Что такое база данных? Определение и типы.

Автор: Маркус Аллен Маркус Аллен
Hours обновлено

⚡ Умное резюме

Что такое база данных? База данных — это систематизированная, структурированная совокупность данных, которая поддерживает электронное хранение, поиск и управление. Она используется в повседневных системах, от телефонных справочников до социальных сетей, и управляется с помощью программного обеспечения, называемого системой управления базами данных (СУБД).

  • 📚 Определите данные и базу данных: Данные — это исходные факты; база данных организует эти факты таким образом, чтобы множество пользователей могли надежно хранить, искать и обновлять их.
  • 🇧🇷 Ознакомьтесь с основными типами: Распределенные, реляционные, объектно-ориентированные, централизованные, облачные, NoSQL, графовые, иерархические и сетевые базы данных — каждая из них предназначена для выполнения различных задач.
  • 🧩 Распознайте пять компонентов: Аппаратное обеспечение, программное обеспечение, данные, процедуры и язык доступа к базе данных работают вместе, чтобы сделать базу данных пригодной для использования.
  • ⚙️ Используйте СУБД для управления: Система управления базами данных (СУБД) централизует доступ, безопасность, параллелизм и целостность, позволяя приложениям полагаться на согласованные результаты.
  • 🤖 Внедрите ИИ для повышения производительности: Искусственный интеллект-ассистенты разрабатывают схемы, предлагают индексы и переводят простые вопросы на английском языке в исполняемые SQL-запросы.
Читать

Что такое база данных?

Что такое данные?

Проще говоря, данным Это факты об интересующем вас объекте. Ваше имя, возраст, рост и вес — все это данные о вас. Фотографии, изображения, файлы и PDF-файлы также могут считаться данными, поскольку каждый из них содержит информацию, которую можно хранить и обрабатывать.

Что такое база данных?

A база данных Базы данных представляют собой систематизированную коллекцию данных. Они обеспечивают электронное хранение, поиск и обработку данных, упрощая управление данными в больших масштабах.

Рассмотрим несколько знакомых примеров. Онлайн-телефонный справочник использует базу данных для хранения информации о людях, номерах телефонов и контактных данных. Поставщик электроэнергии использует базу данных для обработки счетов, вопросов клиентов и истории неисправностей. Facebook хранит информацию о пользователях, их друзьях, публикациях, сообщениях, рекламе и многом другом — всё это хранится в базах данных. Принцип тот же во всех отраслях: организовать информацию таким образом, чтобы приложения и пользователи могли надёжно её запрашивать.

Типы баз данных

Ниже приведено краткое описание наиболее распространенных типов баз данных. Каждый из них подходит для определенной структуры данных и рабочей нагрузки.

Распределенные базы данных

Распределенная база данных распределяет данные по нескольким площадкам или местоположениям. Каждая площадка хранит свой собственный фрагмент данных, в то время как клиенты видят одну логическую базу данных. Эта модель распространена в глобальных приложениях, требующих низкой задержки и локальной доступности.

Реляционные базы данных

Реляционная база данных хранит данные в таблицах, содержащих строки и столбцы, и использует ключи для связи одной таблицы с другой. Часто называемая СУБД, она остается самой популярной. СУБД семья на рынке. Примеры включают MySQL, Oracle Database, PostgreSQL и Microsoft SQL Server.

Объектно-ориентированные базы данных

Объектно-ориентированные базы данных хранят данные в виде объектов, каждый из которых содержит атрибуты и методы, определяющие, какие операции разрешены над данными. Они легко соотносятся с объектно-ориентированными языками программирования и устраняют необходимость в слое ORM.

Централизованная база данных

Централизованная база данных хранит все записи на одном центральном сервере. Пользователи подключаются к одному хранилищу из разных мест, что упрощает администрирование, но делает сервер единственной точкой соприкосновения.

Базы данных с открытым исходным кодом

Базы данных с открытым исходным кодом публикуют свой исходный код под разрешительной лицензией, поэтому любой может использовать, изменять и распространять их. MySQL, PostgreSQL, SQLite, MariaDB и MongoDB являются широко используемыми примерами.

Облачные базы данных

Облачная база данных оптимизирована для виртуализированной инфраструктуры по запросу. Она предоставляется как управляемая услуга, масштабирует хранилище и вычислительные ресурсы эластично и обеспечивает высокую доступность благодаря встроенной репликации. Примеры включают: Amazon RDS, Azure База данных SQL и Google Cloud Гаечный ключ.

СТАТЬИ ПО ТЕМЕ

Хранилища данных

A информационное хранилище Централизует исторические и кумулятивные данные из множества исходных систем для поддержки принятия решений, отчетности и прогнозирования. Упрощает аналитику, предоставляя организации единую, достоверную версию истины.

Базы данных NoSQL

NoSQL-базы данных обрабатывают очень большие, часто неструктурированные наборы данных, которые не помещаются аккуратно в строки и столбцы. Документные, ключ-значные, столбцовые и графовые хранилища данных решают разные задачи доступа и обеспечивают горизонтальную масштабируемость, которую традиционным реляционным базам данных трудно обеспечить.

График баз данных

Графовая база данных использует теорию графов — узлы и ребра — для непосредственного хранения и запроса связей. Она идеально подходит для обнаружения мошенничества, рекомендательных систем и анализа социальных сетей, где связи между сущностями имеют такое же значение, как и сами сущности.

базы данных OLTP

Базы данных OLTP (Online Transaction Processing) ориентированы на высокопроизводительные транзакции с низкой задержкой в ​​многопользовательских средах. Они гарантируют свойства ACID и оптимизированы для множества небольших операций чтения и записи, которые обеспечивают работу операционных систем, таких как POS-терминалы и банковские приложения.

Персональная база данных

Персональная база данных хранит данные на одном компьютере для одного пользователя или небольшой команды. Microsoft Доступ и SQLite являются типичными примерами.

Мультимодальная база данных

Мультимодальная база данных поддерживает несколько моделей данных — например, документную, графовую и модель «ключ-значение» — в рамках единого механизма. ArangoDB и Microsoft Azure Cosmos DB — популярный вариант для работы с различными модальностями.

База данных документов/JSON

В документоориентированной базе данных каждая запись представляет собой самодостаточный документ, обычно в формате JSON, BSON или XML. Один документ может содержать множество вложенных данных и различных полей, что делает модель гибкой для быстро развивающихся приложений. MongoDB и Couchbase — хорошо известные примеры.

Иерархическая база данных

Иерархическая база данных использует древовидную структуру с отношениями «родитель-потомок». Узлы представляют записи, а ветви — поля. Windows Регистрация на Windows XP и IBM Системы управления информацией (IMS) являются классическими примерами иерархических баз данных.

Сетевая база данных

Сетевая СУБД поддерживает отношения «многие ко многим» между записями, создавая более сложные структуры, чем иерархическая модель. RDM Server — это пример системы управления базами данных, реализующей сетевую модель.

Компоненты базы данных

Компоненты базы данных

Компоненты базы данных.

Любая база данных состоит из пяти компонентов, работающих вместе:

Металлоизделия

Аппаратное обеспечение — это физический уровень: компьютеры, устройства ввода-вывода, носители информации и сети. Оно обеспечивает интерфейс между базой данных и остальным миром.

ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

Программное обеспечение включает в себя все, что управляет базой данных: саму СУБД, операционную систему, сетевое программное обеспечение, позволяющее нескольким пользователям совместно использовать данные, и приложения, которые читают и записывают данные через СУБД.

Данные

Данные — это исходные факты, наблюдения, числа, символы и изображения, которые хранит база данных. Сами по себе исходные данные бессмысленны; база данных организует и обрабатывает их, преобразуя в полезную информацию.

Процедуры

Процедуры — это документированные инструкции и правила, регулирующие проектирование, эксплуатацию и обслуживание базы данных. Они указывают администраторам и пользователям, как надежно управлять системой.

Язык доступа к базе данных

Язык доступа к базе данных — чаще всего SQL — позволяет пользователям и приложениям вставлять, обновлять, удалять и запрашивать данные. Пользователи вводят определенные команды, которые СУБД анализирует, планирует и выполняет в отношении базового хранилища.

Что такое система управления базами данных (СУБД)?

A Система управления базами данных (СУБД) Это программный слой, позволяющий пользователям определять, хранить, извлекать, обновлять и защищать данные. СУБД Координирует доступ между множеством пользователей и приложений, обеспечивает целостность данных и контролирует, кто может видеть или изменять информацию.

Технология СУБД не нова — Чарльз Бахман Интегрированное хранилище данных (IDS)Система управления базами данных (СУБД), разработанная в компании General Electric в начале 1960-х годов, широко считается первой СУБД. С тех пор эта область развивалась, включая иерархические, сетевые, реляционные, объектно-ориентированные и NoSQL модели, каждая из которых отвечала потребностям следующего поколения рабочих нагрузок с данными.

История систем управления базами данных

Ниже перечислены этапы проекта. tracэволюция технологий баз данных.

  • 1960s — Чарльз Бахман разработал первую СУБД (интегрированное хранилище данных) в компании General Electric.
  • 1968 - IBM Система управления информацией для судов (IMS) — одна из первых иерархических систем управления базами данных.
  • 1970 — Эдгар Ф. Кодд публикует работу «Реляционная модель данных для крупных общих баз данных», в которой представляет реляционную модель.
  • 1976 — Питер Чен формализует модель «сущность-связь» (ER).
  • 1980s - реляционная модель становится доминирующей парадигмой баз данных, и SQL стандартизируется.
  • 1985 — Объектно-ориентированные СУБД, похоже, соответствуют росту популярности объектно-ориентированных языков программирования.
  • 1990s — Объектно-реляционные функции появились в основных СУБД.
  • 1992 - Microsoft выпускает первую версию Microsoft Доступ к персональным базам данных.
  • 1995 — Веб-приложения начинают стимулировать использование баз данных в масштабах всего интернета.
  • 1997 — XML поступает в базы данных как в качестве формата, так и в качестве целевого объекта запроса.
  • 2009 — Термин NoSQL набирает популярность. tracПоскольку хранилища данных типа «документ», «ключ-значение» и «граф» быстро растут, это становится особенно актуальным.
  • 2010 и не только — Облачные и распределенные SQL-базы данных (Aurora, Spanner, CockroachDB) появляться.

Преимущества СУБД

Грамотно внедренная система управления базами данных (СУБД) предоставляет организациям ряд практических преимуществ:

  • Предлагает множество методов для эффективного хранения и извлечения данных.
  • Обеспечивает баланс между потребностями нескольких приложений, использующих одни и те же данные.
  • Обеспечивает единые процедуры администрирования.
  • Защищает разработчиков приложений от доступа к информации о хранимых данных.
  • Обеспечивает целостность и безопасность данных посредством ограничений и контроля доступа.
  • Планирует одновременный доступ таким образом, чтобы успешно выполнялись только допустимые операции.
  • Сокращает время разработки приложений за счет многократного использования сервисов.

Недостатки СУБД

Модель СУБД тоже имеет свои компромиссы:

  • Затраты на оборудование и программное обеспечение могут быть значительными.
  • Большинство систем сложны, поэтому пользователям и администраторам требуется обучение.
  • Централизация данных в единой базе данных создает высокоприоритетную цель для сбоев, искажения информации или атак.
  • Для обеспечения одновременного доступа необходимо тщательно продумать конфигурацию, чтобы избежать потери обновлений и взаимоблокировок.
  • СУБД не предназначена для ресурсоемких численных вычислений; специализированные инструменты лучше справляются с этой нагрузкой.

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

Данные — это исходные факты, такие как имена, числа или изображения. База данных — это организованная совокупность этих фактов и программные сервисы, позволяющие надежно хранить, искать и обновлять их для множества пользователей.

База данных — это хранимая совокупность данных. Система управления базами данных (СУБД) — это программное обеспечение, которое определяет, хранит, извлекает, защищает и управляет этими данными. Без СУБД база данных — это просто файлы на диске.

SQL (Structured Query Language) — это стандартный язык для реляционных баз данных. Он определяет схемы, вставляет и обновляет записи, запрашивает данные с помощью оператора SELECT и управляет доступом с помощью операторов GRANT и REVOKE.

SQL-базы данных хранят данные в таблицах со строгими схемами и используют SQL для запросов. NoSQL-базы данных хранят документы, пары ключ-значение, столбцы или графы с гибкими схемами и масштабируются горизонтально для очень больших наборов данных.

ACID расшифровывается как AtomБезопасность, согласованность, изоляция и долговечность. Вместе они гарантируют полное завершение транзакций в базе данных, сохранение корректности данных, независимое выполнение и устойчивость к сбоям после подтверждения транзакций.

Существует четыре классические модели СУБД: иерархическая, сетевая, реляционная и объектно-ориентированная. Современные системы расширяют этот список, добавляя NoSQL, NewSQL, графовые, временные ряды и многомодальные системы для специализированных рабочих нагрузок.

Инструменты искусственного интеллекта рекомендуют схемы и индексы, классифицируют медленные запросы, выявляют аномалии и переводят вопросы на естественном языке в исполняемый SQL-код. Они ускоряют рутинную работу администраторов баз данных и помогают аналитикам быстрее изучать данные.

Да. Искусственный интеллект преобразует запросы, такие как «общий объем продаж по регионам за последний квартал», в работающий оператор SELECT с правильными объединениями и агрегатами, а также поясняет запрос, чтобы аналитики могли его проверить.

Подведем итог этой публикации следующим образом: