База данных (БД) – это совокупность данных, хранимых в соответствии со схемой данных, управление которыми осуществляется в соответствии с правилами средств моделирования данных. Она представляет собой некоторый набор перманентной (постоянно хранимой) информации, используемой прикладными приложениями и их системами для той или иной деятельности. БД – это совместно используемое множество логически связанных данных и их описания, необходимые для удовлетворения информационных потребностей. Говоря простыми словами, – хранилище связанной между собой структурированной информации.
Для работы с БД необходимо использовать специальные системы управления. Они называются СУБД. Иногда приходится на протяжении длительного времени выбирать подходящую систему управления базами данных. Многое зависит от типа БД и ее ключевых особенностей.
Далее предстоит познакомиться с реляционными базами данных. Они являются самыми распространенными в цифровом пространстве. Необходимо выяснить, что такие базы собой представляют, где и для чего используются, какими преимуществами и недостатками обладают. Также предстоит рассмотреть другие типы БД, чтобы точно осознать разницу с реляционным видом информационных баз. Представленная ниже информация рассчитана на широкую публику. Она пригодится как IT-специалистам, так и обычным ПК-пользователям.
Виды БД
Базы данных могут быть разными. На текущий момент в IT используются следующие виды информационных хранилищ:
- иерархические;
- реляционные;
- нереляционные (NoSQL);
- документоориентированные;
- колоночные;
- графовые;
- объектно-ориентированные.
Каждая представленная модель имеет свои собственные области применения и ключевые особенности. Зная их, можно легко понять, что собой представляет реляционная база данных.
Иерархический тип
Иерархические базы обладают древовидной схемой. В ней единый ствол порождает множество расходящихся ветвей. Соответствующая структура подразумевает структуризацию информации по принципу «родитель-потомок».
У каждой записи в иерархических базах должен быть хотя бы один родитель. Пользователь сможет получить доступ к информации путем следования по структуре, которая всегда инициируется из корня древа или первого родителя. Схематично такой тип БД напоминает вложенные друг в друга папки на компьютере.
У иерархических баз предусматривается целостность данных за счет отношений «родитель-потомок». Каждое изменение, сделанное в родительской таблице, приведет к автоматическому обновлению в дочерней. Также такие БД являются максимально безопасными.
Из-за жесткой иерархии работа с информацией в иерархических базах значительно усложняется. Если «родитель» и «потомок» не связаны друг с другом, добавить новую запись в дочернюю таблицу становится более проблематично. Это случается из-за того, что ее предварительно необходимо внести в родительскую таблицу. А изменение структуры информационной базы приведет к изменениям во всех прикладных приложениях, работающих с ней.
Нереляционные базы
Нереляционные базы не будут использовать табличную схему строк и столбцов для хранения информации. Они могут обрабатывать неструктурированные данные. Вместо таблиц здесь применяются разнообразные модели. Они выбираются с учетом типа обрабатываемой информации.
Нереляционные базы данных не слишком сильно зависят от структуры. За счет этого они могут хранить достаточно большие объемы информации без потери гибкости, а также с легкостью масштабируя хранение и производительность.
NoSQL-базы имеют следующие преимущества:
- высокая гибкость;
- возможность обрабатывать как структурированные, так и неструктурированные данные;
- быстрая масштабируемость по мере увеличения количества информации с сохранением производительности.
NoSQL-базы могут испытывать трудности при обработке данных, требующих строгой согласованности во всем имеющемся информационном наборе. У них также отсутствует единый общепринятый стандарт, при помощи которого можно определить роли и правила БД.
Документоориентированный тип
Это модель базы данных, которая используется для управления так называемым документом: набором значений и информации объекта. Один такой документ может включать в себя данные, которые в реляционных базах данных распределяются по нескольким таблицам. Здесь не требуется, чтобы все документы обладали одной и той же структурой. Доступ к ним будет обеспечиваться при помощи так называемого ключа – уникального идентификатора.
Колоночный тип
Колоночные БД упорядочивают информацию по строкам и столбцам. Последние подразделяются на группы. Каждая из них включает в себя набор логически связанных столбцов, которые будут извлекаться или управляться как единое целое.
Графовый тип
Графовые базы подразделяют информацию на два типа:
- ребра;
- узлы.
В качестве узлов выступают разнообразные объекты, а ребра – это связи между ними, а также направления соответствующих связей.
С помощью графовых БД удается быстро и оперативно обрабатывать огромное количество данных со сложными связями.
Объектно-ориентированный тип
Объектно-ориентированные БД – это постреляционные модели баз данных. Они включают в свой состав разнообразные компоненты, в числе которых есть и таблицы. Информация в них хранится в качестве некоторого набора объектов или программных элементов многократного использования.
Объектно-ориентированные БД подразделяются на несколько типов:
- базы данных мультимедиа;
- базы данных гипертекста.
В первом случае предстоит иметь дело с мультимедийными данными. Их примером могут служить изображения. В случае с реляционными базами данных работа с соответствующим типом информации невозможна.
Во втором случае БД позволяет любым объектам ссылаться на любые другие объекты. Этот прием будет особо полезен для организации множества разрозненных данных. Для численного анализа такой вариант подходит плохо.
При помощи объектно-ориентированных БД удастся более точно моделировать «реальный мир», а также работать с объектами, трудно совместимыми с другими типами информационных баз. Они также дают возможность создавать новые типы данных из уже существующих, выделять общие свойства нескольких классов и формировать из них суперклассы для совместного использования с подклассами. Такие приемы позволяют уменьшить избыточность внутри системы.
Недостатком объектно-ориентированного типа БД можно считать недостаточный опыт у большинства пользователей при работе с ними. Также здесь нет универсальной модели данных и единого общепринятого языка запросов. Объектно-ориентированные БД не позволяют разграничивать пользовательский доступ к отдельным объектам или имеющимся классам.
Реляционные базы
Реляционные БД – это один из типов информационных хранилищ, который требует более детального рассмотрения. Они являются наиболее распространенными. В реляционных базах данных информация распределяется при помощи таблиц.
Каждый столбец таблицы служит атрибутом объекта. Примеры – цена, почтовый индекс, дата рождения человека. Атрибуты также называются доменами. Конкретный атрибут или их комбинация – это первичный ключ. Если на него ссылаются другие таблицы, он будет называться внешним.
Реляционные базы данных подразумевают поддержку нескольких моделей:
- один ко многим;
- многие ко многим.
Любое изменение в нескольких информационных таблицах окажет влияние на остальные таблицы в системе. За счет этой особенности реляционные БД сохраняют целостность данных во всех приложениях и копиях баз.
Работа с этим типом БД осуществляется при помощи стандартизированного языка запросов. Речь идет об SQL.
Преимущества и недостатки
Что такое реляционная база данных, понятно. У них, как и у других типов БД предусматриваются свои преимущества и недостатки. К преимуществам можно отнести:
- обеспечение целостности больших информационных объемов;
- предоставление доступа для нескольких сотрудников одновременно с возможностью настройки уровней доступа;
- наличие единого языка для управления информационными базами.
Недостатком можно считать то, что реляционные БД используют длительные и кратковременные блокировки для обеспечения целостности информации. Это влечет за собой задержку и недоступность данных на некоторое время.
Реляционные базы требуют большого объема физической памяти. У них не очень высокая производительность по сравнению с другими информационными хранилищами. Чем больше объем базы, тем медленнее будут обрабатываться запросы.
Особенности БД
Реляционные базы данных обладают рядом особенностей. К ним можно отнести такие моменты как:
- Модель данных определена заранее. Она является строго типизированной.
- Информация хранится в таблицах, которая включает в свой состав столбцы и строки.
- На пересечении каждого столбца и строки предусматривается лишь одно значение.
- Каждый столбец получает собственное имя. Он также предусматривает определенный тип, которому будут следовать значения всех строк в имеющемся столбце.
- Таблица может не иметь ни одной строки, но столбец в ней должен быть. Хотя бы один.
- Запросы к БД возвращают результат в виде таблиц.
Работать с реляционными базами данных сможет даже малоопытный пользователь. А язык запросов напоминает английский, поэтому освоить его не составит никакого труда.
Ключевые характеристики
Реляционная модель предусматривает несколько ключевых характеристик:
- Множество сущностей. Здесь используются объекты со строго определенным набором атрибутов. С их помощью они связываются друг с другом, формируют понятную и простую для восприятия структуру.
- Табличный формат. Он гарантирует высокий уровень структурированности с жесткими логическими связями. А еще – минимальную избыточность данных, их согласованность, целостность.
- Работа с SQL-языком. Он выступает в качестве стандартизированного средства общения пользователей с БД. Является формальным, благодаря чему легко и просто осваивается. SQL гарантирует точные результаты даже при сложных многоуровневых запросах.
- Масштабирование по вертикали. По мере накопления информации в реляционных базах данных ее обработка потребует больших аппаратных ресурсов, а также финансовых затрат.
- Масштабирование по горизонтали. Оно подразумевает распределение таблиц по множеству серверов. По мере роста системы появляются задержки обновления информации. Иногда нарушается целостность БД.
Реляционные базы данных способны обрабатывать только структурированные данные. К другой цифровой информации принципы реляционной модели применять нельзя.
Для чего используется
Реляционная база данных – наиболее распространенный тип информационных баз в мире. Им можно найти применение в любой области деятельности человека. Компании обычно используют их для обслуживания имеющихся информационных систем.
Соответствующий подход помогает:
- отслеживать торговые операции (транзакции) в Интернете;
- обрабатывать критически важные данные в банках;
- хранить и обслуживать картотеки на различных предприятиях;
- осуществлять учет в медицине и образовании.
Реляционные базы данных могут применяться везде, где приоритетами являются целостность и безопасность информации. А еще – там, где встречаются высокоструктурированные данные со строгой, предсказуемой и предопределенной схемой.
Примеры реляционных СУБД
Примерами систем управления реляционными базами данных можно считать:
- MySQL. Это открытая СУБД, которая была создана компанией Oracle. Она умеет обрабатывать данные с высокой скоростью. За использование MySQL не нужно платить. Изначально рассматриваемая СУБД разрабатывалась для обработки больших информационных объемов (в промышленных масштабах). Позже разработчики оценили ее бесплатное распространение и быстродействие, благодаря чему СУБД стала одной из самых удобных, простых и эффективных при работе с реляционными базами данных.
- SQLite. Эта СУБД является встраиваемой. Она поддерживает работу с подключаемыми библиотеками, а не с клиент-серверной моделью. Здесь можно применять большинство функций стандартного SQL-языка. Соответствующая СУБД встречается во всех смартфонах. С ее помощью на Android-устройствах осуществляется хранение медиафайлов и контактов.
- PostgreSQL. Более продвинутая СУБД для работы с реляционными базами данных. Это свободное объектно-реляционное программное обеспечение. Помимо стандартных типов информации тут предусматривается поддержка работы с финансовой информацией, XML и JSON, а также сетевыми адресами и геометрическими данными. СУБД способна создавать собственные информационные типы.
Это не исчерпывающий список СУБД для работы с реляционными базами данных. Они просто встречаются чаще всего на практике. Освоить данное программное обеспечение будет достаточно легко даже тем, кто раньше не имел дел с информационными базами. А использование соответствующего ПО поможет обеспечить эффективную работу с информацией.
Теперь понятно, что собой представляют реляционные базы данных. Где и для чего они применяются, тоже ясно. Научиться работать с реляционными базами данных помогут дистанционные компьютерные курсы. Они рассчитаны на срок от нескольких месяцев до года (в зависимости от выбранного направления). Помогают в сжатые сроки освоить любую IT-профессию или цифровую деятельность. Весь образовательный процесс сопровождается богатой практикой и формированием портфолио. В конце каждый получит электронный сертификат, подтверждающий приобретенные знания и навыки.
Хотите освоить современную IT-специальность? Огромный выбор курсов по востребованным IT-направлениям есть в Otus!
