Какие бывают базы данных sql
Перед тем как начать изучение SQL, давайте познакомимся с основными понятиями баз данных. Это поможет нам понять области применения SQL и его среду выполнения.
База данных — это набор данных, хранящихся в структурированном виде
По сути это просто хранилище неких сведений, не более того. Сами по себе базы данных не представляли бы интереса, если бы не было систем управления базами данных.
Система управления базами данных — это совокупность языковых и программных средств, которая осуществляет доступ к данным, позволяет их создавать, менять и удалять, обеспечивает безопасность данных и т.д.
Если говорить более простыми словами, то СУБД — это система, позволяющая создавать базы данных и манипулировать сведениями из них.
Простейшая схема работы с базой данных:
На данный момент рейтинг систем управления базами данных на основании db-engines имеет следующий вид:
- Oracle — реляционная СУБД
- MySQL — реляционная СУБД
- Microsoft SQL Server — реляционная СУБД
- PostgreSQL — реляционная СУБД
- MongoDB — документоориентированная СУБД
- Redis — хранилище по типу «ключ-значение»
- IBM Db2 — реляционная СУБД
- Elasticsearch — поисковой движок
- Microsoft Access — реляционная СУБД
- SQLite — реляционная СУБД
Можно обратить внимание, что 7 из 10 самых популярных СУБД — реляционные. Вы сделали правильный выбор изучать именно их ��.
Давайте проверим как мы усвоили тему, выберите правильное утверждение:
7 основных типов баз данных
В базах данных (БД) содержится упорядоченная информация, которой удобно пользоваться. Они делятся на разные типы — чтобы выбрать нужный, важно учесть, какие именно данные будут там храниться и по какому принципу будет удобнее всего работать с ними.
В целом нельзя сказать, что какие-то БД лучше других, — просто каждая из них подходит для решения каких-то определённых задач. Есть базы данных с открытым кодом, с возможностью масштабирования и с другими преимуществами. Лучше выбирать такие БД, которые вы сможете использовать именно так, как они задуманы.
Реляционные базы данных
Примеры — MySQL, Oracle DB, PostgreSQL. Это самый популярный тип БД, в которых информация хранится в виде таблиц. В строках находится описание каждого отдельного свойства объекта, а столбцы нужны для извлечения определённых свойств из строки. Таблицы могут быть взаимосвязаны.
Реляционная модель проста, но позволяет выполнить множество разных задач. Ею удобно пользоваться, если нужно связать элементы данных между собой и безопасно и надёжно управлять ими. Такие таблицы можно создать для хранения и обработки телефонных номеров пациентов, логинов и паролей пользователей, для отслеживания товарных запасов. При этом БД обеспечивает целостность данных в различных экземплярах базы в одно и то же время.
В реляционных БД есть поддержка SQL, а также индексация, которая позволяет быстрее находить нужные данные. Особый плюс таких баз — нормализация данных: они делятся на разные таблицы, поэтому исключены повторяющиеся или пустые ячейки. Транзакции реляционных БД соответствуют ACID — набору свойств, который гарантирует их надёжную обработку. Из минусов баз можно отметить относительно низкую скорость доступа к данным, плохую поддержку неструктурированных данных, сложность масштабирования и образование большого количества таблиц, из-за чего бывает трудно понять структуру данных.
Резидентные базы данных
Примеры — Redis, Apache Ignite, Tarantool. Сведения хранятся в оперативной памяти. Данные обрабатываются быстро, поэтому резидентные БД популярны там, где нужно обеспечить максимально короткое время отклика. Они помогают управлять телекоммуникационным оборудованием, проводить торги в онлайн-режиме или Real-Time обслуживание. Базы in-memory поддерживают и быстрое написание, и быстрое чтение. В основном они работают с записями «ключ-значение», но также могут работать со столбцами.
Чтобы при неожиданной перезагрузке не потерять данные, нужно сделать запись с предварительным журналированием на энергонезависимом устройстве. Это можно отнести к минусам базы in-memory — приходится вкладываться в дорогостоящие инфраструктурные решения, чтобы обеспечить бесперебойное питание. Также нужно постоянно копировать информацию на твёрдые носители. Ещё один недостаток БД — дорогое масштабирование.
Поисковые базы данных
Пример — Elastic. Этот тип БД нужен для получения сведений через фильтр. Искать можно по любому введённому значению, в том числе по отдельным словам. Можно пользоваться полнотекстовым поиском. Поисковые базы данных хорошо масштабируются и удобны для хранения журналов, объёмных текстовых значений.
Можно использовать поисковые БД для мониторинга оптимизации цен, обнаружения ошибок в приложении по бронированию билетов и решения множества других задач. В базе могут хранится миллиарды документов. Поиск осуществляется быстро. Минусы системы — плохая аналитическая поддержка и ограниченная возможность применения БД (можно использовать только для пакетных вставок).
Базы данных с широкими столбцами
Примеры — Cassandra, Google BigTable, HBase. БД с широкими столбцами могут запрашивать большие объёмы данных быстрее, чем обычные реляционные. Сведения хранятся в виде записей «ключ-значение» на жёстком диске или твёрдотельном накопителе. Базы данных с широкими столбцами позволяют выполнять быструю запись построчно и быстрое чтение по ключу.
БД хорошо масштабируются и подходят для организации магазинных каталогов, механизмов обнаружения мошенничества. Их удобно использовать для управления огромными объёмами информации на множестве общих серверов в распределённой системе. Недостатками базы данных считается то, что она работает в формате «ключ-значение» и не имеет поддержки аналитики.
Столбчатые базы данных
Примеры — Clickhouse, Vertica. В БД такого типа данные хранятся в столбцах, а не в строках. Получение доступа к содержимому осуществляется без помощи ключей. При использовании столбчатых баз данных используют пакетную вставку, чтобы можно было готовить информацию для быстрого чтения по столбцам. В столбчатых БД есть поддержка аналитики и возможность удобного масштабирования.
Такие базы данных используют там, где нужно запрашивать информацию по определёным столбцам, — в системах розничных продаж и финансовых транзакций. Основный минус у БД только один: она подходит только для пакетных вставок.
Документоориентированные базы данных
Примеры — CouchDB, Couchbase, MongoDB. Если в реляционных БД для извлечения данных нужно объединять таблицы, то в этих базах отлично хранится несвязанная информация в больших объёмах. Они поддерживают JSON. Для любого ключа можно создать сложное значение и сразу включить всю структуру данных в одну запись. Выборка по запросу может содержать части множества документов без их полной загрузки в оперативную память.
В документоориентированных базах нет привязки к схеме. Они подходят для OLTP и поддерживают сложные типы. Такие БД предпочитают использовать в системах управления содержимым, для поиска документов, в издательском деле. Три недостатка базы данных — отсутствие хорошей аналитической поддержки и поддержки транзакций, а также сложности с масштабированием.
Графовые базы данных
Примеры — OrientDB, Neo4j. Данные хранятся в виде графов, то есть моделей с узлами и связями. Они достаточно гибкие, с логичной структурой. Узлы служат для хранения сущностей данных, а рёбра — для хранения взаимосвязей между сущностями, которыми можно управлять.
Графовые БД применяют для решения задач в биоинформатике, а также для моделирования социальных сетей, чтобы хранить взаимосвязанную информацию о людях. Базы данных такого типа плохо поддаются масштабированию, а второй их недостаток — необходимость использовать особый язык запросов SPARQL, который отличается от SQL.
Определяем базу данных под свои задачи
Как мы уже говорили, всё зависит от задач, которые вы будете выполнять. Нужно определить, какими особенностями должна обладать ваша БД.
Отталкиваться нужно от следующих факторов:
- наличие аналитического доступа к БД;
- количество таблиц или записей, которые вы планируете хранить;
- необходимость использования столбцов;
- наличие возможности получить доступ к таблицам, которые отфильтрованы по столбцам или по строкам;
- необходимость писать или читать в режиме онлайн.
Всё, что вы хотели знать про базы данных: виды, особенности и примеры
Базы данных просто необходимы, когда имеешь дело с большими объемами данных. Однако выбрать конкретный вид базы данных уже непростая задача: реляционные базы данных, нереляционные базы данных или мультимодельные. Рассказываем, какие виды баз данных бывают и какие данные они могут хранить.
Команда is*hosting 18 фев 2023 4 мин
- Что такое база данных?
- Для чего нужны базы данных
- Виды баз данных
- Реляционные базы данных (SQL базы данных)
- Нереляционные базы данных (noSQL базы данных)
Объём информации неуклонно растет и требует упорядочивания. Каждый разработчик неизбежно приходит к необходимости создания базы данных. Будь то сайт, приложение или корпоративный проект — при росте пользователей без правильно выбранной базы данных не обойтись. К акие бывают базы данных мы расскажем в этой статье.
Что такое база данных?
База данных представляет набор сведений, которые каким-либо образом структурированы. Логика распределения данных в БД зависит от ее вида и задач проекта.
Наиболее часто встречающиеся сегодня базы данных можно увидеть в виде таблиц. Они и правда визуально похожи на электронные таблицы, которые мы делаем в Excel, но имеют фундаментальные отличия:
- Обычные электронные таблицы чаще всего однопользовательские, а если доступ к ним имеют несколько пользователей, то контроль и возможности ограничены. В базах данных такой проблемы нет: пользователи могут вносить изменения одновременно, независимо друг от друга и без ограничений.
- Объема хранимой информации в электронной таблице может быть достаточно лишь на некоторое время, если мы говорим о проектах. Базы данных же предусматривают работу с большими объемами данных и более широкие возможности внесения изменений.
Для управления базами данных используются СУБД (DBMS) — системы управления базами данных (Database Manager System). СУБД, как программное обеспечение, позволяет:
- создавать, редактировать и управлять БД;
- работать с БД одновременно нескольким пользователям;
- упростить работу с базами данных, включая отчетности, резервное копирование, базовые операции с БД и т.п.
Какие бывают СУБД: иерархические, сетевые, реляционные, объектно-ориентированные, объектно-реляционные, однако конкретные прримеры следует разделять по степени распределенности, способу доступа к БД и т.д.
Важным атрибутом управления БД является Structured Query Language (SQL) — язык структурированных запросов. Изначально этот язык был основой работы с базами данных, позволяя создавать таблицы в БД, добавлять, изменять и удалять записи в таблицах, проводить выборку данных и др. Со временем SQL стал сложнее и начал предлагать пользователям БД больше возможностей. Полное руководство по SQL можно найти здесь, а здесь гайд по стилю.
В определенный момент владельцы СУБД стали использовать диалекты SQL, которые отличались от первоначального стандарта. Сегодня ответственность за соблюдение норм лежит только на создателях разных СУБД.
Поскольку язык SQL используется в реляционных СУБД (о них мы рассказываем ниже), во второй половине 2000-х стали появляться noSQL-последователи. Они отказывались от реляционной модели, благодаря чему сегодня есть графовые, документные и другие виды БД.
Для чего нужны базы данных
Создание и развитие баз данных обусловлено в первую очередь необходимостью собирать, хранить и обрабатывать большое количество данных. В данном случае информацию необходимо структурировать, поскольку она будут регулярно использоваться и изменяться.
Обычные способы хранения данных не позволят управлять ими в мульти-пользовательском режиме без ограничений. Базы данных же решают эту проблему, предоставляя возможность сразу нескольким пользователям добавлять и изменять данные. При этом их операции никак не зависят друг от друга и, вследствие, не ограничены.
Хранение больших объемов информации часто связаны с коммерческими организациями, что требует соответствующий уровень безопасности. Информационная безопасность баз данных предполагает защиту от несанкционированного доступа, уничтожения информации, а также программных и аппаратных ошибок.
Виды баз данных
К лассификация баз данных некоторыми поимается именно как разделение на SQL БД и noSQL БД, хотя существуют и другие виды.
Даже сегодня можно встретить использование простейших видов баз данных. Например, в текстовом виде (в форматах txt, csv и др.).
Иерархические базы данных, которые можно представить как древовидную структуру, имеют между собой связи, но в ограниченном виде.
Сетевые базы данных уже могут иметь более сложные связи, однако ограничения все еще есть.
К более сложным и распространенным моделям данных относят реляционные, нереляционные и комбинированные.
Реляционные базы данных ( SQL базы данных )
Microsoft SQL Server, MySQL, PostgreSQL, MariaDB, SQLite, Oracle
Реляционная модель данных является одной из самых распространенных. Реляционная БД — это совокупность таблиц, связанных между собой. Строки таблицы содержат данные об одном объекте (например, клиенте, пользователе сайта, товаре), а в столбцах описываются характеристики этих объектов (например, электронный адрес клиента, код товара).
Особенностью реляционных баз данных является формирование четких взаимосвязей: внешних ключей (ссылки на другие таблицы), которые отвечают за отношения между таблицами всей БД. Благодаря данному подходу нормализации повышается целостность и минимизируется объем базы данных, а процесс масштабирования становится проще.
Например, добавляя в таблицу запись о новом товаре, мы можем сразу же связать его с определенной категорией товаров (продукты питания, бытовая техника и т.п.). Мы также можем добавлять и изменять категории. В данном случае у нового товара и определенной категории будут свои идентификаторы (например, определенный номер id_item и id_category).
Чтобы управлять реляционными базами данных используется язык SQL. СУБД предлагают пользователям удобный графический интерфейс, благодаря чему работа с БД становится гораздо проще, однако знание базовых запросов SQL необходимо.
Однако в структурированном подходе реляционных БД кроется их недостаток. Часто мы сталкиваемся с данными, которые трудно структурировать и внести в таблицу.
Нереляционные базы данных ( noSQL базы данных )
БД “ключ-значение” — простейший вид нереляционных баз данных. Они состоят из ключа и объекта данных. При этом есть возможность хранить разные типы данных под одним ключом, поиск и “выдача” данных достаточно быстрая благодаря адресному хранению.
Недостатками таких БД являются долгий поиск не по “ключу”, а по “значению”, а также невозможность быстрой аналитики и сбора статистики.
Графовые БД напоминают сетевые, но с более сильными связями, что делает их удобными, например, для социальных сетей. Они отличаются простотой внесения изменений, быстрой производительностью и наглядностью представления данных.
В отличие от реляционных БД, где в основе лежат строки, колоночная база даных использует столбцы (колонки). Так как вместо таблиц используются колоночные семейства, а каждая строка имеет свой набор свойств, есть возможность хранить в одном семействе данные с разной структурой.
OpenTSDB, Prometheus, InfluxDB, TimescaleDB
В БД временных рядов данные структурированы по группам в зависимости от временных меток. Здесь вы не сможете проводить сложную аналитику, но получите возможность обрабатывать постоянный поток данных.
Данный вид БД напоминает древовидную иерархию, где данные (документы) представлены в структурированных форматах (XML, JSON, BSON). Структура БД начинается с корневого узла, тогда листовые узлы содержат конечные данные. Поиск осуществляется по принципу “ключ-значение”, поэтому не подходит для сложных запросов.
Комбинированные базы данных
Подход NewSQL возник в начале 2010-х с целью совместить преимущества реляционных БД и NoSQL. Несмотря на высокие ресурсные требования и необходимость технических знаний, подобные базы данных обеспечивают высокие масштабируемость и производительность.
По словам аналитика Мэтью Аслета, который предложил термин NewSQL, подобные технологии необходимы организациям с критическими решениями: финансовый сектор, сфера здравоохранения и др.
Преимущество многомодельных БД, несомненно, является возможность использовать разные модели представления данных. В данном случае у пользователей есть возможность управлять информацией, находящейся в разных базах данных с разными подходами.
Так, можно проводить масштабирование, использовать разные типы данных и интегрировать их в структуру, не нарушая ее целостность.
Облачные БД
Отдельно хотелось выделить облачные базы данных, работающих при помощи облачных технологий. Пользователи устанавливают программное обеспечение на облачную инфраструктуру для развертывания базы данных. При этом нет ограничений по SQL или NoSQL видам БД.
Облачная база данных имеет более высокий уровень гибкости, а стоимость использования облачных мощностей зависит лишь от потраченных ресурсов. Некоторые провайдеры используют средства автоматизации, что снижает риск ошибок по вине человека (автономные базы данных). Благодаря машинному обучению, автоматизируются настройки, резервное копирование и другие элементы управления, которыми занимается администратор БД.
Как выбрать базу данных: рейтинг баз данных
Описанные виды баз данных дают широкий выбор для любого бизнеса, сайта, проекта или приложения. На что опираться, когда выбираешь базу данных:
- задача вашего проекта (управление данными сайта, приложения, аналитика или др.)
- в каком виде хранить информацию
- как структурировать информацию и получать к ней доступ
- объем данных, которые планируется загрузить в БД
Если вы хотите сделать выбор исходя из популярности среди других пользователей, на DB-Engines вы найдете рейтинг различных СУБД. Например, по состоянию на февраль2023 года в ТОП-5 вошли: Oracle, MySQL, Microsoft SQL Server, PostgreSQL и MongoDB.
Во времена повышенной важности больших объемов информации базы данных — необходимость. Благодаря разным подходам к моделям данных у коммерческих и некоммерческих организаций есть выбор СУБД. Вопрос выбора конкретной модели остается за тем, кто будет управлять БД, и задачами проекта.
Что такое реляционная база данных?
Реляционная база данных – это набор данных с предопределенными связями между ними. Эти данные организованны в виде набора таблиц, состоящих из столбцов и строк. В таблицах хранится информация об объектах, представленных в базе данных. В каждом столбце таблицы хранится определенный тип данных, в каждой ячейке – значение атрибута. Каждая стока таблицы представляет собой набор связанных значений, относящихся к одному объекту или сущности. Каждая строка в таблице может быть помечена уникальным идентификатором, называемым первичным ключом, а строки из нескольких таблиц могут быть связаны с помощью внешних ключей. К этим данным можно получить доступ многими способами, и при этом реорганизовывать таблицы БД не требуется.
Важные аспекты реляционных БД
SQL (Structured Query Language) – основной интерфейс работы с реляционными базами данных. SQL стал стандартом Национального института стандартов США (ANSI) в 1986 году. Стандарт ANSI SQL поддерживается всеми популярными ядрами реляционных БД. Некоторые из ядер также включают расширения стандарта ANSI SQL, поддерживающие специфичный для этих ядер функционал. SQL используется для добавления, обновления и удаления строк данных, извлечения наборов данных для обработки транзакций и аналитических приложений, а также для управления всеми аспектами работы базы данных.
Целостность данных
Целостность данных – это полнота, точность и единообразие данных. Для поддержания целостности данных в реляционных БД используется ряд инструментов. В их число входят первичные ключи, внешние ключи, ограничения «Not NULL», «Unique», «Default» и «Check». Эти ограничения целостности позволяют применять практические правила к данным в таблицах и гарантировать точность и надежность данных. Большинство ядер БД также поддерживает интеграцию пользовательского кода, который выполняется в ответ на определенные операции в БД.
Транзакция в базе данных – это один или несколько операторов SQL, выполненных в виде последовательности операций, представляющих собой единую логическую задачу. Транзакция представляет собой неделимое действие, то есть она должна быть выполнена как единое целое и либо должна быть записана в базу данных целиком, либо не должен быть записан ни один из ее компонентов. В терминологии реляционных баз данных транзакция завершается либо действием COMMIT, либо ROLLBACK. Каждая транзакция рассматривается как внутренне связный, надежный и независимый от других транзакций элемент.
Соответствие требованиям ACID
Для соблюдения целостности данных все транзакции в БД должны соответствовать требованиям ACID, то есть быть атомарными, единообразными, изолированными и надежными.
Атомарность – это условие, при котором либо транзакция успешно выполняется целиком, либо, если какая-либо из ее частей не выполняется, вся транзакция отменяется. Единообразие – это условие, при котором данные, записываемые в базу данных в рамках транзакции, должны соответствовать всем правилам и ограничениям, включая ограничения целостности, каскады и триггеры. Изолированность необходима для контроля над согласованностью и гарантирует базовую независимость каждой транзакции. Надежность подразумевает, что все внесенные в базу данных изменения на момент успешного завершения транзакции считаются постоянными.