Что такое СУБД

Содержание

• Как работают СУБД
• Для чего они нужны
• Виды СУБД
• Подробнее о NoSQL-системах
• Примеры современных СУБД

Чтобы говорить о системе управления базами данных (СУБД), необходимо начать с определения самой базы данных (БД).

База данных (БД) — это набор структурированных данных, предназначенный для хранения, обработки и изменения большого количества информации.

Когда количество строк и столбцов в таблице превышает сотни и тысячи, обрабатывать такую информацию очень сложно. Для решения этой задачи объемные данные разбиваются на несколько таблиц и связываются между собой. Так происходит превращение таблиц в базы данных.

База данных: что такое БД, для чего нужна, типы, свойства, примеры

Как работают базы данных, где они применяются и чем отличаются от СУБД

Точка Зрения от Bang Bang EducationСергей Медный

Система управления базами данных (СУБД) — это программное обеспечение, отвечающие за взаимодействие с данными: добавление, изменение, удаление, сортировку, проведение поиска и хранение.

СУБД связывают БД с пользователями, выполняющими запросы. Рассмотрим алгоритм действий, когда пользователь желает просмотреть ассортимент товаров на маркетплейсе.

1. Пользователь заходит на веб-сайт магазина и переходит к поиску товаров.
2. Он задает запрос на товары, которые его интересуют.
3. Веб-сайт отправляет его на сервер.
4. Сервер через СУБД вытягивает запрашиваемую информацию из БД и отправляет ее ответом обратно на сайт.
5. Веб-сайт отображает данные после обработки ответа сервера.

Как работают СУБД

СУБД состоит из ядра, языка запросов, подсистемы времени выполнения и внешних модулей.

1. Ядро управляет данными в оперативной памяти компьютера и помогает восстанавливать информацию в случае сбоев.
2. Язык запросов разрабатывает универсальный код, который можно использовать на разных платформах, и эффективно контролирует данные.
3. Подсистема времени выполнения отвечает за взаимодействие программы с базой данных.
4. Внешние модули расширяют возможности системы с помощью добавления новых функций.

Вместе эти компоненты работают синхронно, облегчают взаимодействие с информацией и делают использование СУБД менее сложным.

Для чего они нужны

СУБД нужны для того, чтобы:

• структурировать информацию
• применять всевозможные различные критерии для получения данных
• изменять информацию
• производить анализ данных
• интегрировать различные виды данных
• предотвращать доступ к данным извне

Именно функции системы управления БД предоставляют разработчикам инструменты для отслеживания модификаций в данных, в то время как БД являются лишь их хранилищем.

Виды СУБД

Виды систем управления базами данных можно классифицировать по ряду факторов:

• местоположение хранения БД
• методы хранения и обработки запросов
• язык запросов, используемый для взаимодействия с данными
• структура организации данных

Виды СУБД по местоположению хранения БД

Локальные БД хранят все элементы на одной машине, тогда как распределенные БД хранят элементы на нескольких взаимосвязанных компьютерах.

Современные типы СУБД отличаются гибкостью в отношении методов хранения данных, поскольку они могут работать как с локальными, так и с распределенными данными, что позволяет добавлять функции распределенного доступа для обновления системы.

Виды СУБД по методам хранения данных и обработки запросов

Клиент-серверные

Клиент-серверные СУБД функционируют по принципу «клиент-сервер». В этой архитектуре СУБД и БД находятся на сервере, а клиенты могут подключаться к БД с разных устройств, которые взаимодействуют с сервером. Благодаря этой архитектуре один сервер обслуживает множество клиентов, что обеспечивает эффективность и масштабируемость, поскольку клиенты получают только необходимые данные от сервера. Сервер является единственным контроллером доступа к данным, что гарантирует их безопасность и целостность. Клиенты могут использовать различные платформы и инструменты, независимо от платформы клиента.

Файл-серверные

Файл-серверные СУБД хранят информацию на сервере. Данные доступны через СУБД, установленную на пользовательском компьютере. Использовать можно только БД в пределах той же локальной сети, где находится сервер, и только определенные форматы файлов и языки программирования. Данные сильно нагружают локальную сеть, поскольку сервер передает полные наборы данных, а не их части. Отсутствует единый контроль доступа к данным.

Встраиваемые

Встраиваемые СУБД функционируют непосредственно на устройствах пользователей и не зависят от серверов, так как они встраиваются в приложения через библиотеки. Такие системы выделяются своей оперативностью и экономичным использованием памяти. Размер баз данных в таких системах часто бывает ограничен из-за меньшего объема памяти, доступного на локальных устройствах, по сравнению с серверными решениями. Встраиваемые СУБД используют особые языки запросов и предоставляют возможность выполнять запросы последовательно.

Виды СУБД по используемому языку запросов

SQL

Эти БД являются самыми распространенными и работают на языке структурированных запросов — SQL.

Включают в себя системы PostgreSQL, MySQL, SQLite и Oracle.

SQL: что это, зачем он нужен и где используют

Где используется язык программирования SQL, зачем он нужен и как работает

Точка Зрения от Bang Bang EducationСергей Медный

NoSQL

Такие типы БД называются нереляционными и работают с помощью языка запросов, разработанного на основе языков программирования.

Включают в себя системы MongoDB и Redis.

Виды СУБД по организации данных

Реляционные

Информация организована в табличном формате, где каждая строка отражает отдельный объект, а столбцы — характеристики этих объектов. Уникальные ключи, назначаемые записям, упрощают процесс идентификации и манипуляции данными.

Системы, использующие эту модель: MySQL, PostgreSQL и SQLite.

Ключ-значение

Каждому набору данных присвоен свой отдельный ключ, в то время как значение представляет собой информацию, связанную с этим ключом. Ключ является уникальным кодом для каждой записи, но значение не может быть определено для каждого ключа.

Системы, использующие эту модель: Redis, Memcached и etcd.

Документные

Данные хранятся в документах с организованным содержанием и уникальной структурой. Такие документы могут включать в себя журналы событий, архивные записи или списки. Документоориентированные СУБД, принадлежащие к категории NoSQL, отличаются своей эффективностью.

Системы, использующие эту модель: MongoDB, CouchDB, MarkLogic и eXist.

Графовые

Используются для хранения данных, которые представляются в виде графов: социальных сетей или систем рекомендаций.

Системы, использующие эту модель: Amazon Neptune, Neo4j и OrientDB.

Колоночные

Имеют структуру, сходную с реляционными системами управления базами данных, но информацию они организуют в колонках, каждая из которых соответствует таблице.

Системы, использующие эту модель: SAP IQ, Google Bigtable и Vertica.

Топ востребованных профессий в IT

Разобрались, за что отвечает каждый IT-специалист и какие навыки ему нужны для работы

Точка Зрения от Bang Bang EducationАнна Ибрагимова

Подробнее о NoSQL-системах

NoSQL-системы — это тип СУБД, который не использует реляционную модель и язык запросов SQL для взаимодействия с данными. NoSQL-системы быстро работают и просты в модификации.

NoSQL-системы идеально подходят для приложений, которые используют неструктурированные или полуструктурированные данные, такие как веб-сервисы, социальные сети и аналитика. SQL-системы лучше работают при обработке структурированных данных, где необходимо обеспечение безопасности и выполнение сложных запросов.

Ключ-значение

Такие системы хранят данные в виде ключей и значений: каждому значению соответствует ключ, но не каждому ключу — значение.

Примеры: Redis и DynamoDB.

Семейства столбцов

Такие системы позволяют использовать различные числа и типы столбцов для каждой строки в таблицах.

Примеры: Cassandra и HBase.

Графовые

Данные в таких системах представлены в виде графов: узлы и связи, имеющие уникальные свойства.

Примеры: OrientDB и Titan.

Документоориентированные

Предназначены для работы с документами в похожем на JSON формате BSON. Главная особенность таких систем заключается в том, что они хранят информацию в виде документов, которые имеют разную структуру.

Примеры: MongoDB, DocumentDB.

Примеры современных СУБД

PostgreSQL

Популярная СУБД с открытым кодом и продвинутыми функциями для обработки и хранения обширных наборов данных. Благодаря своей гибкости и масштабируемости PostgreSQL применяется во многих отраслях, включая IT-сферу, банковское дело и образование.

Эта СУБД обеспечивает безопасное хранение данных, их организацию и эффективное извлечение с помощью сложных запросов.

Возможности PostgreSQL:

1. Поддерживает SQL и некоторые NoSQL.
2. Может обрабатывать большие объемы и легко масштабироваться.
3. Имеет множество функций для защиты данных.
4. Дает возможность пользователям добавлять новые функции и типы данных, адаптируя систему под свои нужды.

Преимущества использования PostgreSQL:

1. Свободный доступ к исходному коду и возможность бесплатного использования и модификаций.
2. Постоянное совершенствование системы благодаря большому сообществу разработчиков.
3. Соответствие стандартам SQL, совместимость и надежность.

MySQL

Одна из наиболее востребованных СУБД с открытым кодом. Она используется при создании веб-приложений и служит фундаментом для многих бизнес-систем.

Как СУБД MySQL имеет полный набор инструментов для всестороннего управления данными, который позволяет систематизировать и обновлять их.

Возможности MySQL:

1. Легко устанавливается и используется, поэтому она доступна для широкого круга пользователей.
2. Система оптимизирована для обеспечения быстрой обработки запросов к базам данных, что критично для динамичных веб-сайтов.
3. MySQL предоставляет разнообразные средства для обеспечения безопасности данных.
4. СУБД может быть настроена для работы с разными объемами данных и нагрузками.

Преимущества использования MySQL:

1. Поддерживается большинством веб-хостингов и легко интегрируется с различными языками программирования.
2. Имеет большое сообщество разработчиков.

MySQL — это отличный выбор для тех, кто ищет простую в использовании и одновременно мощную СУБД для своих проектов.

Redis

Нереляционная СУБД, работающая в оперативной памяти и предназначенная для операций с высокой скоростью обработки. Идеально подходит для задач, где требуется мгновенный доступ к данным: для кеширования, управления сессиями, обработки сообщений в режиме реального времени и управления очередями.

Redis ускоряет работу веб-приложений, обрабатывает события в реальном времени в системах, где критична скорость доступа к данным, и обеспечивает быстрое сохранение и извлечение данных благодаря модели «ключ-значение».

Возможности Redis:

1. Выполняет все операции в оперативной памяти, что обеспечивает очень быструю работу с данными.
2. Поддерживает разнообразные типы данных и обладает широкими возможностями для их обработки.
3. Имеет функции для сохранности данных, включая репликацию и транзакции.
4. Легко масштабируется благодаря кластеризации.

Преимущества использования Redis:

1. Имеет активное сообщество разработчиков, благодаря чему постоянно развивается.
2. Может использоваться не только для хранения данных, но и для реализации различных систем их обработки.
3. Совместима с большинством языков программирования и платформ.

SQLite

Легковесная встраиваемая СУБД, которая идеально подходит для локального хранения данных и обладает простотой в управлении и интеграции.

SQLite часто используется в мобильных и десктопных приложениях, а также во встроенных системах, где необходима компактная и надежная база данных. Она помогает управлять структурированными данными: создавать, обращаться и управлять ими с минимальными требованиями к настройке.

Возможности SQLite:

1. Работает без сервера.
2. Занимает небольшое количество места и потребляет минимум системных ресурсов.
3. Легко встраивается в приложения и предоставляет простой API для взаимодействия.

Преимущества использования SQLite:

1. Легко перемещается между разными платформами благодаря своей портативности.
2. Не имеет лицензионных ограничений и доступна для использования на любых условиях.

MongoDB

Документоориентированная СУБД, предназначенная для управления разнообразными структурированными и неструктурированными данными, а также данными, которые часто изменяются.

СУБД MongoDB часто используется при разработке веб-платформ, аналитических систем, мобильных приложений и других сценариев, где основные потребности — это масштабируемость и производительность.

Возможности MongoDB:

1. Работает с разными форматами документов, что упрощает модификацию данных.
2. Поддерживает шардинг, что позволяет распределять данные по нескольким серверам.
3. Имеет встроенные механизмы репликации и восстановления, которые повышают устойчивость системы.

Преимущества использования MongoDB:

1. Благодаря производительности и масштабируемости отлично подходит для приложений с большим массивом данных.
2. Позволяет изменять структуры данных без необходимости предварительного планирования.
3. Постоянно совершенствуется и расширяет свои возможности благодаря поддержке сообщества.