Какво е база данни? Определение и видове

по: Маркъс Алън Маркъс Алън
Hours Обновено

⚡ Умно обобщение

Какво е база данни? Базата данни е систематична, структурирана колекция от данни, която поддържа електронно съхранение, извличане и управление. Тя захранва ежедневни системи - от телефонни указатели до социални мрежи - и се управлява чрез софтуер, наречен система за управление на бази данни (СУБД).

  • ???? Дефиниране на данни и база данни: Данните са сурови факти; базата данни организира тези факти, така че множество потребители да могат да ги съхраняват, търсят и актуализират надеждно.
  • 🗂️ Познайте основните видове: Разпределените, релационните, обектно-ориентираните, централизираните, облачните, NoSQL, графовите, йерархичните и мрежовите бази данни обслужват различни натоварвания.
  • 🧩 Разпознайте петте компонента: Хардуерът, софтуерът, данните, процедурите и езикът за достъп до базата данни работят заедно, за да направят една база данни използваема.
  • ️ Използвайте СУБД за контрол: СУБД централизира достъпа, сигурността, паралелизма и целостта, така че приложенията могат да разчитат на последователни резултати.
  • 🤖 Добавете изкуствен интелект за продуктивност: Асистентите с изкуствен интелект проектират схеми, предлагат индекси и превеждат въпроси на обикновен английски език в изпълними SQL заявки.
Прочетете повече

Какво е база данни?

Какво е данни?

С прости думи, данни са факти за обект на интерес. Вашето име, възраст, ръст и тегло са все данни за вас. Картини, изображения, файлове и PDF файлове също могат да се считат за данни, защото всеки от тях носи информация, която може да се съхранява и обработва.

Какво е база данни?

A база данни е систематично събиране на данни. Базите данни поддържат електронното съхранение, извличане и манипулиране на данни, което улеснява управлението им в голям мащаб.

Да разгледаме няколко познати примера. Онлайн телефонен указател използва база данни за съхраняване на хора, телефонни номера и данни за контакт. Доставчик на електроенергия използва база данни за обработка на фактуриране, проблеми с клиентите и история на повреди. Facebook съхранява членове, приятелства, публикации, съобщения, реклами и много други - всичко това се намира в бази данни. Моделът е един и същ във всички индустрии: организирайте информацията, така че приложенията и хората да могат надеждно да я заявяват.

Видове бази данни

Най-често срещаните типове бази данни са обобщени по-долу. Всеки от тях е подходящ за определена форма на данните и работно натоварване.

Разпределени бази данни

Разпределената база данни разпространява данни между множество сайтове или местоположения. Всеки сайт запазва свой собствен сегмент, докато клиентите виждат една логическа база данни. Моделът е често срещан в глобални приложения, които се нуждаят от ниска латентност и локална достъпност.

Релационни бази данни

Релационната база данни съхранява данни в таблици с редове и колони и използва ключове, за да свързва една таблица с друга. Често наричана RDBMS, тя остава най-популярната... СУБД семейство на пазара. Примерите включват MySQL, Oracle Database, PostgreSQL, и Microsoft SQL Server.

Обектно-ориентирани бази данни

Обектно-ориентираните бази данни съхраняват данните като обекти, всеки от които носи атрибути и методи, определящи какви операции са разрешени върху данните. Те се съпоставят ясно с обектно-ориентирани езици за програмиране и премахват необходимостта от ORM слой.

Централизирана база данни

Централизираната база данни съхранява всеки запис на един централен сървър. Потребителите се свързват от много места към едно и също хранилище, което опростява администрирането, но прави сървъра единствена точка на спор.

Бази данни с отворен код

Базите данни с отворен код публикуват своя изходен код под разрешителен лиценз, така че всеки може да ги използва, променя и разпространява. MySQL, PostgreSQL, SQLite, MariaDB, и MongoDB са широко разпространени примери.

Облачни бази данни

Облачната база данни е оптимизирана за виртуализирана инфраструктура при поискване. Тя се предоставя като управлявана услуга, мащабира съхранението и изчисленията еластично и предлага висока достъпност чрез вградена репликация. Примерите включват Amazon RDS, Azure SQL база данни и Google Cloud Гаечен ключ.

СВЪРЗАНИ СТАТИИ

Складове за данни

A склад за данни централизира исторически и кумулативни данни от много изходни системи, за да подпомогне вземането на решения, отчитането и прогнозирането. Опростява анализите, като предоставя на организацията единна, надеждна версия на истината.

NoSQL бази данни

NoSQL базите данни обработват много големи, често неструктурирани набори от данни, които не се вписват точно в редове и колони. Съхраненията на документи, ключ-стойности, семейства колони и графи адресират различен модел на достъп и осигуряват хоризонтална мащабируемост, която традиционните релационни бази данни трудно могат да постигнат.

Графични бази данни

Графовата база данни използва теория на графите – възли и ръбове – за директно съхраняване и запитване към връзки. Тя е идеална за откриване на измами, системи за препоръки и анализ на социални мрежи, където връзките между обектите са толкова важни, колкото и самите обекти.

OLTP бази данни

OLTP (онлайн обработка на транзакции) бази данни се фокусират върху високопроизводителни транзакции с ниска латентност в многопотребителски среди. Те гарантират ACID свойства и са настроени за много малки четения и записи, които задвижват операционни системи, като например приложения за точки на продажба и банкови приложения.

Лична база данни

Личната база данни съхранява данни на един компютър за един потребител или малък екип. Microsoft Достъп и SQLite са типични примери.

Мултимодална база данни

Мултимодалната база данни поддържа няколко модела данни – например документ, графика и ключ-стойност – в рамките на един енджин. ArangoDB и Microsoft Azure Cosmos DB са популярни мултимодални опции.

Документ/JSON база данни

В документно-ориентирана база данни всеки запис е самостоятелен документ, обикновено в JSON, BSON или XML. Един документ може да съдържа богато вложени данни и различни полета, което прави модела гъвкав за бързо развиващи се приложения. MongoDB и Couchbase са добре познати примери.

Йерархична база данни

Йерархичната база данни използва дървовидна структура с връзки родител-дете. Възлите представляват записи, а клоновете представляват полета. Windows Регистърът е включен Windows XP и IBM IMS са класически примери за йерархични бази данни.

Мрежова база данни

Мрежовата СУБД поддържа връзки „много към много“ между записи, създавайки по-сложни структури от йерархичния модел. RDM Server е пример за система за управление на бази данни, която реализира мрежовия модел.

Компоненти на база данни

Компоненти на база данни

Компоненти на базата данни.

Всяка база данни е изградена от пет компонента, работещи заедно:

железария

Хардуерът е физическият слой — компютри, входно/изходни устройства, носители за съхранение и мрежи. Той осигурява интерфейса между базата данни и останалата част от света.

Софтуер

Софтуерът обхваща всичко, което управлява и контролира базата данни: самата СУБД, операционната система, мрежовия софтуер, който позволява на множество потребители да споделят данни, и приложенията, които четат и пишат през СУБД.

Дата

Данните са суровите факти, наблюдения, числа, символи и изображения, които базата данни съхранява. Сами по себе си суровите данни са безсмислени; базата данни ги организира и обработва в полезна информация.

Процедури

Процедурите са документираните инструкции и правила, които управляват как базата данни е проектирана, управлявана и поддържана. Те казват на администраторите и потребителите как да управляват системата надеждно.

Език за достъп до база данни

Езикът за достъп до база данни – най-често SQL – позволява на потребителите и приложенията да вмъкват, актуализират, изтриват и заявяват данни. Потребителите издават специфични команди, които СУБД анализира, планира и изпълнява спрямо базовото хранилище.

Какво е система за управление на бази данни (СУБД)?

A Система за управление на бази данни (СУБД) е софтуерният слой, който позволява на потребителите да дефинират, съхраняват, извличат, актуализират и защитават данни. СУБД координира достъпа между много потребители и приложения, налага целостта и контролира кой може какво да вижда или променя.

Технологията за управление на бази данни (СУБД) не е нова — на Чарлз Бахман Интегрирано хранилище за данни (IDS), създадена в General Electric в началото на 1960-те години на миналия век, е широко призната за първата СУБД. Оттогава областта се развива чрез йерархични, мрежови, релационни, обектно-ориентирани и NoSQL модели, всеки от които е насочен към следващото поколение работни натоварвания с данни.

История на системите за управление на бази данни

Основните етапи по-долу tracеволюцията на технологията за бази данни.

  • 1960s — Чарлз Бахман проектира първата СУБД (интегрирано хранилище за данни) в General Electric.
  • 1968 - IBM Система за управление на информацията на корабите (IMS), една от най-ранните йерархични СУБД.
  • 1970 — Едгар Ф. Код публикува „Релационен модел на данни за големи споделени банки от данни“, в която представя релационния модел.
  • 1976 — Питър Чен формализира модела „Обект-Връзка“ (ER).
  • 1980s - Върнете се в началото релационен модел става доминираща парадигма за бази данни и SQL е стандартизиран.
  • 1985 — Обектно-ориентираните СУБД изглежда се вписват във възхода на ООП езиците.
  • 1990s — Обектно-релационните функции се появяват в масовите RDBMS.
  • 1992 - Microsoft пуска първата версия на Microsoft Достъп до лични бази данни.
  • 1995 — Уеб приложенията започват да стимулират използването на бази данни в интернет мащаб.
  • 1997 — XML влиза в бази данни едновременно като формат и като цел на заявка.
  • 2009 — Терминът NoSQL печели tracцията, тъй като хранилищата за документи, ключ-стойности и графи се разрастват бързо.
  • 2010-те и след това — SQL бази данни, базирани в облака и разпределени (Aurora, Spanner, CockroachDB) се появяват.

Предимства на СУБД

Добре внедрената СУБД дава на организациите няколко практически ползи:

  • Предлага много техники за ефективно съхранение и извличане на данни.
  • Балансира нуждите на множество приложения, които споделят едни и същи данни.
  • Осигурява единни административни процедури.
  • Предпазва програмистите на приложения от подробности за съхранението.
  • Осигурява целостта и сигурността на данните чрез ограничения и контрол на достъпа.
  • Планира едновременен достъп, така че само валидни операции да са успешни.
  • Намалява времето за разработване на приложения чрез услуги за многократна употреба.

Недостатъци на СУБД

Моделът на СУБД има и компромиси:

  • Цените на хардуер и софтуер могат да бъдат значителни.
  • Повечето системи са сложни, така че потребителите и администраторите се нуждаят от обучение.
  • Централизирането на данни в една база данни създава ценна цел за прекъсвания, повреда или атака.
  • Едновременният достъп изисква внимателно проектиране, за да се избегнат загубени актуализации и безизходици.
  • СУБД не е проектирана за тежки числени изчисления; специализирани инструменти се справят по-добре с това натоварване.

Въпроси и Отговори

Данните са сурови факти, като имена, числа или изображения. Базата данни е организираната колекция от тези факти и софтуерните услуги, които ви позволяват да ги съхранявате, търсите и актуализирате надеждно сред много потребители.

Базата данни е съхранената колекция от данни. СУБД е софтуерът, който дефинира, съхранява, извлича, защитава и управлява тези данни. Без СУБД, базата данни е просто файлове на диск.

SQL (Structured Query Language) е стандартният език за релационни бази данни. Той дефинира схеми, вмъква и актуализира записи, запитва данни с SELECT и контролира достъпа чрез GRANT и REVOKE.

SQL базите данни съхраняват данни в таблици със строги схеми и използват SQL за заявки. NoSQL базите данни съхраняват документи, двойки ключ-стойност, колони или графики с гъвкави схеми и се мащабират хоризонтално за много големи набори от данни.

ACID означава AtomИзолираност, Съгласуваност, Изолираност и Устойчивост. Заедно те гарантират, че транзакциите в базата данни ще завършат напълно, ще оставят данните валидни, ще се изпълняват независимо и ще оцеляват при сривове след извършена обработка.

Четирите класически модела на СУБД са йерархични, мрежови, релационни и обектно-ориентирани. Съвременните системи разширяват списъка с NoSQL, NewSQL, графови, времеви серии и мултимодални двигатели за специализирани натоварвания.

Инструментите с изкуствен интелект препоръчват схеми и индекси, класифицират бавни заявки, откриват аномалии и превеждат въпроси на естествен език в изпълним SQL. Те ускоряват рутинната работа на администраторите на бази данни и помагат на анализаторите да изследват данните по-бързо.

Да. Асистентите с изкуствен интелект превръщат заявки като „общи продажби по региони за последното тримесечие“ в работещ SELECT оператор с правилните JOIN-ове и агрегати и обясняват заявката, така че анализаторите да могат да я проверят.

Обобщете тази публикация с: