Базы данных и СУБД — зачем нужны и как используются

Опубликовано 12.10.2021

Содержание:

• 1 Для чего используют базы данных
• 2 Как управлять базой данных. Понятие СУБД
• 3 Задачи, которые ставят перед БД
• 4 Типы баз данных
• 5 СУБД
  • 5.1 Самые популярные реляционные СУБД
    • 5.1.1 MySQL
    • 5.1.2 Oracle
    • 5.1.3 Microsoft SQL Server
  • 5.2 Наиболее распространенные нереляционные СУБД
    • 5.2.1 MongoDB
    • 5.2.2 Apache Cassandra
    • 5.2.3 Google Cloud BigTable
• 6 Сравнение SQL и NoSQL
• 7 Заключение

Для чего используют базы данных

Как понять, что для хранения и обработки конкретных данных нужна БД, а не привычный ресурс? Необходимо проанализировать сами сведения и цели их использования. Принимают во внимание 3 момента:

1. Что и для чего надо сохранить.
2. Как и в каком виде нужно содержать информацию.
3. Как получить доступ к хранящимся данным.

К примеру, программист делает сайт, где каждый желающий пользователь имеет возможность вести дневник наблюдения за погодой в месте проживания. Ежедневно наблюдатель вносит показания в разработанную форму. Позже он отслеживает изменение погодных условий и сравнивает сведения за несколько лет. Задача программиста — сохранение этих фактов и их обработка для того, чтобы наблюдатель смог произвести необходимые расчеты и сделать соответствующие выводы.

В этих целях и используют БД, благодаря которым возможно не только просматривать данные в таблице, но и анализировать их.

Как управлять базой данных. Понятие СУБД

База данных — массив общего пользования в информационной системе, где хранят структурированные сведения. Для управления программой существует особый софт. Он называется СУБД — система управления базами данных. Для удобства программисты и пользователи именуют базой данных всю хранящуюся информацию, СУБД и связанные с ними приложения.

Большинство БД представляют собой таблицы, в столбцах и строках которых размещены сведения. Пользователи управляют последними, изменяют их, упорядочивают, обновляют и контролируют. В основном данные вносят и запрашивают с помощью SQL — языка структурированных запросов (об этом позже).

Задачи, которые ставят перед БД

Работа крупных корпораций основана на использовании большого массива информации. Соответственно, сотрудники должны получать оперативные ответы даже на очень сложные запросы. Администраторы БД, в свою очередь, повышают производительность используемого софта, чтобы:

• эффективно управлять постоянно возрастающим объемом информации (от устройств, датчиков и других источников) и упорядочивать его;
• обеспечивать безопасность сведений, минимизируя возможность их утечки и хакерских атак;
• предоставлять пользователям легкий доступ к информации, чтобы они могли своевременно принимать важные решения;
• управлять и обслуживать БД — регулярно мониторить их на наличие сбоев и ошибок, проводить профилактические работы, обновлять ПО и исправлять возникающие проблемы;
• расширять возможности управления для развития бизнеса.

Чтобы своевременно решать все вышеперечисленные задачи, необходимо привлекать и обучать новых специалистов, т. к. БД становятся сложнее, а объемы рабочей информации возрастают.

Типы баз данных

Для сохранения и обработки сведений используют различные БД. Выбор конкретного варианта зависит от того, как определенная компания планирует использовать информацию. Среди множества продуктов сегодня в основном популярны реляционные SQL и нереляционные NoSQL. В первом случае СУБД оперативно и эффективно вносит сведения в строки и столбцы таблиц, структурируя их, и предоставляет к ним доступ. Второй вариант отлично справляется с хранением и обработкой неструктурированных либо слабоструктурированных сведений. Сейчас популярность NoSQL возрастает вместе с усложнением и распространением веб-приложений, а также более низкой производительностью и трудным масштабированием SQL-моделей.

Это основные из используемых сегодня баз данных. Другие варианты менее популярны и применяются для решения узкоспециализированных задач — финансовых, научных и других. Разработчики создают новые типы БД, внедряют облачные технологии, автоматизируют процессы. «На вооружение» поступают продукты с открытым исходным кодом, управляемые как SQL, так и NoSQL, облачные, многомодельные, автономные и другие варианты. 

СУБД

Система управления базами данных является встраиваемым модулем либо полнофункциональной программой. Ее задача — обработка информации, внесение ее в базу и предоставление доступа пользователям. Сегодня работают 2 модели. SQL-СУБД вносят данные в готовую схему, а NoSQL-СУБД формируют структуру во время работы со сведениями, исключая жесткие связи между ними. Такой подход позволяет экспериментировать с разными вариантами доступа.

Самые популярные реляционные СУБД

Для удобной работы с реляционными БД больше всего подойдут системы управления MySQL, Oracle и Microsoft SQL Server. Они строго отслеживают незыблемость структуры, представленной как комплекс таблиц с многочисленными полями и ячейками.

MySQL

Бесплатный софт от компании Oracle. Имеет открытый исходный код. Стабильно работает с любыми операционными системами, тщательно тестируя обновления перед тем, как внедрить их. Репликация базы на несколько узлов снижает нагрузку, при этом увеличивая доступность программы. При желании софт можно доработать самостоятельно либо найти в библиотеке готовые исправления.

Oracle

Oracle Database — частый выбор корпораций. Пользователям коммерческой версии часто предлагают грамотные обновления, круглосуточно оказывают техподдержку. Oracle работает с любыми ОС. Обладает серьезным преимуществом — способностью восстановить предыдущую версию БД.

Microsoft SQL Server

Microsoft SQL Server чаще других выбирают представители малого и среднего бизнеса. Работает только с ОС Windows и Linux. Обладает простым интерфейсом.

Наиболее распространенные нереляционные СУБД

Управлять нереляционными БД проще всего при помощи систем MongoDB, Apache Cassandra и Google Cloud BigTable. Это гибкие многофункциональные продукты, которые хранят всю информацию как единый целостный объект в одной базе. Сведения могут выглядеть и как одиночный объект, но при этом система обязательно обслужит все запросы.

MongoDB

MongoDB — бесплатная, но качественная программа, которую чаще других применяют для работы с NoSQL. Приложение позволяет изменять схемы данных во время работы, масштабироваться по горизонтали, обладает простым интерфейсом. Сегодня софт обладает высокой популярностью благодаря внедрению в решение глобальной облачной БД.

Apache Cassandra

Apache Cassandra — приложение, легко адаптируемое для решения любых задач, особенно масштабных проектов. Идентичность узлов позволяет быстро и удобно нарастить архитектуру БД. Программа гарантирует высокоскоростную запись, быстрое предоставление информации и безотказность действий. Восстановление и резервное копирование обеспечивает безопасность сведений.

Google Cloud BigTable

Google Cloud BigTable — разработка Google, быстрая и безотказная система. Репликация БД обеспечивает долговечность, стабильность и доступность приложения при сбоях. Особенности продукта позволяют отделить рабочую нагрузку, чтобы провести приоритетный анализ.

Сравнение SQL и NoSQL

Подавляющее большинство пользователей достаточно давно используют SQL-системы, доверяя их надежности. Наиболее распространена СУБД MySQL. Ниже приведем сравнение SQL и NoSQL, чтобы вы самостоятельно смогли сделать вывод и выбрать наилучший в вашей ситуации вариант.

	SQL	NoSQL
Работа с информацией	Строгое стандартизированное представление данных	Способность и свобода обработки любого вида сведений
Масштабируемость	Вертикальное масштабирование (увеличение объема системных ресурсов, затрачиваемых на работу с информацией)	Кроме вертикального, применяет и горизонтальное масштабирование
Техническая поддержка	Качественное решение проблем благодаря продолжительной жизни системы и накопленного за счет этого опыта	Молодость систем не позволяет оперативно исправлять возникающие ошибки и сбои
Формирование запросов	На основе стандартных методов с применением языка SQL	Каждая NoSQL-СУБД использует специфическую технологию
Хранение сведений и доступ к ним	Достаточно быстро, удобно и понятно	Часто необходимо детально изучить систему, чтобы облегчить работу, но NoSQL-СУБД продолжают стремительно совершенствоваться и постепенно завоевывают популярность
Надежность	Высокая, проверенная не одним годом существования	Тоже достаточно высокая, но пока вызывает меньше доверия

Как видим, SQL-системы просты, понятны и надежны, но и NoSQL в этом плане не отстают от них и стремятся если не перегнать, то хотя бы догнать по популярности.

Заключение

Из статьи вы получили простое и понятное представление о том, что такое базы данных, какие существуют типы и системы управления БД. Сравнили характеристики SQL-СУБД и NoSQL-СУБД. Если у вас остались вопросы, свяжитесь со специалистами компании «АйТиСпектр» и получите профессиональную консультацию и помощь системных администраторов. 

Насколько публикация полезна?

Нажмите на звезду, чтобы оценить!

Средняя оценка 5 / 5. Количество оценок: 1

Оценок пока нет. Поставьте оценку первым.

7 основных типов баз данных — Джино • Журнал

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.

Что такое базы данных и для чего они используются

Подробности

декабря 13, 2014

Просмотров: 43709

База данных представляет собой хранилище данных, в которых данные хранятся в организованном порядке.

Это облегчает функции, такие как извлечение, обновление и добавление новых данных. Базы данных имеют многочисленные применения и преимущества, когда речь идет о больших объемах, данных.

Знаете ли вы что?
«База данных Интеграция» привела к революции в бизнесе, ИТ, и образовательном секторе, предоставляя широкий спектр возможностей для управления и анализа данных.

 

Структура базы данных

Система базы данных состоит из следующих элементов:

Таблицы: Данные хранятся в строках (записи) и столбцах (поля).

Формы: Формы разработаны с целью ввода новых данных. Чтобы можно было легче и без ошибок добавлять информацию в базу данных через форму, а не вводить данные непосредственно в таблицу.

Запросы: Запросы написаны для извлечения строк и / или столбцов на основе заранее определенного состояния.

Наиболее известные базы данных это: MySQL, SAP, Oracle, IBM DB2 и т.д. СУБД или «система управления базы данных» используется в качестве интерфейса для связи между пользователем и базой данных.

 

Что такое базы данных и для где они используются?

Хранение данных / Вставка: Начальная фаза (перед вводом данных) включает в себя создание структуры данных, таких как таблицы (с необходимым количеством строк и столбцов). Затем данные вносят в эту структуру.

Восстановление данных: Базы данных используются, когда данные, которые будут храниться в большом количестве нуждаются в постоянном поиске. Это делает процесс извлечения конкретной информации проще.

Данные модификации / Updation: Статические данные не нуждаются в обновлении. Тем не менее, динамические данные нуждаются в постоянной модификации. Рассмотрим возраст сотрудников в организации. Она должна обновляться каждый год (периодическое обновление).

 

Пример

Рассмотрим развлекательный клуб, который имеет большое количество зарегистрированных людей. Секретарь должен постоянно отслеживать контактные данные всех зарегистрированных пользователей. Если эти записи хранятся в ряде технических описаний или списках, изменение деталей является трудоемкой задачей. Потому что, извлечение и модификация данных должна быть сделана во всех листах, содержащих эти записи в целях сохранения согласованности. Таким образом, целесообразно использовать четко определенную базу данных.

 

Преимущества баз данных

Емкость хранения: Базы данных хранят большее количество данных по сравнению с другими хранилищами данных. Малогабаритные данные можно вписаться в электронные таблицы или документы. Однако, когда дело доходит до тяжелых данных, базы данных являются лучшим выбором.

Ассоциация данных: записи данных из отдельных таблиц могут быть связаны. Это необходимо, когда определенный фрагмент данных существует в более чем одной таблице. Например, идентификаторы работников могут существовать в таких данных как «Заработная плата», а также «сотрудники». Связь имеет важное значение для того, чтобы иметь единые изменения в нескольких местах и ​​тех же данных.

Несколько пользователей: Разрешения могут быть предоставлены для множественного доступа к базе данных. Это позволяет одновременно нескольким (более одного) пользователям, получить доступ и манипулировать данными.

Удаление данных: Нежелательные требования данных для удаления из базы данных. В таких случаях, записи должны быть удалены из всех связанных таблиц, чтобы избежать каких-либо нарушений данных. Это гораздо проще для удаления записей из базы данных с помощью запросов или форм, а не из других источников данных, таких как таблицы.

Безопасность данных: Файлы данных, хранятся в безопасности, в большинстве случаев. Эта особенность гарантирует, что злоумышленники не получит незаконный доступ к данным, и что их качество поддерживается.

Импорт: Это еще один важный момент в использование баз данных. Он позволяет импортировать внешние объекты (данные из других баз данных). Импорт в основном делается для таблицы или запроса. При вводе, база данных создает копию импортируемого объекта.

Экспорт: В данном случае, таблицы или запросы импортируются другими базами данных.

Связи данных: Это делается для того, чтобы избежать создание копии объекта в базе. Ссылка определяется до требуемого объекта исходной базы данных.

Сортировки данных / Фильтрация: Фильтры могут быть применены к данным, которые имеют одинаковые значения данных. Примером одинаковых данных могут быть имена сотрудников организации с аналогичными фамилиями или именами. Аналогичным образом данные могут быть отсортированы как по возрастанию, так и по убыванию. Это помогает в просмотре или распечатки результатов в требуемом порядке.

Индексация базы данных: Большинство баз данных содержат индекс для хранимых данных, что в конечном итоге повышает время доступа. Тот факт, что линейный поиск данных занимает много времени, делает эту особенность наиболее популярной.

Непрерывные связанные изменения данных: Таблицы с общими данными могут быть связаны с ключами (первичный, вторичный, и т.д.). Ключи очень полезны, потому что изменение общей организации в одной таблице отражается также в связанных таблицах.

Снижает накладные расходы: Передача данных отнимает много времени. Транзакции с помощью запросов очень быстры, таким образом производя более быстрые результаты.

 

Базы данных упрощают весь смысл хранения и доступа к информации. Тем не менее, предусмотрительность необходима со стороны создателя базы данных, так, чтобы иметь наиболее эффективную базу данных.

Читайте также

Курсы для начинающих программистов не сделают вас разработчиком: вот почему

Важные вещи, которые следует учитывать перед разработкой мобильного приложения

Что такое алгоритм и блок-схема?

Что такое DevOps?

Что нового в HTML5? 9 элементов, которые вам нужно знать

Языки программирования высокого и низкого уровня: какие из них вам следует изучать

 

 

 

 

• Назад
• Вперёд

08. Что такое базы данных? — Информационная грамотность

Что такое библиотечная база данных? (видео)

Узнайте, какую информацию можно найти в библиотечных базах данных и когда их использовать для исследований

(видео CSU, продолжительность 1:52 мин.)

ЧТО ТАКОЕ БАЗЫ ДАННЫХ?

Базы данных представляют собой организованные наборы связанной информации или данных. Коллекции обычно охватывают определенную область исследований, такую ​​как история, биология или музыка. Большинство баз данных онлайн-библиотек состоят из письменных работ, опубликованных в журналах, журналах или газетах, но другие состоят из данных, изображений или специализированной информации, такой как правительственные документы.

Просмотрите наши базы данных по типу документа или по учебной единице .

КОГДА ИСПОЛЬЗОВАТЬ БАЗУ ДАННЫХ?

Вам следует использовать базу данных библиотеки, если вы:

• Ищете статьи в журнале, газете или научном журнале.
• Проведение научного исследования по заданию.
• Поиск информации по определенной теме.
• Поиск рецензируемых или профессионально отредактированных работ.

ЧТО СОДЕРЖИТСЯ В БИБЛИОТЕЧНОЙ БАЗЕ ДАННЫХ? (БЕСПЛАТНЫЙ ВЕБ ПРОТИВ БАЗ ДАННЫХ)

Большинство материалов в библиотечных базах данных либо прошли рецензирование, либо рецензировались профессиональным редактором. Посетите наше руководство по рецензированию , чтобы узнать больше. Однако информация и изображения в бесплатной сети (Интернет) могут быть размещены кем угодно, поскольку нет обязательного процесса проверки. Некоторые материалы в бесплатном Интернете могли быть проверены редактором, но большинство из них никогда не рецензировались.

Кроме того, может быть трудно найти то, что вам нужно, в Интернете с миллионами результатов. Базы данных библиотек ориентированы на определенную аудиторию, часто касаются конкретных тем, таких как сельское хозяйство или музыкальные записи, и собирают связанные материалы в одном месте. Это позволяет более эффективно искать.

В бесплатном Интернете вы можете найти актуальную информацию, начиная от сплетен о знаменитостях и заканчивая сатирой и мнениями. Но когда дело доходит до надежных фактических источников, историческая информация часто не бесплатна. Баз данных таких JSTOR может содержать как старую, так и текущую информацию; публикации могут вернуться к первому номеру журнала.

ДОСТУП К ИНФОРМАЦИИ

Большая часть научной информации не находится в свободном доступе. Бесплатная сеть обычно предоставляет только краткую информацию о цитировании основных документов, такую ​​как имя автора, дата публикации и название публикации. В то время как бесплатная сеть обычно ограничивает доступ к информации через платный доступ, базы данных библиотек часто содержат полные тексты материалов.

Библиотеки оплачивают годовую подписку, чтобы получить доступ к материалам через базы данных, дающие больше, чем просто цитаты. Многие базы данных библиотек содержат полный текст элемента; вы можете просматривать и загружать целые статьи, книги, статистические таблицы или изображения. Они также проверяют наличие альтернативных способов доступа к элементу, например к другим библиотечным базам данных. В качестве дополнительного бонуса библиотечные базы данных часто предлагают получить элемент через межбиблиотечный абонемент, если он не доступен немедленно.

ПРЕИМУЩЕСТВА БАЗ ДАННЫХ

Для многих людей поиск в Интернете является первым шагом к проведению любого исследования. Но Интернет может быстро перегрузить вас потоком информации. И нет никакой проверки на надежность.

БАЗЫ ДАННЫХ…	ПРЕИМУЩЕСТВА…
Специально для конкретных тем или аудиторий.	Исследования намного проще и экономят время.
Рецензировано экспертами или проверено профессиональными редакторами.	Высококачественная информация, более надежная.
Предоплата библиотеки через подписку.	Нет необходимости в платежах из кармана.
Доступен как в кампусе, так и за его пределами.	Доступ 24/7 из любого интернет-соединения.
В основном сборники статей и отчетов.	Обычно указывают типы литературы.
Часто специализированные.	Может включать газеты, журналы или главы книг.
Цитаты обычно сопровождаются аннотациями.	Предлагает краткий обзор базового документа.
Ссылка на каталог библиотеки для дальнейшего доступа.	Быстро проверьте, есть ли у библиотеки доступ, или отправьте запрос на межбиблиотечный абонемент, если у нас его нет.

ШИРОКИЙ ПРОТИВ. SPECIFIC

Большинство библиотечных баз данных предназначены для определенной аудитории, которая диктует тип материала в них. Academic Search Complete , например, охватывает научные журналы по академическим темам, и целевой аудиторией являются студенты бакалавриата. GreenFile , с другой стороны, предназначен для всех, от средней школы до докторских степеней, но фокусируется только на экологических проблемах.

Что такое базы данных? Определение, использование, примеры и типы

СОДЕРЖАНИЕ

• Введение
• Что такое базы данных?
• Сохранение данных в сравнении с временным хранилищем
• Взаимодействие с базами данных для управления вашими данными
• Какие обязанности несут базы данных?
• Альтернативы базам данных
• Для чего используются базы данных?
• Как разные роли работают с базами данных?
• Как разработчику работать с базами данных?
• Заключение
• Часто задаваемые вопросы

Введение

Базы данных являются важными компонентами многих современных приложений и инструментов. Как пользователь, вы можете ежедневно взаимодействовать с десятками или сотнями баз данных, посещая веб-сайты, используя приложения на своем телефоне или покупая товары в продуктовом магазине. Как разработчик, базы данных являются основным компонентом, используемым для сохранения данных после окончания срока службы вашего приложения. Но что такое базы данных и почему они так распространены?

В этой статье мы рассмотрим:

• что такое базы данных
• как они используются людьми и приложениями для отслеживания различных типов данных
• какие функции предлагают базы данных
• какие типы гарантий они предоставляют
• как они соотносятся с другими методами хранения данных

Наконец, мы обсудим, как приложения используют базы данных для хранения и извлечения данных для реализации сложной функциональности.

Что такое базы данных?

Базы данных — это логические структуры, используемые для организации и хранения данных для будущей обработки, поиска или оценки. В контексте компьютеров эти структуры почти всегда управляются приложением, называемым системой управления базами данных или СУБД . СУБД управляет выделенными файлами на диске компьютера и предоставляет логический интерфейс для пользователей и приложений.

Системы управления базами данных обычно предназначены для организации данных в соответствии с определенным шаблоном. Эти шаблоны, называемые типы баз данных или модели баз данных представляют собой логические и структурные основы, которые определяют, как отдельные части данных хранятся и управляются. Существует множество различных типов баз данных, каждый из которых имеет свои преимущества и ограничения. Реляционная модель , которая организует данные в таблицы с перекрестными ссылками, строки и столбцы, часто считается парадигмой по умолчанию.

СУБД могут сделать управляемые ими базы данных доступными с помощью различных средств, включая клиенты командной строки, API-интерфейсы, программные библиотеки и административные интерфейсы. По этим каналам данные могут вводиться в систему, систематизироваться по мере необходимости и возвращаться по запросу.

Сохранение данных по сравнению с временным хранилищем

Базы данных хранят данные либо на диске, либо в памяти.

Хранилище на диске обычно считается постоянным , что означает, что данные надежно сохраняются на потом, даже если приложение базы данных или сам компьютер перезагружается.

Напротив, память в оперативной памяти называется эфемерной или энергозависимой . Эфемерное хранилище не сохраняется после завершения работы приложения или системы. Преимущество баз данных в памяти заключается в том, что они обычно очень быстрые.

На практике во многих средах будет использоваться сочетание обоих этих типов систем, чтобы получить преимущества каждого типа. Для систем, допускающих новые записи на эфемерный уровень, этого можно добиться путем периодического сохранения эфемерных данных на диск. Другие системы используют хранящиеся в памяти копии постоянных данных только для чтения, чтобы ускорить доступ для чтения. Эти системы могут перезагружать данные из резервного хранилища в любое время, чтобы обновить свои данные.

Резервуар типа	Данные сохраняются после перезапуска?	Advantages	Examples
On disk	Yes	Data longevity	MySQL
In-memory	No	Operational speed	memcached

Interacting with databases для управления вашими данными

Хотя система базы данных заботится о том, как хранить данные на диске или в памяти, она также предоставляет интерфейс для пользователей или приложений. Интерфейсы для базы данных должны быть способны представлять операции, которые могут выполнять внешние стороны, и должны быть способны представлять все типы данных, поддерживаемые системой.

Согласно Википедии, базы данных обычно допускают следующие четыре типа взаимодействия:

• Определение данных : Создание, изменение и удаление определений структуры данных. Эти операции изменяют свойства, влияющие на то, как база данных будет принимать и хранить данные. Это более важно для некоторых типов баз данных, чем для других.
• Обновление : вставка, изменение и удаление данных в базе данных. Эти операции изменяют фактические данные, которыми управляют.
• Извлечение : Предоставление доступа к сохраненным данным. Данные могут быть извлечены как есть или часто могут быть отфильтрованы или преобразованы, чтобы преобразовать их в более полезный формат. Для этого многие системы баз данных понимают богатые языки запросов.
• Администрирование : Другие задачи, такие как управление пользователями, безопасность, мониторинг производительности и т. д., которые необходимы, но не связаны напрямую с самими данными.

Ниже мы рассмотрим их более подробно.

Определения данных управляют формой и структурой данных в системе

Создание и управление структурой, которую ваши данные будут принимать в базе данных, является важной частью управления базой данных. Это может помочь вам контролировать форму или структуру ваших данных до их загрузки в систему. Это также позволяет вам устанавливать ограничения, чтобы убедиться, что ваши данные соответствуют определенным параметрам.

В базах данных, которые работают с очень регулярными данными, такими как реляционные базы данных, эти определения часто называют базой данных 9.0197 схема . Схема базы данных — это строгое описание того, как данные должны быть отформатированы, чтобы их можно было принять в конкретной базе данных. Это охватывает конкретные поля, которые должны присутствовать в отдельных записях, а также требования к значениям, таким как тип данных, длина поля, минимальные или максимальные значения и т. д. Схема базы данных является одним из наиболее важных инструментов, на которые должен влиять владелец базы данных и контролировать данные, которые будут храниться в системе.

Системы управления базами данных, в которых гибкость важнее регулярности, часто называют базы данных без схемы . Хотя кажется, что данные, хранящиеся в этих базах данных, не имеют структуры, обычно это не так. Вместо этого структура базы данных определяется самими данными, а также знанием и отношением приложения к данным. База данных обычно по-прежнему придерживается структуры, но система управления базами данных менее вовлечена в обеспечение соблюдения ограничений. Это выбор дизайна, который имеет преимущества и недостатки в зависимости от ситуации.

Обновления данных для приема, изменения и удаления данных из системы

Обновления данных включают любую операцию, которая:

• Вводит новые данные в систему
• Изменяет существующие записи
• Удаляет записи из базы данных

Эти возможности важны для любой базы данных и во многих случаях составляют большинство действий, которые обрабатывает система баз данных. Эти типы действий — операции, которые вызывают изменения данных в системе — в совокупности известны как запись операций.

Действия по записи важны для любого источника данных, который со временем будет меняться. Даже удаление данных, разрушительное действие, считается операцией записи, поскольку оно изменяет данные в системе.

Поскольку операции записи могут изменять данные, эти действия потенциально опасны. Большинство администраторов баз данных настраивают свои системы на ограничение операций записи определенными процессами приложений, чтобы свести к минимуму вероятность случайного или злонамеренного искажения данных. Например, для анализа данных, который использует существующие данные для ответа на вопросы о производительности веб-сайта или поведении посетителей, требуется только разрешение на чтение. С другой стороны, та часть приложения, которая записывает заказы пользователя, должна иметь возможность записывать новые данные в базу данных.

Хранение данных не очень полезно, если у вас нет способа получить их, когда они вам понадобятся. Поскольку возврат данных не влияет ни на какую информацию, хранящуюся в настоящее время в базе данных, эти действия называются операциями чтения . Операции чтения — это основной способ сбора данных, уже хранящихся в базе данных.

Системы управления базами данных почти всегда имеют простой способ доступа к данным с помощью уникального идентификатора, часто называемого первичным ключом . Это позволяет получить доступ к любой записи, предоставив ключ.

Многие системы также имеют сложные методы запроса к базе данных для возврата наборов данных, соответствующих определенным критериям, или частичной информации о записях. Этот тип гибкости запросов помогает системе управления базами данных работать как процессор данных в дополнение к ее базовым возможностям хранения данных. Создавая специальные запросы, пользователи могут предлагать системе баз данных возвращать только ту информацию, которая им требуется. Эта функция часто используется в сочетании с операциями записи для поиска и изменения конкретной записи по ее свойствам.

Администрирование системы баз данных для бесперебойной работы

Последняя категория действий, которые часто поддерживаются базами данных, — административные функции. Это широкий, общий класс действий, который помогает поддерживать среду базы данных, не влияя непосредственно на сами данные. В эту группу могут входить следующие элементы:

• Управление пользователями, разрешениями, аутентификацией и авторизацией
• Настройка и обслуживание резервных копий
• Настройка резервного носителя для хранения
• Управление репликацией и другие аспекты масштабирования
• Предоставление вариантов оперативного и автономного восстановления

Этот набор действий соответствует основным административным проблемам, характерным для любого современного приложения.

Административные операции могут не занимать центральное место в основных функциях управления данными, но эти возможности часто выделяют аналогичные системы управления базами данных. Возможность легко создавать резервные копии и восстанавливать данные, реализовывать управление пользователями, которое подключается к существующим системам, или масштабировать базу данных в соответствии со спросом — все это важные функции для работы в производственной среде. Базы данных, которые не уделяют внимания этим областям, часто с трудом находят применение в реальных средах.

Какие обязанности у баз данных?

Учитывая приведенное выше описание, как мы можем обобщить основные обязанности баз данных? Ответ во многом зависит от типа используемой базы данных и требований ваших приложений. Тем не менее, существует общий набор обязанностей, которые стремятся обеспечить все базы данных.

Защита целостности данных путем достоверной записи и восстановления

Целостность данных является фундаментальным требованием системы баз данных, независимо от ее назначения или конструкции. Данные, загруженные в базу данных, должны иметь возможность надежного извлечения без непредвиденных изменений, манипуляций или стирания. Это требует надежных методов загрузки и извлечения данных, а также сериализации и десериализации данных, необходимых для их хранения на физическом носителе.

Базы данных часто полагаются на функции проверки данных по мере их записи или извлечения, такие как контрольная сумма, или для защиты от проблем, вызванных неожиданными завершениями работы, например с использованием таких методов, как журналы с опережающей записью. Целостность данных становится более сложной задачей, чем более распределено хранилище данных, поскольку каждая часть системы должна отражать текущее желаемое состояние каждого элемента данных. Это часто достигается более надежными требованиями и ответами от нескольких участников всякий раз, когда данные в системе изменяются.

Производительность, соответствующая требованиям среды развертывания.

Базы данных должны работать адекватно, чтобы быть полезными. Требуемые характеристики производительности в значительной степени зависят от конкретных требований ваших приложений. Каждая среда имеет уникальный баланс запросов на чтение и запись, и вам придется решить, что означает приемлемая производительность для обеих этих категорий.

Базы данных обычно лучше выполняют определенные типы операций, чем другие. Характеристики операционной производительности часто являются отражением типа используемой базы данных, схемы или структуры данных и самой операции. В некоторых случаях такие функции, как индексация , которая создает альтернативное оптимизированное по производительности хранилище часто используемых данных, может обеспечить более быстрое извлечение этих элементов. В других случаях база данных может просто не подходить для запрашиваемых шаблонов доступа. Это следует учитывать при принятии решения о том, какой тип базы данных вам нужен.

Настройка процессов для обеспечения безопасного одновременного доступа

Хотя это не является строгим требованием, на практике базы данных должны разрешать одновременный доступ. Это означает, что несколько сторон должны иметь возможность работать с базой данных одновременно. Записи должны быть доступны для чтения любому количеству пользователей одновременно и записи, если в данный момент они не заблокированы другим пользователем.

Параллельный доступ обычно означает, что база данных должна реализовать некоторые другие фундаментальные функции, такие как учетные записи пользователей, система разрешений и механизмы аутентификации и авторизации. Он также должен разработать стратегии для предотвращения попыток нескольких пользователей одновременно манипулировать одними и теми же данными. Блокировка записей и транзакций часто реализуются для решения этих проблем.

Извлечение данных по отдельности или в совокупности

Одной из основных функций базы данных является возможность извлечения данных по запросу. Запросы могут быть для отдельных фрагментов данных, связанных с одной записью, или они могут включать в себя получение данных, найденных во многих разных записях. Оба эти случая должны быть возможны в большинстве систем.

В большинстве баз данных некоторый уровень обработки данных обеспечивается самой базой данных во время извлечения. Это могут быть следующие типы операций:

• Поиск по критериям
• Фильтрация и соблюдение ограничений
• Извлечение конкретных полей
• Усреднение, сортировка и т. д.

формат, который был бы наиболее полезным.

Альтернативы базам данных

Прежде чем мы двинемся дальше, мы должны кратко рассмотреть, какие у вас есть варианты, если вы не используете базу данных.

Большинство методов, которые хранят данные, могут быть классифицированы как базы данных. Несколько исключений включают следующее.

Локальная память или временные файловые системы

Иногда приложения создают данные, которые бесполезны или важны только для жизненного цикла приложения. В этих случаях вы можете сохранить эти данные в памяти или выгрузить их во временную файловую систему, поскольку они вам не понадобятся после выхода из приложения. В случаях, когда данные никогда не пригодятся, вы можете полностью отключить вывод или записать его в /dev/null .

Сериализация данных приложения непосредственно в локальную файловую систему

Другой случай, когда база данных может не потребоваться, — это когда небольшой объем данных может быть сериализован и десериализован напрямую. Это практично только для небольших объемов данных с предсказуемым шаблоном использования, который не требует много параллелизма, если он вообще есть. Это плохо масштабируется, но может быть полезно в некоторых случаях, например для вывода информации локального журнала.

Хранение файловоподобных объектов непосредственно на диске или в хранилище объектов

Иногда данные из приложений могут быть записаны непосредственно на диск или в альтернативное хранилище вместо сохранения в базе данных. Например, если данные уже организованы в файловом формате, таком как изображение или аудиофайл, и не требуют дополнительных метаданных, может быть проще всего сохранить их непосредственно на диск или в специальное хранилище объектов.

Для чего используются базы данных?

Почти все приложения и веб-сайты, которые не являются полностью статичными, полагаются на базу данных где-то в своей среде. Основное назначение базы данных часто диктует тип используемой базы данных, хранимых данных и используемых шаблонов доступа. Часто развертываются несколько систем баз данных для обработки разных типов данных с разными требованиями. Некоторые базы данных достаточно гибки, чтобы выполнять несколько ролей в зависимости от характера различных наборов данных.

Давайте рассмотрим пример, чтобы обсудить точки соприкосновения типичного веб-приложения с базами данных. Мы представим, что приложение содержит базовую витрину и продает товары, которые оно отслеживает в инвентаре.

Хранение и обработка данных сайта

Одним из основных применений баз данных является хранение и обработка данных, связанных с сайтом. Эти элементы влияют на то, как организована информация на сайте, и во многих случаях составляют большую часть «контента» сайта.

В примере приложения, упомянутом выше, база данных будет содержать большую часть содержимого сайта, включая информацию о продуктах, сведения об инвентаризации и информацию о профилях пользователей. Это означает, что к базе данных или некоторому промежуточному кэшу будут обращаться каждый раз, когда необходимо отобразить список продуктов, страницу сведений о продукте или профиль пользователя.

База данных также будет задействована при отображении текущих и прошлых заказов, расчете стоимости доставки и применении скидок путем проверки кодов скидок или расчета частых вознаграждений клиентов. Наш пример сайта будет использовать систему базы данных для правильного формирования заказов путем объединения информации о продукте, запасах и информации о пользователе. Составная информация, записанная в заказе, будет снова храниться в базе данных для отслеживания обработки заказа, разрешения возврата, отмены или изменения заказов или улучшения поддержки клиентов.

Анализ информации для принятия лучших решений

Действия последней категории были связаны с основными функциями веб-сайта. Хотя они очень важны для обработки требований к данным прикладного уровня, они не представляют всей картины.

Как только ваше веб-приложение начнет регистрировать пользователей и обрабатывать заказы, вы, вероятно, захотите иметь возможность отвечать на подробные вопросы о том, как продаются различные продукты, кто ваши самые прибыльные пользователи и какие факторы влияют на ваши продажи. Это аналитические вопросы, которые можно запустить в любое время, чтобы собрать актуальную информацию о тенденциях и производительности вашей организации.

Эти типы операций часто называют бизнес-аналитикой или аналитикой . Вместе они помогают организациям понять, что произошло в прошлом, и внести осознанные изменения. Системы баз данных хранят большую часть данных, используемых во время этих процессов, и должны предоставлять соответствующие инструменты или возможности запросов, чтобы отвечать на вопросы об этом.

В нашем примере приложения базы данных можно запрашивать, чтобы получить ответы на вопросы о тенденциях в отношении продуктов, регистрационных номерах пользователей, о том, в какие штаты мы отправляем товары чаще всего, или о том, кто является нашими самыми лояльными пользователями. Эти относительно простые запросы можно использовать для составления более сложных вопросов, чтобы лучше понять и контролировать факторы, влияющие на производительность продукта.

Управление конфигурацией программного обеспечения

Некоторые типы баз данных используются в качестве репозиториев для значений конфигурации для другого программного обеспечения в сети. Они служат центральным источником достоверной информации о значениях конфигурации в сети. При запуске новых служб они настраиваются на проверку значений определенных ключей по сетевому адресу базы данных конфигурации. Это позволяет хранить всю информацию, необходимую для начальной загрузки служб, в одном месте.

После начальной загрузки приложения можно настроить для отслеживания изменений ключей, связанных с их конфигурацией. Если обнаружено изменение, приложение может перенастроить себя для использования новой конфигурации. Этот процесс иногда управляется процессом управления, который развертывает новые значения с течением времени, отключая старые службы по мере появления новых, изменяя активную конфигурацию с течением времени для поддержания доступности.

Наше приложение может использовать этот тип базы данных для хранения постоянных данных конфигурации для всей среды нашего приложения. Наши серверы приложений, веб-серверы, балансировщики нагрузки, очереди сообщений и многое другое можно настроить так, чтобы они ссылались на базу данных конфигурации для получения своих рабочих параметров. Затем разработчики приложения могли изменить поведение среды, изменив значения конфигурации в центральном расположении.

Сбор журналов, событий и других выходных данных

Запущенные приложения, которые активно обслуживают запросы, могут генерировать много вывода. Сюда входят файлы журналов, события и другие выходные данные. Их можно записать на диск или в другое неуправляемое место, но это ограничивает их полезность. Сбор такого типа данных в базе данных упрощает работу, выявление закономерностей и анализ событий, когда происходит что-то неожиданное или когда вам нужно узнать больше о производительности за прошлые периоды.

Наше примерное приложение может собирать журналы из каждой из наших систем в одну базу данных для упрощения анализа. Это может помочь нам найти корреляции между событиями, если мы попытаемся проанализировать источник проблем или понять состояние нашей среды в целом.

Отдельно мы можем собирать метрики, созданные нашей инфраструктурой и кодом, в базе данных временных рядов , базе данных, специально предназначенной для отслеживания значений во времени. Эта база данных может быть использована для инструментов мониторинга и визуализации в режиме реального времени, чтобы предоставлять группам разработки и эксплуатации приложения информацию о производительности, частоте ошибок и т. д.

Как разные роли работают с базами данных?

Базы данных имеют основополагающее значение для работы многих различных ролей в организациях. В небольших командах один или несколько человек могут нести ответственность за выполнение различных ролей. В крупных компаниях эти обязанности часто делятся на отдельные роли, выполняемые отдельными лицами или группами.

Архитекторы данных

Архитекторы данных отвечают за общую макроструктуру систем баз данных, интерфейсы, которые они предоставляют приложениям и группам разработчиков, а также базовые технологии и инфраструктуру, необходимые для удовлетворения потребностей организации в данных.

Люди в этой роли обычно выбирают подходящую модель базы данных и реализацию, которые будут использоваться для различных приложений. Они несут ответственность за реализацию решений по базе данных путем изучения вариантов, выбора технологии, ее интеграции с существующими системами и разработки комплексной стратегии данных для организации. Они имеют дело с системами данных целостно и принимают участие в принятии решений и реализации моделей данных для различных проектов.

Администраторы баз данных (администраторы баз данных)

Администраторы баз данных или администраторы баз данных — это лица, отвечающие за бесперебойную работу систем данных. Они отвечают за планирование новых систем данных, установку и настройку программного обеспечения, настройку систем баз данных для других сторон и управление производительностью. Они также часто несут ответственность за защиту базы данных, мониторинг ее проблем и внесение корректировок в систему для оптимизации моделей использования.

Администраторы баз данных являются экспертами как по отдельным системам баз данных, так и по их интеграции с базовой операционной системой и оборудованием для достижения максимальной производительности. Они активно сотрудничают с командами, использующими базы данных, для управления емкостью и производительностью, а также для устранения неполадок в системе баз данных.

Разработчики приложений

Разработчики приложений взаимодействуют с базами данных разными способами. Они разрабатывают множество приложений, которые взаимодействуют с базой данных. Это очень важно, потому что это почти всегда единственные приложения, которые контролируют то, как отдельные пользователи или клиенты взаимодействуют с данными, управляемыми системой баз данных. Производительность, правильность и надежность невероятно важны для разработчиков приложений.

Разработчики управляют структурами данных, связанными с их приложениями, чтобы сохранять свои данные на диск. Они должны создавать или использовать механизмы, которые могут отображать их программные данные в систему баз данных, чтобы компоненты могли работать вместе в гармонии. По мере изменения приложений они должны синхронизировать данные и структуры данных в системе баз данных. Подробнее о том, как разработчики работают с базами данных, мы поговорим позже в этой статье.

SRE (инженеры по надежности объектов) и специалисты по эксплуатации

SRE (инженеры по надежности объектов) и специалисты по эксплуатации взаимодействуют с системами баз данных с точки зрения инфраструктуры и конфигурации приложений. Они могут нести ответственность за предоставление дополнительных мощностей, обеспечение бесперебойной работы систем баз данных, обеспечение соответствия конфигурации базы данных организационным рекомендациям, мониторинг времени безотказной работы и управление резервным копированием.

Во многих отношениях эти лица имеют общие обязанности с администраторами баз данных, но не сосредоточены исключительно на базах данных. Операционный персонал следит за тем, чтобы системы, от которых зависят приложения, на которые опирается остальная часть организации, включая системы баз данных, работали надежно и имели минимальное время простоя.

Бизнес-аналитики и аналитики данных

Отделы бизнес-аналитики и аналитики данных в первую очередь заинтересованы в данных, которые уже собраны и доступны в системе баз данных. Они работают над выработкой идей на основе тенденций и закономерностей в данных, чтобы они могли прогнозировать будущую производительность, консультировать организацию по потенциальным изменениям и отвечать на вопросы о данных для других отделов, таких как маркетинг и продажи.

Аналитики данных обычно могут работать исключительно с доступом только для чтения к системам данных. Запросы, которые они выполняют, часто имеют резко отличающиеся характеристики производительности от тех, которые используются основными приложениями. Из-за этого они часто работают с репликами или копиями базы данных, чтобы выполнять длительные и требовательные к производительности агрегированные запросы, которые в противном случае могли бы повлиять на использование ресурсов первичной системы базы данных.

Как разработчику работать с базами данных?

Итак, как вы работаете с базами данных в качестве разработчика приложений? На базовом уровне, если ваше приложение должно управлять состоянием и сохранять его, работа с базой данных будет важной частью вашего кода.

Преобразование данных между вашим приложением и базой данных

Вам потребуется создать или использовать существующий интерфейс для связи с базой данных. Вы можете напрямую подключаться к базе данных, используя обычные сетевые функции, использовать простые библиотеки или библиотеки программирования более высокого уровня (например, построители запросов или ORM).

ORM или объектно-реляционные преобразователи — это слои отображения, которые переводят таблицы, найденные в реляционной базе данных, в классы, используемые в объектно-ориентированных языках программирования, и наоборот. Хотя этот перевод часто бывает полезен, он никогда не бывает идеальным. Несоответствие объектно-реляционного импеданса — это термин, используемый для описания трения, вызванного различием в том, как реляционные базы данных и объектно-ориентированные программы структурируют данные.

Хотя реляционные базы данных и объектно-ориентированное программирование описывают два конкретных варианта проектирования, проблема перевода между уровнем приложения и базой данных является общей и существует независимо от типа базы данных или парадигмы программирования. Уровень абстракции базы данных — это более общий термин для программного обеспечения, отвечающего за перевод между этими двумя контекстами.

Синхронизация структурных изменений с базой данных

Один важный факт, который вы обнаружите при разработке своих приложений, заключается в том, что, поскольку база данных существует вне вашей кодовой базы, она требует особого внимания, чтобы справиться с изменениями в вашей структуре данных. Эта проблема более распространена в некоторых проектах баз данных, чем в других.

Наиболее распространенный подход к синхронизации структур данных вашего приложения с вашей базой данных — это процесс, называемый миграция базы данных или миграция схемы (оба в просторечии известны просто как миграция). Миграция включает в себя обновление структуры вашей базы данных для отражения изменений по мере развития модели данных вашего приложения. Обычно они представляют собой серию файлов, по одному для каждой эволюции, содержащих операторы, необходимые для преобразования базы данных в новый формат.

Защита доступа к вашим данным и очистка входных данных

Одной из важных обязанностей разработчика при работе с базами данных является обеспечение того, чтобы ваши приложения не допускали несанкционированного доступа к данным. Безопасность данных — это широкая, многоуровневая проблема, затрагивающая множество заинтересованных сторон. В конечном счете, некоторые из соображений безопасности будут вашей обязанностью.

Вашему приложению потребуется привилегированный доступ к вашей базе данных для выполнения рутинных задач. В целях безопасности структура авторизации базы данных может помочь ограничить типы операций, которые может выполнять ваше приложение. Однако вам необходимо убедиться, что ваше приложение соответствующим образом ограничивает эти операции. Например, если ваше приложение управляет данными профиля пользователя, вы должны запретить пользователю манипулировать этим доступом для просмотра или редактирования информации других пользователей.

Одной из особых проблем является очистка пользовательского ввода. Очистка ввода означает принятие особых мер предосторожности при работе с любыми данными, предоставленными пользователем. Злоумышленники уже давно используют обычные механизмы пользовательского ввода, чтобы обманным путем заставить приложения раскрывать конфиденциальные данные. Создание приложений для защиты от таких сценариев — важный навык.

Заключение

Базы данных являются незаменимым компонентом в разработке современных приложений. Хранение и управление информацией о состоянии, относящейся к вашему приложению и его среде, является важной обязанностью, требующей надежности, производительности и гибкости.

К счастью, существует множество различных вариантов баз данных, предназначенных для удовлетворения требований различных типов приложений. В нашей следующей статье мы подробно рассмотрим различные типы доступных баз данных и то, как их можно использовать для соответствия различным типам требований приложений.

ОТНОСИТЕЛЬНО PRISMA. IO

Prisma — это один из способов упростить работу с базами данных из вашего приложения. Вы можете узнать больше о том, что предлагает Prisma, в разделе Почему Prisma? страница.

Коннекторы баз данных Prisma позволяют подключать Prisma к различным типам баз данных. Ознакомьтесь с нашими документами, чтобы узнать больше.

Часто задаваемые вопросы

Что такое постоянные структуры данных?

Базы данных хранят данные либо на диске, либо в памяти. Хранилище на диске обычно считается постоянным , что означает, что данные надежно сохраняются на потом, даже если приложение базы данных или сам компьютер перезагружается.

Чем занимается администратор базы данных?

Администраторы баз данных или администраторы баз данных — это лица, отвечающие за бесперебойную работу систем данных. Они отвечают за планирование новых систем, установку и настройку программного обеспечения, настройку систем баз данных для других сторон и управление производительностью.

Что такое уровень абстракции базы данных?

Уровень абстракции базы данных — это интерфейс прикладного программирования, который унифицирует связь между компьютерным приложением и базой данных.

Что такое управление базой данных?

Управление базой данных относится к действиям, предпринимаемым для работы с данными и контроля над ними для выполнения необходимых условий на протяжении всего жизненного цикла данных.

Некоторые задачи управления базами данных включают мониторинг и настройку производительности, планирование хранения и емкости, резервное копирование и восстановление данных, архивирование данных, разделение данных, репликацию и многое другое.

Что такое система управления базами данных?

Системы управления базами данных (СУБД) — это программные системы, используемые для хранения, извлечения и выполнения запросов к данным. Они служат интерфейсом между конечными пользователями и базой данных для выполнения операций CRUD.

Предыдущая

Руководство по данным Prisma — Статьи, чтобы сделать базы данных более доступными

Следующая

Сравнение типов баз данных: как типы баз данных эволюционировали для удовлетворения различных потребностей

Редактировать эту страницу на GitHub

Что такое база данных? И зачем он вам нужен

База данных — это набор данных, организованный таким образом, чтобы впоследствии можно было легко получить доступ к содержащейся в нем информации. Ваши данные будут более точными, надежными и простыми в использовании, если у вас есть база данных.

Если вы проводите много времени за компьютером, вы, вероятно, взаимодействуете с базами данных несколько раз в день, если не несколько раз в час.

Базы данных лежат в основе всего: от банковского программного обеспечения до научных исследований и правительственных отчетов, а также веб-сайтов, которые вы используете каждый день, таких как Amazon, YouTube, Netflix и Wikipedia.

На самом деле, если вы нашли эту страницу через поисковую систему в Интернете, ваш поиск был основан на (очень, очень большой) базе данных.

Но базы данных предназначены не только для крупных веб-сайтов, которые обслуживают миллионы пользователей в день, их также могут использовать малые предприятия или небольшая группа людей.

Причина, по которой базы данных так распространены в больших и малых случаях использования, заключается в том, что они значительно, намного облегчают доступ к информации с помощью компьютера.

Если вы ежедневно работаете с информацией — а это делает большинство из нас! — стоит понять, что такое базы данных. И как только вы поймете, что такое базы данных, вы, возможно, даже захотите создать свои собственные базы данных, которые будут работать именно так, как вам нужно.

Что такое база данных?

База данных представляет собой логически организованный набор информации, спроектированный таким образом, чтобы информация внутри могла быть доступна для последующего использования компьютерной программой.

Вот еще один взгляд на базы данных: компьютер — это устройство, которое позволяет вам манипулировать информацией, независимо от того, принимает ли эта информация форму слов, чисел, изображений или видео. Однако компьютер должен хранить информацию до того, как на эту информацию можно будет сослаться или изменить ее, и он также должен гарантировать, что вы можете 0197 найти нужную информацию в нужное время. Базы данных — это то, как компьютеры решают эти две проблемы.

По определению, данные в базе данных должны быть организованы в соответствии с последовательным логическим набором базовых принципов. Термин

модель данных описывает логическую структуру базы данных, которая определяет правила того, как информация внутри может быть организована и обработана.

Существует множество различных типов баз данных, которые обычно классифицируются в соответствии с лежащими в их основе моделями данных. Например, самая популярная модель данных, реляционная модель данных, организует информацию в связанные двумерные таблицы, тогда как графовая модель данных организует информацию в узлы (точки) и ребра (линии, соединяющие эти точки).

Некоторые абстрактные представления моделей данных: иерархическая модель данных (вверху слева), сетевая модель данных (вверху справа), реляционная модель данных (внизу слева), графовая модель данных (внизу справа).

Различные модели данных имеют разные преимущества и недостатки в зависимости от того, чего вы пытаетесь достичь. Если вы пытаетесь создать базу данных с высокой степенью целостности данных, которую можно гибко масштабировать, реляционная база данных, скорее всего, подойдет лучше всего; если вам нужна база данных, способная обрабатывать огромные объемы данных, хорошим вариантом может стать графовая база данных.

Данные, с которыми вы работаете, в основном структурированы или неструктурированы? Когда данные структурированы, это означает, что они отформатированы и доступны для поиска — подумайте о списке имен клиентов и адресов электронной почты в электронной таблице или CSV. Неструктурированные данные не имеют ни форматирования, ни доступности, поэтому их намного сложнее анализировать. К наиболее распространенным примерам неструктурированных данных относятся аудио-, видео- и графические файлы.

Независимо от того, с каким типом данных вы работаете, они должны быть организованы в соответствии со схемой базы данных. Вы можете думать о схеме как о схеме базы данных, описывающей детали того, как вы хотите реализовать базу данных, например, требуемые типы данных или другие ограничения.

Схема базы данных — это то, что отличает ее от списка или электронной таблицы: со схемой вы можете быть уверены, что данные внутри вашей базы данных будут организованы в соответствии с определенным набором правил, потому что они должны быть.

Например, если вы реализуете реляционную базу данных для управления конвейером контента вашей медиакомпании, схема этой базы данных будет объяснять, какие таблицы будут содержаться в базе — «Члены группы», «Краткое содержание», «Кампании», — а также какие данные могут быть найдены в каждой из этих таблиц и как эти таблицы связаны друг с другом.

После организации вам по-прежнему нужен какой-то способ взаимодействия с базой данных, чтобы выполнять желаемые действия. Система управления базами данных (обычно сокращенно СУБД) — это программное обеспечение, которое позволяет конечным пользователям создавать, изменять и управлять базами данных, а также определять, хранить, манипулировать и извлекать данные из этих баз данных. Некоторые примеры систем управления базами данных включают MySQL, MongoDB, Oracle, FileMaker, Microsoft Azure, и Airtable.

В системе управления базами данных вы найдете различные приложения для работы с базами данных, которые помогут вам извлекать и обрабатывать информацию, хранящуюся в вашей базе данных.

Как и в случае с моделями данных, выбор СУБД зависит от ваших целей, технических возможностей, типа обработки данных и доступных ресурсов.

Каковы преимущества базы данных?

Даже зная, что такое базы данных, и зная, какие важные сервисы полагаются на базы данных, вы все равно можете задаться вопросом: «Зачем возиться с базой данных?» Что делает базу данных лучше, чем список информации?

Когда база данных более полезна, чем электронная таблица? Почему система управления данными так важна? Различные типы баз данных и программное обеспечение баз данных предлагают различные преимущества, но есть общие функции всех баз данных, которые делают их невероятно полезными для управления данными:

• Базы данных могут масштабироваться по мере роста вашего бизнеса
• Базы данных могут легко работать с несколькими пользователями
• Базы данных хранят информацию точно и надежно
• Базы данных позволяют избежать избыточной информации
• Базы данных могут обрабатывать ваши данные мощными и интересными способами

Базы данных являются масштабируемыми

Системы баз данных способны хранить и обрабатывать действительно массивные, сложные наборы данных или большие данные. Вот почему такие веб-сайты, как Google, которым приходится иметь дело с терабайтами (и даже петабайтами) данных каждый день, нуждаются в базах данных, чтобы функционировать.

Возможно, вы не имеете дело с терабайтами данных ежедневно — пока. Но тот факт, что базы данных способны обрабатывать большие объемы данных, означает, что хорошо спроектированная база данных может прослужить вам много лет, поскольку со временем вы накапливаете все больше данных. Ваш бизнес будет только расти, и инвестиции в базу данных, которая может расти вместе с вами, избавят вас и ваших администраторов баз данных от головной боли в будущем.

Базы данных и электронные таблицы: масштабируемость

Представьте, что вы управляете онлайн-брендом одежды и хотите вести учет каждого сделанного заказа, от запроса до выполнения. Если у вас небольшой бизнес и вы выполняете только один или два заказа каждый день, может показаться достаточно простым начать с отслеживания информации о заказах в электронной таблице.

Однако, если объем заказов увеличится — возможно, ваш бренд станет более популярным, вы наймете больше сотрудников, откроете физические магазины и начнете отслеживать метаданные со своего веб-сайта. Огромное количество информации начнет нагружать вашу электронную таблицу, и ваш компьютер или веб-сайт могут работать вяло или даже зависать.

Проблемы с производительностью в вашей электронной таблице со временем только усугубятся, если ваш бизнес будет процветать в течение нескольких лет. Напротив, базы данных имеют гораздо большую емкость и рассчитаны на долгосрочную работу.

Вы могли бы попытаться решить проблему, сохранив информацию о вашем заказе в нескольких электронных таблицах, но это усложняет поиск нужной информации и создает проблемы с избыточностью данных.

Базы данных могут работать с несколькими пользователями

Базы данных становятся еще более мощным инструментом, когда вам необходимо сотрудничать с другими людьми: в отличие от электронных таблиц или списков, базы данных разработаны с нуля для поддержки совместной работы нескольких людей и выполнения действий с общим набором информации. Системы управления базами данных также имеют встроенные механизмы, обеспечивающие согласованность данных, даже если несколько человек обращаются к одним и тем же данным, поэтому у вас не будет ситуаций, когда один человек пытается внести изменение, которое конфликтует с другим изменением, которое пытался сделать кто-то другой. делать одновременно.

Кроме того, большинство систем управления базами данных также предоставляют вам возможность контролировать, кто может получать доступ к различным видам информации, а также кто может ее изменять.

Базы данных и электронные таблицы: работа с несколькими пользователями

Возвращаясь к примеру с нашим брендом одежды — по мере роста вашей компании вы обнаружите, что вам нужно привлечь больше сотрудников для расширения производства. Если вы управляете своим бизнесом с помощью традиционных электронных таблиц, только один человек может получить доступ и внести изменения в файл в любой момент времени, что затрудняет работу всех сотрудников на одной странице. Ситуация усугубляется, если разные сотрудники работают с разными версиями одной и той же электронной таблицы, которые со временем становятся все более непохожими.

Новые облачные программы для работы с электронными таблицами позволяют избежать некоторых проблем, связанных с управлением версиями и конфликтующими изменениями. Но им также обычно не хватает детализированного контроля доступа, который может предложить, например, облачная база данных.

Базы данных надежны

Ошибки в ваших данных могут быть чрезвычайно дорогостоящими, а в худшем случае даже сделать ваши данные бесполезными. К счастью, тот факт, что базы данных имеют определенную структуру, а также контроль доступа, значительно упрощает предотвращение человеческих ошибок.

Базы данных также имеют встроенные механизмы защиты от потери данных и восстановления данных, если вам нужно откатить изменения.

Базы данных и электронные таблицы: надежность

Поскольку в электронной таблице нет схемы, как в базе данных, существует меньше правил относительно того, где и как пользователи могут вводить данные, а это означает, что со временем возможны человеческие ошибки. накапливаться в вашей электронной таблице, особенно если у вас есть много людей, пытающихся использовать одну и ту же электронную таблицу. Очень легко случайно ошибиться в коде продукта или ввести правильную информацию, но не в ту ячейку.

Как бы хорошо вы ни справлялись со своей работой, ошибки случаются и случаются. К счастью, при работе с базой данных любые новые данные или изменения существующих данных должны подчиняться определенным правилам, поэтому вы можете предотвратить возникновение ошибок в первую очередь.

Базы данных избегают избыточности

Цель базы данных — сделать информацию легкодоступной для последующего использования. Один из способов, с помощью которого хорошо спроектированная база данных может сделать это, заключается в обеспечении того, чтобы каждая часть данных существовала только в одном месте в каждый момент времени. Если вы хотели узнать ответ на конкретный вопрос, например «Какой номер телефона у этого человека?» или «Какова розничная стоимость, связанная с этим конкретным кодом продукта?» разве это не сэкономило бы вам время, если бы вы знали, что вам нужно искать только в одном месте, чтобы найти окончательный ответ?

Это становится еще более важным, если ваш рабочий процесс требует регулярного обновления данных. С базой данных вы можете обновлять информацию в одном месте и быть уверенными, что любые другие места, в которых есть ссылки на эти данные, также будут автоматически обновлены — вместо того, чтобы вручную просматривать ваши файлы, пытаясь найти экземпляры старых, устаревших данных.

Базы данных и электронные таблицы: избыточность

Предположим, что каждый заказ электронной коммерции, который вы добавляете в таблицу заказов вашего магазина, также имеет связанную с ним контактную информацию клиента. Что, если вы хотите отправить всем своим VIP-клиентам специальные подарки?

Один из способов сделать это — создать отдельную электронную таблицу, специально предназначенную для сбора контактной информации клиентов. Однако, если вы сделаете это, у вас будет одна и та же контактная информация о клиенте, живущая в нескольких местах.

Если клиент меняет свой адрес доставки, это означает, что вам придется вручную обновлять эту информацию в нескольких местах, оставляя ваш бизнес открытым для потенциальных ошибок, если вы забудете выполнить эту ручную работу или если вы случайно скопируете и вставите неправильный Информация. Вы даже можете отправить заказ не в то место! Избыточность отнимает у вас драгоценное время, создавая ненужную рутинную работу, но, возможно, что более важно, она также делает вас уязвимыми для ошибок.

Мощные базы данных

Поскольку базы данных предназначены для облегчения извлечения данных, они также позволяют обрабатывать эти данные эффективными и интересными способами. По сути, вы можете задать — или «запросить» — свою базу данных, чтобы попытаться ответить на конкретные вопросы, например: «Сколько этого вида продукта было продано в этот конкретный период времени?» или «Как платная поисковая реклама сравнивается с рефералами партнеров, когда речь идет о привлечении новых клиентов?»

Когда вы запрашиваете базу данных, чтобы попытаться ответить на конкретный вопрос, вы можете сохранить результаты этого запроса в виде представление , которое в мире баз данных является определенным подмножеством базы данных, на которое вы можете ссылаться позже. Сужая объем доступной информации, представления помогают людям, работающим с базой данных, легче находить релевантные данные, которые им нужны для выполнения их работы. Кроме того, большинство баз данных позволяют вам контролировать доступ к этим представлениям с детальными разрешениями, что означает, что вы можете гарантировать, что только нужные люди могут видеть ваши данные.

Исторически сложилось так, что многие базы данных требовали, чтобы вы изучали определенные виды компьютерных языков, чтобы выполнять запросы к базе данных. Например, одним из наиболее широко известных языков является SQL (аббревиатура от «Structured Query Language»), который используется во многих системах управления реляционными базами данных.

Однако в настоящее время существует несколько систем баз данных, в том числе Airtable, которые поставляются со встроенными более интуитивными графическими пользовательскими интерфейсами (GUI), позволяющими даже неопытным новичкам начать использовать информацию из баз данных в режиме реального времени для принятия более эффективных бизнес-решений. .

---

По своей сути, цель баз данных — упростить работу с информацией. Большинство людей проводят свою работу (и жизнь) в ситуациях, когда эффективное управление информацией имеет первостепенное значение.

Владелец ранчо крупного рогатого скота, например, должен иметь возможность управлять информацией, касающейся его стада, такой как вес каждой коровы и история вакцинации. Руководитель операций в компании, занимающейся кибербезопасностью, должен проверять безопасность данных на всех активах, поступающих через производственный конвейер. Менеджер по продукту должен предоставить доступ к базе данных некоторым членам своей команды (но не другим) и сравнить цены от нескольких поставщиков.

Хотя вы, вероятно, храните данные и взаимодействуете с базами данных каждый день, использование баз данных для принятия реальных решений может показаться довольно сложным. Никогда не изучали Python или JavaScript? Не бойся. Вам не нужен опыт работы с языками программирования, чтобы понять основы баз данных и начать пользоваться их преимуществами.