограничен, или является платным.
Это – основные разновидности БД, с которыми могут иметь дело как обычные пользователи, так и системные администраторы. Все они хранят данные, которые ранее были структурированы и записаны в объемные электронные таблицы.
Основные виды
Классифицировать электронные базы можно не только по предложенным критериям, но и по используемым в структурах моделям. Это – «основные базы данных». Такая классификация является «классической». Именно с ней сталкивается большинство специалистов. Далее каждый доступный вариант будет рассмотрен более подробно.
Иерархические
Простейшая структура информации. Она имеет древовидную схему. Здесь единый ствол будет порождать множество расходящихся ветвей. В такой базе данных информация структурируется по типу «родитель-потомок». Этот процесс напоминает вложенные друг в друга папки на компьютере: у каждой записи есть физическая связь только с одной предыдущей, а отношение «многие ко многим» не поддерживаются.
Выше – пример того, как может выглядеть иерархическая база данных. Каждая запись дерева здесь имеет хотя бы одного родителя. Пользователь будет получать доступ к информации за счет следования по структуре, всегда инициируемой из корня дерева или первого родителя.
Иерархические базы данных имеют ряд преимуществ:
- высокий уровень безопасности;
- простой граф представления;
- отношение «родитель-потомок», которое обеспечивает целостность имеющихся сведений;
- автоматическое изменение/обновление информации, если скорректированы данные в родительской таблице.
Недостатки у этого вида баз данных тоже есть. К ним относят:
- сложность работы с данными из-за жесткой иерархии;
- изменение структуры БД приведет к изменениям во всех прикладных программах, которые взаимодействуют с ней.
Недостатком станет также отсутствие поддержки отношений «один ко многим» и «многие ко многим».
Сетевые
Напоминают иерархические. Отличаются от предыдущего типа БД только тем, что у каждой записи может быть более одного родителя. Представляют такие базы не древовидный, а общий граф.
Выше – пример графа с рецептами некоторых кофейных напитков. Преимущества и недостатки у сетевых БД точно такие же, как и у иерархических.
Объектно-ориентированные
Это – постреляционная модель БД. Она будет включать в себя таблицы, но только ими не ограничивается. В соответствующих базах данных информация будет храниться в качестве некоторого набора объектов или программных компонентов многократного использования.
Здесь:
- состояние объекта будет описываться за счет атрибутов;
- поведение элемента характеризуется набором методов;
- объекты, у которых одинаковые атрибуты и методы, формируются в классы.
Разделить объектно-ориентированные базы можно на два вида:
- Мультимедийные. В них содержатся изображения и иные мультимедийные объекты. Такие возможности отсутствуют в других БД.
- Гипертекстовые. С их помощью любой объект сможет ссылаться на другой. Соответствующая опция полезна при организации множества разрозненных данных.
Преимуществом объектно-ориентированного «класса» информационных баз является совместимость с большим количеством data types. В одной БД получится хранить не только текст, но и видео, картинки, а также иные мультимедиа.
Недостатки тоже есть. К ним относят невозможность разграничения доступа пользователей к отдельным классам или объектам, а также недостаток опыта у обычных клиентов для взаимодействия с моделью.
Реляционные
Задумываясь над тем, какие типы баз данных существуют, необходимо запомнить реляционный «класс». Он является самым распространенным. Реляционные модели распределяют данные по таблицам. В каждом столбце указывается атрибут объекта, о котором идет речь. Атрибут также называют доменом. Конкретный атрибут или их комбинация может быть выбрана в качестве первичного ключа.
Реляционные БД поддерживают отношения «многие ко многим», «один ко многим». Любое изменение в нескольких таблицах базы данных окажет влияние на остальные электронные таблицы. За счет этого достигается соблюдение целостности данных во всех приложениях и копиях используемого «хранилища».
Реляционные БД используют для выполнения операций и действий SQL-запросы. Это значительно упрощает работу с информацией.
К преимуществам БД относят:
- обеспечение целостности огромных информационных объемов;
- доступ для нескольких сотрудников одновременно с возможностью настройки его уровней;
- использование SQL.
Ключевой недостаток при особо крупных информационных объемах – это занимаемая физическая память. У реляционных баз данных также отмечается относительно невысокая производительность, а обработка запросов более медленная, чем у остальных «классов» БД.
Нереляционные
Выясняя, какие существуют типы баз информации (данных), нужно также помнить о нереляционных моделях. Они обозначаются как NoSQL. Соответствующему типу «хранилищ» требуются отличные от SQL-запросы.
Они бывают разными:
- «Ключ-значение». Данные в таких базах сохраняются в качестве ключей. Для получения объекта требуется указать этот самый ключ. С помощью такой концепции часто хранятся сведения о состоянии объектов, представленные различными data types.
- Графы. Связи обозначаются узлами, ребрами и свойствами. Записи в таких базах данных могут включать в себя множество связанных свойств.
- Колоночные. Напоминают реляционный тип. В таких информационных базах данные хранятся таблицами, но структура колонок не имеет строгого регламентирования. Эти элементы могут объединяться в колоночные семейства с определенным форматом. Строки колоночных семейств поддерживают уникальные идентификаторы.
NoSQL БД – хранилища с высокой гибкостью, способные обрабатывать структурированные и неструктурированные сведения. Они легко масштабируются по мере увеличения информационных объемов, сохраняя производительность.
У NoSQL нет общепринятого стандарта, который помог бы определить правила и роли БД. Структура и языки запросов различаются в разных продуктах нереляционных баз.
NewSQL
NewSQL – базы данных, которые совмещают в себе реляционные модели, язык SQL и горизонтально масштабируемые распределенные БД. Им характерны такие черты как:
- горизонтальная масштабируемость;
- работа SQL;
- транзакционность;
- поддержка реляционной модели;
- большая производительность за счет новых «движков».
Соответствующий тип появился в 2010-х годах и сейчас является относительно новым. Он не слишком часто встречается на практике.
Теперь ясно, какие есть базы данных. Лучше работать с ними научат на дистанционных компьютерных курсах.
Прокачать навыки работы с базами данных можно на курсах Otus.
