Что такое СУБД (система управления базами данных)?

Автор: Фиона Браун Фиона Браун
Hours обновлено

⚡ Умное резюме

Система управления базами данных (СУБД) — это специализированное программное обеспечение, которое хранит, извлекает и управляет структурированными данными, обеспечивая при этом безопасность, целостность и контроль параллельной работы нескольких пользователей. Платформы СУБД уменьшают избыточность, централизуют доступ и обеспечивают работу критически важных операций в банковской сфере, авиакомпаниях, университетах и ​​производственных компаниях.

  • Основная функция: СУБД выступает в качестве посредника между приложениями и хранимыми данными, обеспечивая соблюдение свойств ACID для надежных транзакций.
  • Четыре основных типа: Иерархические, сетевые, реляционные и объектно-ориентированные модели рассматривают различные структуры взаимосвязей данных.
  • Принятие в отрасли: Банковская сфера, авиакомпании, телекоммуникации и производство полагаются на СУБД для структурированного хранения и извлечения данных.
  • Осведомленность о компромиссах: Системы управления базами данных (СУБД) обеспечивают целостность данных и снижают избыточность, но требуют более высоких затрат и квалифицированного персонала.
  • Интеграция ИИ: Современные платформы СУБД используют машинное обучение для автоматической оптимизации запросов и обнаружения аномалий.
Читать

Что такое СУБД?

Что такое СУБД?

Система управления базами данных (СУБД) СУБД — это программное обеспечение для хранения и извлечения данных пользователей с применением соответствующих мер безопасности. Она состоит из группы программ, которые работают с базой данных. СУБД принимает запрос на данные от приложения и дает указание операционной системе предоставить конкретные данные. В больших системах СУБД помогает пользователям и другому стороннему программному обеспечению эффективно хранить и извлекать данные.

СУБД позволяет пользователям создавать собственные базы данных в соответствии со своими требованиями. Термин «СУБД» включает в себя пользователя база данных и других прикладных программ. Он обеспечивает интерфейс между данными и программным обеспечением, что ограждает конечных пользователей от сложности базового хранилища.

Пример СУБД

Чтобы сделать определение более наглядным, рассмотрим, как работает СУБД в реальных условиях.

Рассмотрим простой пример университетской базы данных. Эта база данных хранит информацию о студентах, курсах и оценках в университетской среде. База данных организована в виде пяти файлов:

  • В файле STUDENT хранятся данные каждого студента.
  • Файл COURSE содержит данные по каждому курсу.
  • В файле SECTION хранится информация о разделах конкретного курса.
  • В файле GRADE хранятся оценки, которые студенты получают в различных разделах.
  • Файл TUTOR содержит информацию о каждом профессоре.

Для определения данной СУБД:

  • Нам необходимо указать структуру записей каждого файла, определив различные типы элементов данных, которые будут храниться в каждой записи.
  • Мы также можем использовать схему кодирования для представления значений элемента данных.
  • По сути, база данных будет содержать пять таблиц с внешними ключами, определенными между различными таблицами для поддержания связей.

Характеристики СУБД

Помимо базового хранения данных, СУБД обладает богатым набором свойств, отличающих её от обычных файловых систем. Вот основные характеристики системы управления базами данных:

  • Обеспечивает безопасность и устраняет избыточность.
  • Самоописывающий характер системы баз данных, обеспечиваемый словарем данных.
  • Изоляция между программами и даннымиtracния.
  • Поддержка множественных представлений данных для разных ролей пользователей.
  • Совместное использование данных и многопользовательская обработка транзакций.
  • Позволяет сущностям и связям между ними формировать таблицы.
  • Следует концепции ACID (Atomледяность, согласованность, изоляция и долговечность).
  • Поддерживает многопользовательскую среду, позволяющую пользователям получать доступ к данным и обрабатывать их параллельно.

СУБД против плоского файла

Теперь, когда характеристики ясны, полезно сравнить СУБД с более простым подходом, основанным на плоских файлах. В следующей таблице выделены ключевые различия между СУБД и файловыми системами:

СУБД Система управления плоскими файлами
Многопользовательский доступ Не поддерживает многопользовательский доступ.
Разработан для удовлетворения потребностей малых и крупных предприятий. Ограничено только небольшими системами
Устраняет избыточность и обеспечивает целостность данных. Вопросы избыточности и целостности
Первоначальные затраты высоки, но в долгосрочной перспективе общая стоимость владения ниже. Более низкая первоначальная стоимость
Легко реализовать сложные транзакции Нет поддержки сложных транзакций.
Поддерживает резервное копирование и восстановление данных. Ограниченные или отсутствующие встроенные функции резервного копирования и восстановления.

Преимущества СУБД

Приведенное выше сравнение объясняет, почему организации инвестируют в платформы СУБД. Вот основные преимущества использования СУБД:

  • Системы управления базами данных (СУБД) предлагают множество методов для хранения и извлечения данных.
  • СУБД служит эффективным инструментом для балансировки потребностей нескольких приложений, использующих одни и те же данные.
  • Единые процедуры администрирования данных.
  • Программисты приложений никогда не знакомятся с подробностями представления и хранения данных.
  • СУБД использует различные мощные функции для эффективного хранения и извлечения данных.
  • Обеспечивает целостность и безопасность данных.
  • Система управления базами данных применяет ограничения целостности для обеспечения высокого уровня защиты от несанкционированного доступа к данным.
  • Система управления базами данных (СУБД) планирует одновременный доступ к данным таким образом, чтобы пользователи могли безопасно работать без конфликтов данных.
  • Сокращение времени разработки приложений за счет многократно используемых интерфейсов запросов.

Недостатки СУБД

Система управления базами данных (СУБД) может предложить множество преимуществ, но перед её внедрением следует учитывать и определённые ограничения:

  • Стоимость аппаратного и программного обеспечения СУБД довольно высока, что увеличивает бюджет вашей организации.
  • Большинство систем управления базами данных зачастую сложны, поэтому требуется обучение пользователей использованию СУБД.
  • В некоторых организациях все данные интегрированы в единую базу данных, которая может быть повреждена из-за сбоя в электросети или повреждения носителя.
  • Использование одной и той же программы несколькими пользователями одновременно иногда приводит к потере данных, если блокировка управляется неправильно.
  • СУБД не оптимизирована для сложных научных или инженерных вычислений.

СТАТЬИ ПО ТЕМЕ

Типы СУБД

Платформы СУБД не все одинаковы. Они различаются по способу организации и взаимосвязи данных внутри. Для наглядного представления основных категорий СУБД обратитесь к диаграмме ниже.

Типы СУБД

Основные четыре типа систем управления базами данных:

  • Иерархическая база данных
  • Сетевая база данных
  • Реляционная база данных
  • Объектно-ориентированная база данных

Иерархическая СУБД

В иерархической базе данных данные организованы в древовидную структуру. Данные хранятся иерархически (сверху вниз или снизу вверх) и представляются с помощью отношения «родитель-потомок». У родителей может быть много потомков, но у потомков только один родитель.

Сетевая модель

Модель базы данных «Сеть» позволяет каждому дочернему элементу иметь несколько родителей. Она помогает решать задачи моделирования более сложных взаимосвязей, таких как отношения «многие ко многим» между заказами и деталями. В этой модели сущности организованы в граф, доступ к которому осуществляется по нескольким путям.

Реляционная модель

Реляционные СУБД — наиболее широко используемая модель СУБД благодаря своей простоте. Эта модель основана на организации данных в строках и столбцах таблиц и нормализации этих таблиц для устранения избыточности. Работа с реляционными базами данных осуществляется с помощью SQL.

Объектно-ориентированная модель

В объектно-ориентированной модели данные хранятся в виде объектов. Структура называется классами, которые отображают данные внутри себя. Она определяет базу данных как набор объектов, хранящих как значения элементов данных, так и связанные с ними операции.

Когда не следует использовать систему управления базами данных (СУБД)

Несмотря на широкие возможности СУБД, она подходит не для всех сценариев:

  • Если у вас нет бюджета или необходимых знаний для работы с СУБД, могут подойти облегченные варианты, такие как Excel, CSV или текстовые файлы.
  • Для приложений Web 2.0 и неструктурированных данных лучше использовать НетSQL DBMS вместо этого решения.

Пользователи СУБД

После развертывания СУБД с ней ежедневно взаимодействуют различные роли. В следующей таблице перечислены различные категории пользователей СУБД:

Категория пользователя Сложность задачи
Программисты приложений Разрабатывайте программы на различных языках программирования для взаимодействия с базами данных.
Администраторы баз данных (DBA) Отвечает за управление всей системой управления базами данных, включая безопасность и резервное копирование.
Конечные пользователи Взаимодействуйте с базой данных для выполнения таких операций, как извлечение, обновление и удаление данных.

Применение СУБД

От повседневных банковских операций до глобальной логистики — платформы СУБД обеспечивают работу широкого спектра отраслей. Ниже перечислены популярные приложения систем баз данных:

Сектор Использование СУБД
Банковское дело Для информации о клиенте, деятельности по счету, платежах, депозитах, кредитах и ​​т. д.
Авиакомпании Для бронирования и информации о расписании.
Университеты Информация о студентах, регистрации на курсы, колледжах и оценках.
телекоммуникация Для ведения учета звонков, ежемесячных счетов и контроля баланса.
Финансовые Для хранения информации об акциях, продажах и покупках финансовых инструментов, таких как акции и облигации.
Распродажа Для хранения информации о клиентах, товарах и продажах.
Производство Для управления цепочкой поставок, tracпроизводство товаров и мониторинг состояния запасов на складах.
Управление персоналом Информация о сотрудниках, заработной плате, расчете заработной платы, вычетах и ​​формировании платежных ведомостей.

Популярное программное обеспечение СУБД

Сегодня на рынке доминируют несколько коммерческих и открытых платформ СУБД. Вот список некоторых популярных систем СУБД:

Как ИИ трансформирует СУБД

Опираясь на перечисленные выше традиционные платформы, ИИ сейчас переосмысливается.ping Как работают базы данных. Современные СУБД используют машинное обучение для автоматизации оптимизации запросов, прогнозирования узких мест и обнаружения аномалий в режиме реального времени. Такие платформы, как... Oracle Автономные базы данных используют ИИ для самонастройки, автоматического индексирования и обновления без простоев. Обработка естественного языка также позволяет нетехническим пользователям запрашивать данные из баз данных, используя простой английский язык, вместо написания SQL-запросов. В результате администраторы тратят меньше времени на повторяющуюся настройку и больше времени на архитектуру, управление и планирование производительности.

История СУБД

Понимание происхождения СУБД дает полезный контекст для современных систем. Вот важные этапы в истории СУБД:

  • 1960 год – Чарльз Бахман разработал первую систему управления базами данных (СУБД) – интегрированное хранилище данных (IDS).
  • 1966 - IBM разработала систему управления информацией (СУИ) для космической программы «Аполлон».
  • 1970 год – Эдгар Ф. Кодд опубликовал свою знаковую работу, представляющую реляционную модель.
  • 1976 год – Питер Чен ввел в обиход и дал определение модели «сущность-связь», также известной как модель ER.
  • 1980 - The Реляционная модель стал широко признанным компонентом базы данных.
  • 1985 год – Началось развитие объектно-ориентированных СУБД.
  • 1990-е годы – Внедрение объектно-ориентированного подхода в реляционные СУБД.
  • 1992 - Microsoft Компания выпустила MS Access, персональную СУБД, которая вытеснила другие персональные СУБД.
  • 1995 год – появились первые приложения для работы с интернет-базами данных.
  • 1997 год – XML применяется для обработки данных в базах данных. Многие поставщики начали интегрировать XML в свои СУБД.

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

СУБД хранит данные в виде файлов, тогда как реляционная СУБД хранит данные в табличной форме с установленными связями. Реляционные СУБД поддерживают SQL, нормализацию и свойства ACID для обеспечения надежности в корпоративной среде.

SQL Язык структурированных запросов (Structured Query Language, SQL) — это стандартный язык для взаимодействия с реляционными СУБД. Он позволяет пользователям создавать, читать, обновлять и удалять данные в таблицах базы данных.

ACID расшифровывается как AtomБезопасность, согласованность, изоляция и долговечность. Эти свойства гарантируют надежную обработку транзакций в базе данных, даже при сбоях системы или одновременном доступе.

Нормализация данных упорядочивает таблицы, уменьшая избыточность и зависимость, путем разделения больших таблиц на более мелкие, связанные отношениями, что повышает целостность и эффективность.

Схема базы данных — это логический план, определяющий организацию данных, включая таблицы, поля, связи и ограничения. Она служит структурной основой для всей базы данных.

Искусственный интеллект автоматизирует задачи СУБД, такие как оптимизация запросов, обнаружение аномалий и самонастройка. Такие платформы, как... Oracle Автономные базы данных используют машинное обучение для снижения ручной нагрузки на администраторов баз данных.

Нет. Искусственный интеллект помогает в выполнении рутинных задач, таких как индексирование и мониторинг, но администраторы остаются важными для принятия архитектурных решений, разработки политик безопасности и восстановления после сбоев.

Трехсхемная архитектура разделяет проектирование базы данных на внутренний (физическое хранение), концептуальный (логическая структура) и внешний (представление пользователя) уровни для обеспечения независимости данных.

Подведем итог этой публикации следующим образом: