Что значит реляционная система управления базами данных

Что значит реляционная система управления базами данных

По Вашему запросу ничего не найдено.

Рекомендуем сделать следующее:

• Проверьте правильность написания ключевых слов.
• Используйте синонимы введенных Вами ключевых слов, например “приложение” вместо “программное обеспечение”.
• Попробуйте воспользоваться одним из популярных поисковых запросов ниже.
• Начните новый поиск.

Что такое реляционная база данных?

Реляционные базы данных представляют собой базы данных, которые используются для хранения и предоставления доступа к взаимосвязанным элементам информации. Реляционные базы данных основаны на реляционной модели — интуитивно понятном, наглядном табличном способе представления данных. Каждая строка, содержащая в таблице такой базы данных, представляет собой запись с уникальным идентификатором, который называют ключом. Столбцы таблицы имеют атрибуты данных, а каждая запись обычно содержит значение для каждого атрибута, что дает возможность легко устанавливать взаимосвязь между элементами данных.

Пример реляционной базы данных

В качестве примера рассмотрим две таблицы, которые небольшое предприятие использует для обработки заказов продукции. Первая таблица содержит информацию о заказчиках: каждая запись в ней включает в себя имя и адрес заказчика, платежные данные и информацию о доставке, номер телефона и т. д. Каждый элемент информации (атрибут) помещен в отдельный столбец базы данных, которому назначен уникальный идентификатор (ключ) для каждой строки. Во второй таблице—(с информацией о заказе) каждая—запись содержит идентификатор заказчика, совершившего заказ, название заказанного продукта, его количество, размер или цвет и т. д. Записи в этой таблице не содержат таких данных, как имя заказчика или его контактные данные.

У обеих таблиц есть только один общий элемент — идентификатор столбца (ключ). Благодаря наличию этого общего столбца реляционные базы данных могут устанавливать взаимосвязи между двумя таблицами. Когда приложение для обработки заказов передает заказ в базу данных, база данных обращается к таблице со сведениями о заказах, извлекает сведения о продукции и использует идентификатор заказчика из этой таблицы, чтобы найти сведения об оплате и доставке в таблице с информацией о нем. Затем на складе подбирают нужный продукт, заказчик своевременно получает свой заказ и производит оплату.

Структура реляционных баз данных

Реляционная модель подразумевает логическую структуру данных: таблицы, представления и индексы. Логическая структура отличается от физической структуры хранения. Такое разделение дает возможность администраторам управлять физической системой хранения, не меняя данных, содержащихся в логической структуре. Например, изменение имени файла базы данных не повлияет на хранящиеся в нем таблицы.

Разделение между физическим и логическим уровнем распространяется в том числе на операции, которые представляют собой четко определенные действия с данными и структурами базы данных. Логические операции дают возможность приложениям определять требования к необходимому содержанию, в то время как физические операции определяют способ доступа к данным и выполнения задачи.

Чтобы обеспечить точность и доступность данных, в реляционных базах должны соблюдаться определенные правила целостности. Например, в правилах целостности можно запретить использование дубликатов строк в таблицах, чтобы устранить вероятность попадания неправильной информации в базу данных.

Реляционная модель

В первых базах данных данные каждого приложения хранились в отдельной уникальной структуре. Если разработчик хотел создать приложение для использования таких данных, он должен был хорошо знать конкретную структуру, чтобы найти необходимые данные. Такой метод организации был неэффективен, сложен в обслуживании и затруднял оптимизацию эффективности приложений. Реляционная модель была разработана, чтобы устранить потребность в использовании разнообразных структур данных.

Она обеспечила стандартный способ представления данных и отправки запросов, которые могли быть использованы в любых приложениях. Разработчики уяснили, что таблицы являются ключевым преимуществом реляционных баз данных, так как обеспечивают интуитивно понятный, эффективный и гибкий способ хранения структурированной информации и получения к ней доступа.

Со временем, когда разработчики стали использовать язык структурированных запросов (SQL) для записи данных в базу и отправки запросов, стало очевидным и другое преимущество реляционной модели. Вот уже на протяжении многих лет SQL широко используется в качестве языка запросов в базах данных. Он основан на алгоритмах реляционной алгебры и четкой математической структуре, что обеспечивает простоту и эффективность при оптимизации любых запросов к базе данных. Для сравнения: при использовании других подходов приходится создавать отдельные, уникальные запросы.

Преимущества реляционных баз данных

Компании всех типов и размеров используют простую, но функциональную реляционную модель для обслуживания разнообразных информационных потребностей. Реляционные базы данных применяются для отслеживания товарных запасов, обработки торговых транзакций через Интернет, управления большими объемами критически важных данных заказчиков и т. д. Реляционные базы данных можно рекомендовать для обслуживания любых информационных потребностей, где элементы данных связаны между собой и необходимо обеспечивать безопасное и надежное управление ими на основе правил целостности.

Реляционные базы данных появились в 1970-х годах. На сегодняшний день преимущества реляционного подхода сделали его самой распространенной моделью для баз данных в мире.

Целостность данных

Реляционная модель наиболее эффективно поддерживает целостность данных во всех приложениях и копиях (экземплярах) базы данных. Например, когда заказчик кладет деньги на счет с помощью банкомата, а затем проверяет баланс на мобильном телефоне, он ожидает, что поступившие средства сразу же отобразятся на счете. Реляционные базы данных отлично подходят для обеспечения целостности данных в различных экземплярах базы в одно и то же время.

Другие типы баз данных не могут одновременно поддерживать целостность больших объемов данных. Некоторые современные типы баз данных, такие как NoSQL, обеспечивают только так называемую “окончательную целостность.” Это значит, что, когда выполняется масштабирование данных или несколько пользователей одновременно используют одни и те же данные, необходимо некоторое время на “внесение изменений”. В некоторых случаях окончательная целостность вполне приемлема (например, для обновления позиций в товарном каталоге), однако для критически важной операционной деятельности бизнеса (например, транзакций с использованием корзины) реляционные базы представляют собой фундаментальный стандарт.

Фиксация изменений и атомарность

В реляционных базах данных используются очень детальные и строгие бизнес-правила и политики в отношении фиксации изменений в базе данных (то есть сохранения изменений в данных на постоянной основе). Рассмотрим для примера складскую базу данных, в которой отслеживаются три запчасти, всегда использующиеся в комплекте. Когда одну из них извлекают из товарных запасов, две другие также должны извлекаться. Если одна из трех запчастей недоступна, две другие также не могут быть проданы отдельно, то есть, чтобы в базу данных можно было внести изменения, должны быть доступны все три запчасти. Реляционная база данных не разрешит сохранять изменения, если они не касаются всех трех запчастей. Эту особенность реляционных баз данных называют атомарностью или неразрывностью. Неразрывность необходима для сохранения точности данных в базе и обеспечения соответствия с правилами, нормативными положениями и бизнес-политиками.

Реляционные базы данных и ACID

Транзакции в реляционной базе данных имеют четыре важные характеристики: неразрывность (atomicity), целостность (consistency), изолированность (isolation) и неизменность (durability). Это сочетание получило название ACID.

• Неразрывность определяет все элементы, которые необходимы для совершения транзакции в базе данных.
• Согласованность или целостность определяет правила сохранения состояния данных после выполнения транзакции.
• Изолированность гарантирует, что во избежание путаницы транзакция не повлияет на другие элементы до окончательного сохранения изменений.
• Неизменность обеспечивает неизменность данных после сохранения изменений в результате транзакции.

Хранимые процедуры и реляционные базы данных

Доступ к данным включает в себя множество повторяющихся действий. Например, иногда для получения нужного результата простой запрос для получения информации из таблицы необходимо повторить сотню или тысячу раз. Для таких сценариев доступа к базе данных необходимо что-то вроде программного кода. Разработчикам каждый раз писать стандартный код доступа к данным для нового приложения было бы утомительно. К счастью, реляционные базы данных поддерживают хранимые процедуры, представляющие собой блоки кода, к которым можно получить доступ с помощью обычного вызова со стороны кода приложения. Например, одну и ту же хранимую процедуру можно использовать для последовательной маркировки записей в целях удобства пользователей для различных приложений. Хранимые процедуры также помогают разработчикам убедиться в правильной реализации определенных функций данных в приложении.

Блокировки базы данных и параллельный доступ

Когда несколько пользователей или приложений пытаются одновременно изменить одни и те же данные, это может вести к возникновению конфликта в базе. Блокировки и параллельный доступ снижают вероятность конфликтов и способствуют сохранению целостности данных.

Блокировка не разрешает другим пользователям и приложениям получать доступ к данным во время их обновления. В некоторых базах данных блокировка может применяться к целой таблице, что негативно отражается на эффективности приложения. В других типах баз данных, например реляционных базах Oracle, блокировка выполняется на уровне одной записи, оставляя другие записи в таблице доступными. Такой подход помогает сохранить эффективность приложения.

Инструмент параллельного доступа используется, когда несколько пользователей или приложений пытаются одновременно выполнить запросы к одной базе данных. Он обеспечивает доступ пользователей и приложений к базе данных в соответствии с политиками контроля.

Характеристики, на которые следует обратить внимание при выборе реляционной базы данных

Программное обеспечение, которое используется для сохранения, контроля и извлечения данных в базе, а также выполнения к ней запросов, называют системой управления реляционной базой данных (СУРБД). СУРБД обеспечивает интерфейс между пользователями и приложениями и базой данных, а также административные функции для управления хранением данных, их эффективностью и доступом к ним.

При выборе типа базы данных и продуктов на основе реляционных баз данных необходимо учитывать несколько факторов. Выбор СУРБД зависит от потребностей Вашей компании. Задайте себе следующие вопросы.

• Каковы наши требования к точности данных? Будем ли мы использовать бизнес-логику для хранения и обеспечения точности данных? Предъявляются ли к нашим данным более строгие требования в отношении точности (например, если Вы работаете с финансовыми данными и отчетностью)?
• Нужна ли нам масштабируемость? Какими объемами данных требуется управлять и каков прогнозируемый рост этих объемов? Должна ли модель базы данных поддерживать зеркальные копии (как отдельные экземпляры) в целях масштабирования? Если да, сможем ли мы обеспечивать целостность данных в этих экземплярах?
• Насколько важно наличие параллельного доступа? Потребуется ли пользователям и приложениям одновременный доступ к данным? Поддерживает ли ПО базы данных параллельный доступ без ущерба для безопасности?
• Каковы наши потребности в эффективности и надежности баз данных? Требуется ли нам высокоэффективная и надежная система? Каковы требования к скорости выполнения запросов? Какие гарантии дает вендор услуг в соответствии с соглашением об обслуживании (SLA) или на случай незапланированного простоя?

Реляционная база данных будущего: автономная база данных

На протяжении последних лет реляционные базы данных улучшали свою производительность, надежность и безопасность и становились проще в обслуживании. Однако их структура становилась все более сложной, и, как следствие, администрирование такой базы данных начало требовать немалых усилий. Вместо того, чтобы использовать свои навыки для разработки инновационных приложений, которые будут приносить прибыль компании, разработчики вынуждены посвящать львиную долю времени управлению базой данных для оптимизации ее эффективности.

Мы использовали автономные технологии, чтобы расширить возможности реляционной модели и создать реляционную базу данных нового типа. Самоуправляемая база данных (которую также называют автономной) сохраняет все преимущества и возможности реляционной модели и добавляет к ним средства на основе искусственного интеллекта, машинного обучения и автоматизации для мониторинга и оптимизации скорости выполнения запросов и управления. Например, чтобы улучшить скорость выполнения запросов, самоуправляемая база данных строит прогнозы и проверяет индексы, а затем применяет лучшие результаты на практике — и все это без участия администратора. Самоуправляемые базы данных постоянно вносят такие улучшения в собственную работу без человеческого вмешательства.

Автономные технологии дают возможность разработчикам больше не тратить время на рутинные задачи обслуживания. Например, больше не нужно заблаговременно определять требования к инфраструктуре. При использовании решения IaaS Вы арендуете ресурсы, например вычислительные мощности или хранилище, получаете доступ к нужным ресурсам по мере необходимости и платите только за те из них, которые использует Ваша компания. Разработчики могут создавать автономные реляционные базы данных всего за несколько шагов, ускоряя процесс разработки приложений.

Источник

Краткий обзор реляционных систем управления базами данных

Реляционные базы данных уже давно используются в программировании. В своё время они обрели популярность благодаря простоте и удобству реляционной модели работы с данными.

Данная статья анализирует различия между наиболее популярными реляционными системами управления базами данных (СУБД): SQLite, MySQL и PostgreSQL.

Системы управления базами данных

Базы данных – это логически смоделированные хранилища различной информации (данных) всех видов. Каждая база данных SQL основана модели, которая предоставляет структуру для хранящихся в ней данных. Системы управления базами данных – это приложения (или библиотеки), которые управляют базами данных различных форм, размеров и видов.

Примечание: Чтобы узнать больше о СУБД, читайте статью SQL, NoSQL и другие модели баз данных.

Реляционные системы управления базами данных

Реляционные СУБД для работы с данными используют реляционную модель. Эта модель хранит любую информацию в таблицах в виде связанных записей с атрибутами.

Этот тип СУБД требует наличия структур-таблиц. Столбцы (атрибуты) такой таблицы содержат различные типы данных. Каждая запись БД воспринимается как строка в таблице, атрибуты которой представлены в виде столбцов.

Отношения и типы данных

Отношения можно рассматривать как математические наборы, содержащие ряд атрибутов, которые в совокупности представляют собой базы данных и хранимую в ней информацию.

Добавляя запись в таблицу, нужно распределить все её компоненты (атрибуты) по типам данных. Разные реляционные СУБД используют разные типы данных, и они не всегда взаимозаменяемы.

Подобные ограничения (как, например, с типами данных) типичны для реляционных СУБД, ведь, по сути, отношения между данными и строятся на основе ограничений.

Примечание: Базы данных NoSQL не имеют таких строгих ограничений, поскольку они не выстраивают таких отношений между данными. Чтобы узнать больше о NoSQL, читайте эту статью.

Популярные реляционные базы данных

В данной статье мы рассмотрим три наиболее важные и популярные СУБД с открытым исходным кодом.

• SQLite: встроенная мощная система управления базами данных.
• MySQL: самая популярная и широко распространённая БД.
• PostgreSQL: продвинутая SQL-совместимая объектная СУБД с открытым исходным кодом.

Примечание: Приложения с открытым исходным кодом почти всегда дают пользователям право на свободное использование и изменение кода. Ответвляя код, вы можете создать совершенно новое приложение. Одним из ответвлений MySQL, например, является MariaDB.

SQLite

SQLite – это производительная библиотека, которую можно встраивать в приложения. Полноценная БД на основе файлов SQLite предлагает широкий набор инструментов для обработки всех видов данных и накладывает намного меньше ограничений, чем другие реляционные базы данных.

Приложения, использующие SQLite, не взаимодействуют с помощью интерфейса (портов, сокетов), а отправляют прямые запросы в файл, в котором хранятся данные (например БД SQLite). Благодаря этому приложение SQLite очень быстрое и производительное.

Типы данных SQLite

• NULL: пустое значение.
• INTEGER: целочисленное значение (зависимо от объёма значение хранится в 1, 2, 3, 4, 6 или 8 байтах).
• REAL: число с плавающей точкой, хранится в виде 8-байтного IEEE.
• TEXT: текстовая строка, хранится в зашифрованном виде (UTF-8, UTF-16BE или UTF-16LE).
• BLOB: бинарные данные, хранятся в том виде, в котором были введены.

Примечание: Больше о типах данных SQLite можно узнать в официальной документации.

Преимущества SQLite

• Простое строение на основе файлов: вся база данных состоит всего из одного файла, что увеличивает её портативность.
• Стандарты: несмотря на простоту, система SQLite основана на SQL. Некоторые функции опущены (RIGHT OUTER JOIN или FOR EACH STATEMENT), однако вместо них добавлены другие.
• SQLite отлично подходит для разработки или тестирования. На этих этапах почти всегда необходимо простое, но масштабируемое решение.

Недостатки SQLite

• Нет управления пользователями. Более сложные СУБД поддерживают управление пользователями (их взаимосвязями, привилегиями и т.п.). Простая СУБД SQLite такой функции не предоставляет.
• Невозможно повысить производительность. Библиотека SQLite проста в настройке и в использовании. Однако она разработана таким образом, что не позволяет путём тонкой настройки получить дополнительную производительность. То есть сделать SQLite более производительной технически невозможно.

Когда лучше использовать SQLite

• Простые встроенные приложения, которым нужна портативность, например, однопользовательские локальные приложения, мобильные приложения, игры.
• Замена диска. Обычно приложения, которым необходимо читать или записывать файлы на диск, могут использовать SQLite для получения дополнительных функций.
• Тестирование.

Когда лучше не использовать SQLite

• Многопользовательские приложения. Если приложение построено таким образом, что большое количество клиентов одновременно использует одну БД, то в такое приложение лучше внедрить полнофункциональную реляционную СУБД (например, MySQL).
• Приложения, записывающие большое количество данных. операция записи является одним из ограничений SQLite. Эта СУБД позволяет выполнять только одну операцию записи за один момент времени, следовательно, она ограничивает пропускную способность.

MySQL

MySQL – самая популярная СУБД. Это многофункциональное открытое приложение, поддерживающее работу огромного количества сайтов. Система MySQL довольно проста в работе и может хранить большие массивы данных.

Примечание: Учитывая популярность MySQL, для этой системы было разработано большое количество сторонних приложений, инструментов и библиотек.

MySQL не реализует полный стандарт SQL. Несмотря на это, MySQL предлагает множество функциональных возможностей для пользователей: автономный сервер баз данных, взаимодействие с приложениями и сайтами и т.п.

Типы данных MySQL

• TINYINT: целое число в диапазоне от -128 до 127 (1 байт).
• SMALLINT: целое число от -32768 до 32767 (2 байта).
• MEDIUMINT: число от -8388608 до 8388608 (3 байта).
• INT или INTEGER: число в диапазоне от -2147683648 до 2147683648 (4 байта).
• BIGINT: число от -2 63 до 2 63 -1 (8 байт).
• FLOAT: число с плавающей точкой (4 байта).
• DOUBLE, DOUBLE PRECISION, REAL: число с двойной точностью и плавающей точкой.
• DECIMAL, NUMERIC: величины повышенной точности.
• DATE: дата.
• DATETIME: дата и время.
• TIMESTAMP: временная метка.
• TIME: время в формате hh:mm:ss.
• YEAR: год (по умолчанию хранится в виде 4 цифр, но можно настроить и 2).
• CHAR: строка фиксированной длины.
• VARCHAR: строки переменных.
• TINYBLOB, TINYTEXT: Тип TEXT позволяет хранить текст, а BLOB – изображения, звук, электронные документы и т.п. Максимальная длина – 225 символов.
• BLOB, TEXT: большие объемы текста, максимум 65535 символов.
• MEDIUMBLOB, MEDIUMTEXT: аналогично предыдущему, но максимум до 16777215 символов.
• LONGBLOB, LONGTEXT: аналогично предыдущему, но максимум до 4294967295 символов.
• ENUM: принимает только одно из значений заданного множества.
• SET: принимает любой или все элементы из значений заданного множества.

Преимущества MySQL

• Простота в работе: MySQL очень просто установить и настроить. Сторонние инструменты, в том числе визуализаторы (интерфейсы) значительно упрощают работу с данными.
• Функциональность: MySQL поддерживает огромное количество функций SQL.
• Безопасность: MySQL предоставляет много встроенных продвинутых функций для защиты данных.
• Масштабируемость и производительность: MySQL может работать с большими объёмами данных.

Недостатки MySQL

• Ограничения: структура MySQL накладывает некоторые ограничения, из-за которых не смогут работать продвинутые приложения.
• Уязвимости: метод обработки данных, применяемый в MySQL, делает эту СУБД немного менее надёжной по сравнению с другими СУБД.
• Медленное развитие: хотя MySQL является продуктом с открытым исходным кодом, он очень медленно развивается. Однако тут следует заметить, что на MySQL основано несколько полноценных баз данных (например, MariaDB).

Когда использовать MySQL

• Распределенные операции: автономный сервер баз данных MySQL поддерживает множество операций и предоставляет несколько дополнительных функций.
• Высокая безопасность данных: MySQL предлагает высокую защиту данных.
• Веб-сайты и веб-приложения: несмотря на ограничения MySQL может поддерживать работу почти любого сайта и веб-приложения. Этот гибкий и масштабируемый инструмент прост в использовании.
• Пользовательские решения: MySQL можно подогнать под строгие требования сайта или приложения.

Когда лучше не использовать MySQL

• Конфликты с SQL: поскольку MySQL всё же полностью не реализует стандартов SQL, он не полностью совместим с SQL. Потому MySQL не всегда можно интегрировать с другой СУБД.
• Слабая поддержка параллелизма: несмотря на то, что MySQL хорошо выполняет операции чтения, одновременные операции чтения и записи могут вызвать проблемы.
• Отсутствие некоторых функций (например, полнотекстового поиска).

PostgreSQL

PostgreSQL – это продвинутая открытая объектно-ориентированная СУБД. PostgreSQL реализует SQL-стандарты ANSI/ISO.

В отличие от других СУБД, PostgreSQL поддерживает очень важные объектно-ориентированные и реляционные функции баз данных: надежные транзакции ACID (атомарность, согласованность, изолированность, долговечность) и т.п.

Основанная на надёжной технологии СУБД PostgreSQL может одновременно обрабатывать большое количество задач. Поддержка согласованности достигается без блокирования операций чтения благодаря MVCC.

Хотя СУБД PostgreSQL не так популярна, как MySQL, для неё тоже разработано большое количество дополнительных инструментов и библиотек, которые упрощают работу с данными и увеличивают производительность СУБД.

Источник