Реляционная база данных (РБД)
Реляционные базы данных сокращённо называются РБД, их используют для хранения и предоставления доступа к взаимосвязанным элементам информации. Выстроены на реляционной модели, откуда и пошло название. Это интуитивно понятный табличный способ предоставления сведений.
В таблице РБД каждая строка — это запись с уникальным ключом. У столбцов есть атрибуты данных. И у большинства записей есть значение для каждого атрибута, что позволяет довольно легко устанавливать взаимную связь между элементами.
Структура РБД
Реляционная модель предполагает логическую структуру БД: это таблицы, индексы и представления. Логическую структуру нельзя путать с физической. Это разделение позволяет администраторам управлять физической БД, но при этом сохранять информацию в логической структуре неизменной. Соответственно, изменение имени файла БД не повлияет на то, что именно содержится в его таблицах.
Разделение физического уровня и логического затрагивает также операции, которые являются четко определёнными действиями со структурами и данными БД. Логические операции предоставляют возможность приложениям устанавливать требования к содержанию. А физические операции устанавливают способ доступа к данным, а также к решению задачи.
Для обеспечения точности и доступности данных в РБД нужно соблюдать правила целостности. В них можно прописать запрет на использование дубликатов строк в таблицах. Это уменьшить риск того, что неправильная информация попадёт в базу данных.
Реляционная модель
Изначально данные у каждого приложения находились в отдельной структуре, которая была уникальной. При желании разработчика создать приложение, чтобы использовать такие данные, ему надо тщательно разобраться со структурой. Подобный метод организации в прошлом был не особенно эффективен. Плюс на обслуживание уходило много времени. И с оптимизацией также возникали проблемы. Реляционная модель создана, чтобы убрать потребность в применении разных структур базы данных.
РБД обеспечивает стандартный способ представления информации и отправки запросов. Отличительной особенностью является универсальность. То есть такой подход можно применять в каких угодно приложениях. Разработчики выяснили, что таблицы — это ключевое преимущество РБД, поскольку позволяют обеспечить интуитивно понятный способ хранения сведений, адаптивный и эффективный. Плюс он прекрасно подходит для структурирования сведений и для того, чтобы получить к ним доступ.
По мере развития разработчики начали применять язык структурированных запросов — SQL. На их основании записывали данные в базу и отправляли запросы. И тогда установили и другую сильную сторону реляционной модель. В частности, уже в течение ряда лет SQL довольно широко применяют как язык запросов в БД. Этот подход построен на алгоритмах реляционной алгебры и достаточно чёткой математической структуре. В итоге работа с какими угодно запросами при обращении к базе данных становится простой и эффективной. Плюс уменьшается количество вероятных ошибок. А если использовать другие подходы, придётся работать с уникальными запросами.
Сильные стороны реляционной базы данных
Реляционная модель — простая и функциональная одновременно. Она подходит для организаций разных размеров и типов. С помощью РБД можно удовлетворять всевозможные информационные потребности. Такие базы данных позволяют контролировать запасы, обрабатывать через Сеть торговые транзакции, управлять данными заказчиков. Последнее становится особенно важным, когда о клиенте нужно знать много информации — реквизиты, контакты и прочее. РБД оптимально подходят для обслуживания разных информационных потребностей при условии, что отдельные элементы системы связаны в общую структуру, а управление происходит на базе правил целостности, причём оно должно быть безопасным и надёжным.
Вообще сами РБД появились ещё в 70-х. Однако сегодня благодаря своим сильным сторонам они стали самыми распространёнными моделями для организации баз данных на планете.
Целостность
Реляционная модель отличается предельной внимательностью к данным в плане целостности. Она поддерживает целостность во всех приложениях и копиях БД. В итоге, когда заказчик кладёт средства на мобильный счёт, то он ждёт, что деньги будут зачислены быстро. И именно РБД гарантируют, что сведения в процессе передачи информации из одной системы в другую не исчезнут.
Другие базы данных не в состоянии справиться с задачей поддержания целостности. Поэтому они обычно используются для других целей или же в комбинации с РБД.
Фиксация перемен и атомарность
В РБД приняты детальные и довольно строгие бизнес-правила. Это же касается фиксации перемен в БД, то есть в сохранении действий в отношении данных на стабильной основе. Неразрывность имеет большое значение для корректной отчётности, поэтому такое свойство БД очень ценно для правильного бухгалтерского учёта или для учёта, который ведут в целях управления (финансовый учёт). Атомарность гарантирует, что база данных будет вестись согласно правилам, нормативным положением и в соответствии с бизнес-политикой.
Хранимые процедуры и РБД
Доступ к данным на практике означает большое количество действий, которые будут повторяться снова и снова. Проще всего прописать их в виде программы. Разработчики не могут в то же время постоянно создавать новые приложения. Это занимает слишком много ресурсов, плюс утяжеляет саму программу.
Но РБД поддерживают хранимые процедуры. Они представляют собой не полноценные приложения, а блоки кода, и к ним доступ обеспечивается с помощью стандартного вызова, который поступает со стороны кода приложения. То есть по одной и той же хранимой процедуре можно последовательно промаркировать записи для удобства потребителей для самых разных приложений. Хранимые процедуры позволяют разработчикам убедиться, что определённые функции в приложении были правильно реализованы.
РБД и ACID
Транзакции в РБД отличаются 4 важными свойствами:
- атомарность или неразрывность;
- целостность;
- неизменность;
- изолированность.
Эти свойства в комплексе получили название ACID. Неразрывность касается всех частей структуры, которые нужны, чтобы осуществить транзакцию в БД. Целостность или согласованность устанавливает правила сохранения данных после того, как транзакция сделана. Изолированность — это гарантия того, что транзакция не скажется на другие данные до того, как все изменения будут сохранены. А неизменность гарантирует сохранность данных после того, как изменения были уже сохранены в результате транзакции.
Блокировка БД и параллельный доступ
С данными одновременно могут работать несколько пользователей или приложений. И вполне реалистична ситуация, когда поступит сразу несколько запросов на изменение одной и той же информации. Причём изменения могут быть различного характера. Это вызывает конфликт в БД. В такой ситуации система сохраняет функциональность благодаря функциям «параллельный доступ» и «блокировка».
Блокировка не даёт пользователям или другим приложениям получить какой-либо доступ к данным, пока те обновляются. В отдельных БД блокироваться могут целые таблицы. Это отрицательно сказывается на эффективности такого ПО. Понятно, что работать с ним как с многопользовательским, не выйдет. Однако есть ПО, которые создали реляционные базы, позволяющие выполнять блокировку только на уровне одной единственной записи. В результате все остальные части таблицы будут доступны. Подобный подход положительно влияет на эффективность ПО.
Что же касается “параллельного доступа”, то обозначенный инструмент применяется, когда нужно обеспечить одновременный доступ. В этом случае работать начинают политики контроля.
СУРБД – система управления реляционными базами данных
Для управления реляционной базой данных нужно специально ПО. Оно позволяет не только управлять, но и контролировать функциональность РБД, сохранять сведения и извлекать их, обрабатывать запросы. Это система управления РБД или СУРБД. Она отвечает за интерфейс между пользователями, приложениями и БД. Кроме того, СУРБД — это ещё и администрирование как таковое.
При выборе конкретного типа БД и продуктов на основе РБД нужно принимать во внимание ряд факторов. В частности, подбор СУРБД зависит от потребностей компании или предпринимателя. Нужно ответить на ряд вопросов:
- Насколько важна точность данных?
- Нужно ли поддерживать многопользовательский режим работы?
- Есть ли разделение по степени точности для конкретных блоков информации?
- Планируется ли применять бизнес-логику для работы с БД?
- Каковы объёмы данных, с которыми будет происходить работа?
- Важна ли масштабируемость?
- Должна ли модель БД поддерживать зеркальные копии?
- Насколько важна целостность применительно к копиям?
- Важно ли наличие параллельного доступа?
- Нужен ли одновременный доступ нескольким приложениям?
- Должно ли ПО поддерживать параллельный доступ без риска для сохранности данных?
- Насколько важна эффективность и надёжность РБД?
- Насколько быстрым должен быть отклик на поступающий запрос?
- Есть ли какая-то специфика в тех данных, с которыми предстоит работать?
- Будет ли пиковая нагрузка на базу данных?
- Планируется ли постепенное наращивание объёма информации, с которой предполагается работа?
- Возможен ли незапланированный простой?
Это стандартные вопросы. Возможно, у вас появятся какие-то свои. Перечень вопросов нужно тщательно продумать. Вам не нужна идеальная СУРБД. Вам необходима система, которая будет оптимально отвечать поставленным задачам.
SQL сервер является СУБД, работающей с реляционной базой данной.
Автономность РБД
РБД не стоят на месте, они постоянно развиваются. Они постоянно улучшали надёжность, производительность, безопасность, становились всё проще и проще в обслуживании. Это приводило к усложнению структуры. В итоге администрирование подобной системы стало требовать серьёзных усилий. Как следствие, разработчикам приходится немало времени тратить на оптимизацию таких систем, чтобы избежать чрезмерной громоздкости.
Поэтому было решено найти выход. И им стали автономные технологии. Они позволили нарастить возможности реляционной модели. Так появилась РБД нового типа. Автономная или же самоуправляемая БД — это система, которая сохраняет возможности и преимущества реляционной модели, а также добавляет к ним средства на базе искусственного интеллекта, автоматизации и машинного обучения для оптимизации и мониторинга скорости осуществления запросов и управления.
К примеру, чтобы повысить скорость обработки запросов, такая база проверяет индексы, строит прогнозы. Дальше она сама применяет лучшие результаты. То есть система начинает самосовершенствоваться без участия человека.
В итоге автономная РБД позволяет освободить разработчиков от рутинных задач. В частности, не надо заранее определять требования к инфраструктуре. Для этого есть специальные программные решения. Можно заранее взять в аренду вычислительные мощности или память. Дальше вы будете по мере необходимости получать доступ к тем ресурсам, которые вам объективно нужны и платить только то, что применяете. Таким образом, использование автономных РБД позволяет уменьшить расходы вашей компании и оптимизировать подход к работе с вычислительными мощностями.
Подобные базы данных можно использовать для создания приложений нового уровня. При этом из-за уменьшения влияния человеческого фактора на сам процесс риск ошибки по соответствующим причинам тоже сокращается, что выгодно компаниям и другим пользователям.