Какие есть базы данных в компьютере

Обновлено: 04.07.2024

Существуют сотни баз данных SQL и NoSQL. Одни популярны, другие игнорируются. Некоторые просты и хорошо документированы, а некоторые сложны в использовании. Одни имеют открытый код, а другие проприетарные. Что, возможно, наиболее важно, некоторые масштабируемы, оптимизированы, высокодоступны, а некоторые сложно масштабировать или поддерживать.

Возникает естественный вопрос: какую базу данных выбрать? Чтобы ответить на него, мы должны решить, чего мы хотим достичь с помощью базы данных. Чтобы составить представление, необходимо ответить на следующие вопросы:

Нужен ли нам аналитический доступ к базе данных?
Нужно ли нам писать или читать в реальном времени?
Сколько таблиц / записей мы хотим сохранить?
Какая доступность нам нужна?
Нужны ли нам столбцы?
Сможем ли мы получить доступ к таблицам, отфильтрованным по столбцам или по строкам?

Принимая решение, нужно помнить, что может предложить та или иная база данных. Специфика каждой БД может отличаться, но в целом существует только несколько типов, в рамках которых мы можем достичь в основном одинаковых целей. Рассмотрим их подробнее.

Реляционные базы данных SQL

Если вы когда-либо работали с базами данных, скорее всего, вы начали с этого типа, потому что он самый популярный и распространенный. Такие БД позволяют хранить данные в реляционных таблицах с определенными столбцами определенного типа. Реляционные таблицы хороши для нормализации и объединения.

Достоинства:

Поддержка SQL
ACID-транзакции (атомарность, согласованность, изоляция и долговечность)
Поддержка индексации и разделения

Недостатки:

Плохая поддержка неструктурированных данных / сложных типов
Плохая оптимизация обработки событий
Сложное / дорогое масштабирование

Примеры: Oracle DB, MySQL, PostgreSQL.

Документно-ориентированные базы данных

Если мы не хотим объединять несколько таблиц для получения нужных данных, мы можем взглянуть на документно-ориентированные базы данных. Они позволяют хранить записи в формате JSON. В этом формате мы можем создать сложное значение для любого ключа и сразу включить всю структуру данных в одну запись.

Достоинства:

Нет привязки к схеме
Нет необходимости всегда писать все поля в каждой записи
Хорошая поддержка сложных типов
Подходит для OLTP

Недостатки:

Плохая поддержка транзакций
Слабая аналитическая поддержка
Сложное / дорогое масштабирование

Примеры: MongoDB.

Базы данных в оперативной памяти

Базы данных этого типа могут предоставлять в реальном времени ответ для выбора и вставки определенных записей. Большинство из них в основном хранят данные в ОЗУ, но в некоторых случаях они также предлагают постоянное хранилище на жестких дисках или твердотельных накопителях. Большинство этих баз данных работают с записями «ключ-значение», поэтому значения можно запоминать в формате, ориентированном на документы. Но некоторые базы данных также работают со столбцами и позволяют вторичное индексирование той же таблицы. Использование ОЗУ позволяет обрабатывать данные быстро, но делает их более нестабильными и дорогостоящими.

Достоинства:

Недостатки:

Труднодостижимая надёжность
Дорогое масштабирование

Примеры: Redis, Tarantool, Apache Ignite.

Базы данных с широкими столбцами

Эти базы данных хранят данные в виде записей ключ / значение на жестком диске или твердотельном накопителе. Эти решения предназначены для достаточно хорошего масштабирования, чтобы управлять петабайтами данных на тысячах общих серверов в распределенной системе. Они представляют архитектуру SSTable. Эта архитектура была разработана для двух случаев использования: быстрый доступ к ключу и быстрая запись с высокой доступностью.

Достоинства:

Быстрая запись построчно
Быстрое чтение по ключу
Хорошая масштабируемость
Высокая доступность

Недостатки:

Формат «ключ-значение»
Нет поддержки аналитики

Примеры: Cassandra, HBase.

Столбчатые базы данных

Иногда нам нужно быстро получить доступ к данным не с помощью определенных ключей, а с помощью определенных столбцов. В этом случае лучше отказаться от построчной вставки и перейти к пакетной записи. Пакетная вставка позволяет столбчатым базам данных готовить данные для быстрого чтения по столбцам.

Достоинства:

Быстрое чтение столбец за столбцом
Хорошая аналитическая поддержка
Хорошая масштабируемость

Недостатки:

Примеры: Vertica, Clickhouse.

Поисковая система

Если мы хотим получить доступ к данным с помощью фильтра по любому значению и даже по любому слову в столбце, мы должны вспомнить про поисковые системы. Эти базы данных выполняют индексацию каждого слова в столбцах и позволяют выполнять полнотекстовый поиск. Они идеально подходят для хранения и анализа журналов или больших текстовых значений.

Достоинства:

Быстрый доступ по любому слову
Хорошая масштабируемость

Недостатки:

Подходит только для пакетных вставок
Плохая аналитическая поддержка

Примеры: Elastic.

Графовые базы данных

Для некоторых случаев подходят графовые структуры данных. Если ваши задачи требуют работы с графами, существуют специальные базы данных, которые удовлетворят ваши потребности.

Достоинства:

Структура данных графа
Управляемые отношения между сущностями
Гибкие конструкции

Недостатки:

Специальный язык запросов
Трудно масштабировать

Выводы

Практически любую задачу можно выполнить практически с любым типом базы данных. Вопрос в том, насколько это будет дорого и оптимизировано. Выбор инструмента, к которому вы привыкли, может сократить ваше время вывода на рынок. Но он также может стоить вам огромных денег на обслуживание и расширение вашего оборудования, которое может быть использовано неэффективно. Всегда старайтесь использовать базу данных так, как она задумана. Возможно, решение, соответствующее вашим потребностям, уже существует.

Если вы готовитесь к собеседованию, посмотрите также статью, в которой собраны 27 распространённых вопросов по SQL и ответы на них.

В статье рассказывается о роли баз данных в современных реалиях и сформировано определение. Помимо этого, указываются виды баз данных и их классификация на основе структуры хранения данных. MySQL как эталонная СУБД для хранения данных в интернет-пространстве.

И кстати, у нас вы можете бесплатно пройти курс по MySQL.

Ещё до появления информационных технологий у людей возникала необходимость в упорядоченном хранении тех или иных данных. Для удобства их разделяли по определённому признаку, объединяли в группы, создавали иерархическое представление и применяли множество других способов.

С развитием компьютерной техники и интернета большинство методов, которые ранее использовались в библиотеках и архивах, были взяты за основу для хранения данных уже на носителях информации. В случае с интернет-пространствам данные хранятся на конкретном носителе, который присутствует в серверной машине. Сервер под размещение базы данных можно заказать у Rackstore тут.

База данных с точки зрения информатики - это хранение информации в упорядоченном виде, следуя определённой, заранее установленной разработчиком, системе.

Выделяются следующие виды баз данных по структуре:

иерархические;
сетевые;
реляционные;

Рассмотрим каждый из них.

Иерархическая база данных

Под иерархической понимается такая база данных, в которой хранение данных и их структурирование осуществляется по принципу разделения элементов на родительские и дочерние. Преимуществом таких баз является лёгкость в чтении запрашиваемой информации и её быстрое предоставление пользователю.

Компьютер способен быстро ориентироваться в ней. Иерархический принцип взят за основу в структурировании файлов и папок в операционной системе Windows, а реестр хранит информацию о параметрах работы тех или иных приложений в структурированном иерархическим способом виде.

Все интернет-ресурсы также построены по иерархическому принципу, так как при его использовании ориентироваться в рамках сайта очень легко.

В качестве примера можно привести базу данных на языке XML, содержащую в себе очерки о состоянии сельского хозяйства в регионах России. В этом случае родительским элементом выступит государство, далее пойдёт разделение на субъекты, а в рамках субъектов будет своё разветвление. В данном случае от верхнего элемента к нижнему идёт строго одно обращение.

Сетевая база данных

Под сетевой базой данных понимается модифицированная иерархическая. Её особенность заключается в том, что элементы могут быть связаны с друг другом в нарушение иерархии. То есть дочерний элемент одновременно может иметь несколько предков.

В этом случае также примером выступает база данных на основе языка XML.

Реляционная база данных

Под данным типом баз данных понимается их представление в рамках двумерной таблицы. Она имеет несколько столбцов, в которых устанавливаются такие параметры, как, например, тип вводимых данных (текст, число, дата и др.).

Таблица здесь является способом хранения введённых в неё данных и способна реагировать на любые обращения со стороны СУБД. Главная проблема в работе с реляционными базами данных состоит в их правильном проектировании.

Во время проектирования базы данных следует учесть следующие два фактора:

база данных должна быть компактной и не содержать избыточных компонентов;
обработка базы данных должны происходить просто.

Проблема в том, что эти факторы друг другу противоречат. А ведь проектирование - важнейший момент при составлении базы данных и дальнейшей работе с ней. Заниматься им рекомендуется администратору сервера, обладающему определённым опытом.

В крупных проектах задействовано множество таблиц, которых может быть более сотни. При этом обойтись без них невозможно, если человек имеет дело с важным и сложным проектом.

Перед составлением таблицы следует составить диаграмму или схему, в которой содержится информация о видах хранимой информации, а также о типе данных, который лучше всего подойдёт для таких целей.

Система управления базами данных - это термин, который не нужно расшифровывать. Она представляет собой встраивыемый модуль или полноценную программу, которая способна работать с данными и вносить изменения в базы.

Существует две модели СУБД - реляционная и безсхемная. О том, что такое реляционные базы данных, уже рассказано выше. Безсхемные СУБД основанные на принципах неструктурированного подхода избавляют программиста от проблем реляционной модели, в число которых входит низкая производительность и трудное масштабирование данных в горизонтальном формате.

Неструктурированные базы данных (NoSQL) создают структуру по ходу и убирают необходимость в создании жёстко определённых связей между данными. Здесь можно экспериментировать с разными способами доступа к тем или иным видам данных.

К реляционным базам данных относятся:

Из них наиболее распространённой является база данных MySQL, но остальные тоже имеют популярность и с ними можно столкнуться.

Принцип работы таких систем заключается в слежении за строгой структурой данных, которая представлена в виде комплекса таблиц. В свою очередь внутри таблицы есть ячейки и поля, которыми также управляет MySQL.

По принципу NoSQL работает база данных MongoDB. Они хранят все данные как единое целое в одной базе. При этом данные могут быть и одиночным объектом, но в то же время любой запрос не останется без ответа.

Каждая NoSQL имеет собственную систему запросов, что требует дополнительного изучения данной системы.

Сравнение SQL и NoSQL

Если SQL-системы основаны исключительно на строгом представлении данных, то NoSQL-системы предоставляют свободу и способны работать с любым типом данных.
SQL-системы стандартизированы, за счёт чего запросы формируются с использованием языка SQL. В то же время NoSQL-системы базируются на специфической для каждой из них технологии, что является недостатком.
Масштабируемость. Обе СУБД способны обеспечить вертикальное масштабирование, то есть увеличить объём системных ресурсов на обработку данных. При этом NoSQL, будучи более новой разновидностью баз данных, позволяет применять простые методы горизонтального масштабирования.
В плане надёжности SQL обладает уверенным лидерством.
У SQL-баз есть качественная техническая поддержка за счёт их продолжительной истории, в то время как NoSQL-системы весьма молоды и и решить какую-либо проблему сложнее.
Хранение данных и доступ к их структурам в рамках реляционных систем лучше всего происходит в SQL-системах.

Таким образом, хоть NoSQL и является стремительно развивающейся разновидностью систем управления базами данных, однако на данном этапе рекомендуется остановить свой выбор на SQL.

Надёжность SQL-систем, особенно MySQL, подтверждается временем и массовостью. Сегодня любой уважающий себя ресурс использует для хранения данных именно систему MySQL.

Опытный ли вы инженер-программист или студент, пишущий университетский проект, в какой-то момент вам нужно будет выбрать базу данных для ваших целей.

Еще одна причина разобраться с базами данных и их свойствами: вопросы о БД очень распространены на собеседованиях. Когда вам будет нужна короткая шпаргалка, прокрутите в конец поста.

Эти базы состоят из связанных между собой таблиц. Каждая строка таблицы представляет собой запись. Почему такие базы называются реляционными? Потому, что они строятся на отношениях между объектами, описанными в БД.

Допустим, у вас есть таблица с информацией о студентах и таблица оценок курса (курс, оценка, идентификатор студента). Каждая строка с оценкой соотносится с записью о студенте. На диаграмме ниже значение в столбце Student ID указывает на строки в таблице Students по их значению в столбце ID .

Все данные из реляционных баз данных запрашиваются с помощью SQL-подобных языков, имеющих встроенную поддержку операции объединения. Реляционные базы позволяют индексировать столбцы для быстрых запросов. Из-за своей структурированной природы, схема реляционных баз данных определяется до ввода данных. Примеры таких баз:

MySQL.
PostgreSQL.
Oracle.
MS SQL Server.

В реляционных базах данных все структурировано по колонкам и столбцам. В свою очередь, в нереляционных базах нет общей структурированной схемы для записей. Большая часть NoSQL баз содержит JSON записи. Разные записи могут содержать разные поля.

Это семейство БД называется NoSQL (Not only SQL — не только SQL), так как многие NoSQL базы данных поддерживают SQL, но это не самый лучший вариант их использования. Cуществует 4 типа баз данных NoSQL.

Документные

Атомарной (неделимой) единицей таких БД является документ. Каждый документ — JSON, схема может различаться в разных документах и содержать разные поля. Документные БД позволяют индексировать некоторые поля документа для ускорения запросов на основе этих полей. Следовательно, во всех документах есть поля.

Использование

Поскольку различные записи независимы друг от друга (логически и структурно), эти базы данных поддерживают параллельные вычисления, что позволяет легко анализировать большой объём данных. Примеры:

Колоночные

Атомарная единица таких БД — колонка таблицы. Данные сохраняются столбец за столбцом, что делает колоночные запросы очень эффективными, и, поскольку данные в каждой колонке однородны, это позволяет лучше сжимать данные.

Использование

В тех случаях, когда удобно делать запросы к подмножеству столбцов (оно не обязательно должно быть одинаковым каждый раз!). Колоночные БД обрабатывают такие запросы очень быстро, так как читают только конкретные колонки (в то время как строчные БД должны читать строки полностью).

В науке о данных часто бывает, что каждая колонка представляет определенную характеристику. Как специалист по данным я часто тренирую свои модели на подмножествах характеристик и проверяю отношения между ними и оценками (корреляция, дисперсия, значимость). То же подходит и для логов— в них зачастую множество полей, но при каждом запросе используются только некоторые. Например:

Ключ-значение

В этих БД запросы только на основе ключа — вы запрашиваете ключ и получаете его значение.

Такие БД не поддерживают запросы между различными значениями записей, вроде такого: выбрать все записи, где город — Нью-Йорк.
Полезное свойство этих БД — поле времени жизни (Time-to-Live, TTL), в котором можно задать отдельно для каждой записи и состояния, когда их нужно удалить из БД.

Достоинства

Это очень быстрые БД. Во-первых, потому что используют уникальные ключи, во-вторых, потому что большинство БД типа ключ-значение хранят данные в оперативной памяти, что обеспечивает быстрый доступ к данным.

Недостатки

Необходимо определять уникальные ключи, хорошие идентификаторы, основанные на заранее известных вам данных. Зачастую они дороже, чем другие типы баз данных, так как используют оперативную память.

Использование

В основном используются для кэширования, потому что быстрые и не требуют сложных запросов. Поле времени жизни для кэширования также очень полезно. Такие БД могут использоваться для любых данных, которые требуют быстрых запросов и соответствуют формату ключ-значение. Примеры таких баз:

Графовые

Содержат узлы, отображающие объекты, а также ребра, отображающие отношения между ними.

Использование
Созданы для работы с графовыми данными, такими как сети знаний или социальные сети. Примеры баз:

Как вы уже догадались, универсального решения нет. Самые распространенные БД для регулярного использования — реляционные и документные. Давайте сравним их.

База данных (БД) –это совокупность массивов и файлов данных, организованная по определённым правилам, предусматривающим стандартные принципы описания, хранения и обработки данных независимо от их вида.

Основные классификации баз данных

Существует огромное количество разновидностей баз данных, отличающихся по различным критериям. Основные из них:

Классификация по модели данных

Центральным понятием в области баз данных является понятие модели.

Виды:

Иерархическая.
Объектная и объектно-ориентированная.
Объектно-реляционная.
Реляционная.
Сетевая.
Функциональная.

1) Иерархическая база данных – каждый объект, при таком хранение информации, представляется в виде определенной сущности, то есть у этой сущности могут быть дочерние элементы, родительские элементы, а у тех дочерних могут быть еще дочерние элементы, но есть один объект, с которого все начинается. Получается своеобразное дерево. Примером иерархической базы данных может быть документ в формате XML или файловая система компьютера.

Следует сказать, что базы данных подобного вида оптимизированы под чтение информации, то есть базы данных, имеющие иерархическую структуру умеют очень быстро выбирать запрашиваемую информацию и отдавать ее пользователям. Но такая структура не позволяет столь же быстро перебирать информацию. Здесь можно привести первый пример из жизни: компьютер может легко работать с каким-либо конкретным файлом или папкой (которые, по сути, являются объектами иерархической структуры), но проверка компьютера антивирусам осуществляется очень долго. Второй пример – реестр Windows.

На изображении Вы можете увидеть структуру иерархической базы данных. В самом верху находится родитель или корневой элемент, ниже находятся дочерние элементы, элементы находящиеся на одном уровне называются братьями или соседними элементами. Соответственно, чем ниже уровень элемента, тем вложенность этого элемента больше.

Такая модель баз данных, несмотря на то, что она существует уже много лет, считается новой. И её создание открывает большие перспективы, в связи с тем, что использование объектной модели баз данных легко воспринимается пользователем, так как создается высокий уровень абстракции. Объектная модель идеально подходит для трактовки такого рода объектных данных как изображение, музыка, видео, разного вида текст.

Объектно-ориентированные базы данных обычно рекомендованы для тех случаев, когда требуется высокопроизводительная обработка данных, имеющих сложную структуру.

Не всякую информацию имеет смысл интерпретировать в виде цепочек символов или цифр. Представим себе музыкальную базу данных. Песню, закодированную в виде аудиофайла, можно поместить в текстовое поле большого размера, но как в таком случае будет ли осуществляться текстовый поиск?

3) Реляционная(или табличная) БД содержит перечень объектов одного типа, т.е. объектов с одинаковым набором свойств.

Такую базу удобно представлять в виде двумерной таблицы (или, чаще всего, нескольких связанных между собой таблиц).

Строки таблицы являются записями. Записи разбиты на поля. Каждая строка таблицы содержит запись об одном единственном объекте, включая все его свойства.

4) Сетевые базы данных являются своеобразной модификацией иерархических баз данных. Если Вы внимательно смотрели на изображение выше, то наверняка обратили внимание, что к каждому нижнему элементу идет только одна стрелочка от верхнего элемента. То есть у иерархических баз данных у каждого дочернего элемента может быть только один потомок. Сетевые базы данных отличаются от иерархических тем, что у дочернего элемента может быть несколько предков, то есть элементов стоящих выше него. Для большей наглядности и понимания структуры сетевых баз данных обратите внимание на изображение:

Стоит заметить, что сетевые базы данных обладают примерно теми же характеристиками, что и иерархические базы данных. Но сейчас нас не особо интересуют иерархические и сетевые базы данных, данная тема больше относится к формату XML.

5) Функциональные базы данных используются для решения аналитических задач: финансовое моделирование и управление производительностью. Функциональная база данных или функциональная модель отличается от реляционной модели. Функциональная модель также отличается от других аналогично названных концепций, включая модель функциональной базы данных DAPLEX и базы данных функциональных языков.

Функциональная модель является частью категории оперативной аналитической обработки (OLAP электронной таблице,), поскольку она включает многомерное иерархическое объединение. Но она выходит за рамки OLAP, требуя ориентирования ячейки, подобно тому, где ячейки могут быть введены или рассчитаны как функции других ячеек. Также, как и в электронных таблицах, данная модель поддерживает интерактивные вычисления, в которых значения всех зависимых ячеек автоматически обновляются каждый раз, когда изменяется значение ячейки.

SQL

Функции языка SQL:

СУБД

Большинство современных СУБД построено на реляционной модели данных. Для получения информации из отношений (таблиц) базы данных в качестве языка манипулирования данными в теоретическом плане используется язык SQL

Основные функции СУБД:

Управление данными во внешней памяти (на дисках).
Управление данными в оперативной памяти с использованием дискового кэша.
Журнализация изменений, резервное копирование и восстановление базы данных после сбоев.
Поддержка языков БД (язык определения данных, язык манипулирования данными).

Типы данных в SQL

Каждый столбец в таблице базы данных должен иметь имя и тип данных.

SQL разработчики должны решить, какие типы данных будут храниться внутри каждого столбца таблицы при создании таблицы SQL. Тип данных представляет собой метку и ориентир для SQL, чтобы понять, какой тип данных, как ожидается, внутри каждого столбца, а также определяет, как SQL будут взаимодействовать с хранимыми данными.

В следующей таблице перечислены общие типы данных в SQL:

Тем не менее, различные базы данных предлагают различные варианты для определения типа данных.

В следующей таблице приведены некоторые из общих названий типов данных между различными платформами баз данных:

Читайте также: