Що таке база даних? Визначення та типи

Автор: Маркус Аллен Маркус Аллен
Hours оновлений

⚡ Розумний підсумок

Що таке база даних? База даних — це систематичний, структурований набір даних, який підтримує електронне зберігання, пошук та управління. Вона забезпечує роботу повсякденних систем, від телефонних довідників до соціальних мереж, і працює за допомогою програмного забезпечення, яке називається системою керування базами даних (СКБД).

  • 📚 Визначення даних та бази даних: Дані – це необроблені факти; база даних упорядковує ці факти таким чином, щоб багато користувачів могли надійно їх зберігати, шукати та оновлювати.
  • 🗂️ Знайте основні типи: Розподілені, реляційні, об'єктно-орієнтовані, централізовані, хмарні, NoSQL, графові, ієрархічні та мережеві бази даних обслуговують різні робочі навантаження.
  • 🧩 Розпізнайте п'ять компонентів: Апаратне забезпечення, програмне забезпечення, дані, процедури та мова доступу до бази даних працюють разом, щоб зробити базу даних зручною для використання.
  • ️ Використовуйте СУБД для контролю: СУБД централізує доступ, безпеку, паралельність та цілісність, щоб програми могли покладатися на узгоджені результати.
  • 🤖 Додайте штучний інтелект для підвищення продуктивності: Помічники штучного інтелекту розробляють схеми, пропонують індекси та перетворюють питання простою англійською мовою на виконувані SQL-запити.
Детальніше

Що таке база даних?

Що таке дані?

Прості слова дані – це факти про об’єкт, що вас цікавить. Ваше ім’я, вік, зріст і вага – це все дані про вас. Зображення, зображення, файли та PDF-файли також можна вважати даними, оскільки кожен з них містить інформацію, яку можна зберігати та обробляти.

Що таке база даних?

A база даних – це систематичний збір даних. Бази даних підтримують електронне зберігання, пошук та маніпулювання даними, що спрощує управління даними у великих масштабах.

Розглянемо кілька знайомих прикладів. Онлайн-телефонний довідник використовує базу даних для зберігання людей, номерів телефонів та контактної інформації. Постачальник електроенергії використовує базу даних для обробки рахунків, проблем клієнтів та історії несправностей. Facebook зберігає учасників, дружні стосунки, публікації, повідомлення, рекламу та багато іншого — все це знаходиться в базах даних. Схема однакова в усіх галузях: упорядкуйте інформацію так, щоб програми та люди могли надійно її запитувати.

Типи баз даних

Нижче наведено короткий опис найпоширеніших типів баз даних. Кожен з них підходить для певної форми даних та робочого навантаження.

Розподілені бази даних

Розподілена база даних розподіляє дані між кількома сайтами або місцями розташування. Кожен сайт зберігає свій власний сегмент, тоді як клієнти бачать одну логічну базу даних. Ця модель поширена в глобальних застосунках, яким потрібна низька затримка та локальна доступність.

Реляційні бази даних

Реляційна база даних зберігає дані в таблицях з рядками та стовпцями та використовує ключі для зв'язку однієї таблиці з іншою. Часто її називають РСКБД, і вона залишається найпопулярнішою. СУБД сім'я на ринку. Приклади включають MySQL, Oracle Database, PostgreSQL та Microsoft SQL Server.

Об'єктно-орієнтовані бази даних

Об'єктно-орієнтовані бази даних зберігають дані як об'єкти, кожен з яких містить атрибути та методи, що визначають, які операції дозволені з даними. Вони чітко відповідають об'єктно-орієнтованим мовам програмування та усувають потребу в рівні ORM.

Централізована база даних

Централізована база даних зберігає кожен запис на одному центральному сервері. Користувачі підключаються з багатьох місць до одного сховища, що спрощує адміністрування, але робить сервер єдиною точкою конфлікту.

Бази даних з відкритим кодом

Бази даних з відкритим кодом публікують свій вихідний код під дозвільною ліцензією, тому будь-хто може використовувати, змінювати та поширювати їх. MySQL, PostgreSQL, SQLite, MariaDB та MongoDB є широко розповсюдженими прикладами.

Хмарні бази даних

Хмарна база даних оптимізована для віртуалізованої інфраструктури на вимогу. Вона надається як керована послуга, гнучко масштабує сховище та обчислення, а також пропонує високу доступність завдяки вбудованій реплікації. Приклади включають Amazon RDS, Azure База даних SQL та Google Cloud Гайковий ключ.

СТАТТІ ПО ТЕМІ

Сховища даних

A сховище даних централізує історичні та сукупні дані з багатьох вихідних систем для підтримки прийняття рішень, звітності та прогнозування. Це спрощує аналітику, надаючи організації єдину, достовірну версію правдивої інформації.

Бази даних NoSQL

NoSQL-бази даних обробляють дуже великі, часто неструктуровані набори даних, які не вміщуються чітко в рядки та стовпці. Сховища документів, пар «ключ-значення», сімейств стовпців та графів мають різні шаблони доступу та забезпечують горизонтальну масштабованість, з якою традиційні реляційні бази даних важко зрівнятися.

Бази даних графіків

Графова база даних використовує теорію графів — вузли та ребра — для зберігання та безпосереднього запиту зв'язків. Вона ідеально підходить для виявлення шахрайства, розробки рекомендаційних систем та аналізу соціальних мереж, де зв'язки між сутностями мають таке ж значення, як і самі сутності.

Бази даних OLTP

Бази даних OLTP (онлайн-обробка транзакцій) зосереджені на високопродуктивних транзакціях з низькою затримкою в багатокористувацьких середовищах. Вони гарантують властивості ACID та налаштовані на багато невеликих операцій читання та запису, що керують операційними системами, такими як POS-термінали та банківські додатки.

Персональна база даних

Персональна база даних зберігає дані на одному комп'ютері для одного користувача або невеликої команди. Microsoft Доступ та SQLite є типовими прикладами.

Мультимодальна база даних

Мультимодальна база даних підтримує кілька моделей даних — наприклад, документ, графік та пару «ключ-значення» — в одному механізмі. ArangoDB та Microsoft Azure Cosmos DB – це популярні мультимодальні варіанти.

База даних документів/JSON

У документоорієнтованій базі даних кожен запис є самодостатнім документом, зазвичай у форматі JSON, BSON або XML. Один документ може містити багато вкладених даних та різні поля, що робить модель гнучкою для швидкозмінних програм. MongoDB та Couchbase – добре відомі приклади.

Ієрархічна база даних

Ієрархічна база даних використовує деревоподібну структуру зі зв'язками "батьківський-дітий". Вузли представляють записи, а гілки - поля. Windows Реєстр увімкнено Windows XP і IBM IMS є класичними прикладами ієрархічних баз даних.

База даних мережі

Мережева СУБД підтримує зв'язки «багато-до-багатьох» між записами, створюючи складніші структури, ніж ієрархічна модель. RDM Server є прикладом системи керування базами даних, яка реалізує мережеву модель.

Компоненти бази даних

Компоненти бази даних

Компоненти бази даних.

Кожна база даних складається з п'яти компонентів, що працюють разом:

Обладнання

Апаратне забезпечення — це фізичний рівень, що включає комп’ютери, пристрої вводу/виводу, носії інформації та мережу. Воно забезпечує інтерфейс між базою даних та рештою світу.

Софтвер

Програмне забезпечення охоплює все, що керує базою даних та контролює її: саму СУБД, операційну систему, мережеве програмне забезпечення, яке дозволяє кільком користувачам обмінюватися даними, та програми, які читають і записують дані через СУБД.

дані

Дані – це необроблені факти, спостереження, числа, символи та зображення, які зберігаються в базі даних. Самі по собі необроблені дані не мають значення; база даних упорядковує та обробляє їх, перетворюючи на корисну інформацію.

Процедури

Процедури – це задокументовані інструкції та правила, які регулюють процес проектування, експлуатації та обслуговування бази даних. Вони повідомляють адміністраторам і користувачам, як надійно запускати систему.

Мова доступу до бази даних

Мова доступу до бази даних — найчастіше SQL — дозволяє користувачам і програмам вставляти, оновлювати, видаляти та запитувати дані. Користувачі видають певні команди, які СУБД аналізує, планує та виконує для базового сховища.

Що таке система керування базами даних (СУБД)?

A Система управління базами даних (СУБД) — це програмний рівень, який дозволяє користувачам визначати, зберігати, отримувати, оновлювати та захищати дані. СУБД координує доступ між багатьма користувачами та програмами, забезпечує цілісність та контролює, хто може що бачити або змінювати.

Технологія СКБД не нова — Чарльз Бахман Інтегроване сховище даних (IDS), створена в General Electric на початку 1960-х років, широко вважається першою СУБД. Відтоді ця галузь розвивалася через ієрархічні, мережеві, реляційні, об'єктно-орієнтовані та NoSQL моделі, кожна з яких стосується наступного покоління робочих навантажень даних.

Історія систем управління базами даних

Віхи, наведені нижче tracеволюція технології баз даних.

  • 1960s — Чарльз Бахман розробляє першу СУБД (інтегроване сховище даних) у компанії General Electric.
  • 1968 - IBM Система управління інформацією кораблів (ІСУК), одна з найдавніших ієрархічних СУБД.
  • 1970 — Едгар Ф. Кодд публікує «Реляційну модель даних для великих спільних банків даних», де представляє реляційну модель.
  • 1976 — Пітер Чен формалізує модель «сутність-зв'язок» (ER).
  • 1980s - The реляційна модель стає домінуючою парадигмою баз даних, а SQL стандартизується.
  • 1985 — Об'єктно-орієнтовані СУБД, схоже, відповідають розвитку мов ООП.
  • 1990s — Об'єктно-реляційні функції з'являються в основних системах управління реляційними базами даних (РСБД).
  • 1992 - Microsoft випускає першу версію Microsoft Доступ до персональних баз даних.
  • 1995 — Веб-додатки починають стимулювати використання баз даних масштабу Інтернету.
  • 1997 — XML входить до баз даних як формат, так і ціль запиту.
  • 2009 — Термін NoSQL виграє tracції, оскільки сховища документів, пар «ключ-значення» та графів швидко зростають.
  • 2010 і далі — Хмарні та розподілені SQL-бази даних (Aurora, Spanner, CockroachDB) з'являються.

Переваги СУБД

Добре впроваджена СУБД надає організаціям кілька практичних переваг:

  • Пропонує багато методів для ефективного зберігання та отримання даних.
  • Збалансовує потреби кількох програм, які використовують одні й ті ж дані.
  • Забезпечує єдині адміністративні процедури.
  • Захищає програмістів додатків від деталей зберігання.
  • Забезпечує цілісність та безпеку даних за допомогою обмежень та контролю доступу.
  • Планує одночасний доступ, щоб успішно виконувалися лише коректні операції.
  • Зменшує час розробки застосунків завдяки повторно використовуваним сервісам.

Недоліки СУБД

Модель СУБД також має свої недоліки:

  • Витрати на обладнання та програмне забезпечення можуть бути значними.
  • Більшість систем є складними, тому користувачам та адміністраторам потрібне навчання.
  • Централізація даних в єдиній базі даних створює цінну ціль для збоїв, пошкодження або атаки.
  • Одночасний доступ вимагає ретельного проектування, щоб уникнути втрати оновлень та взаємоблокувань.
  • СУБД не призначена для складних числових обчислень; спеціалізовані інструменти краще справляються з цим навантаженням.

Поширені запитання

Дані – це необроблені факти, такі як імена, числа або зображення. База даних – це організований збірник цих фактів та програмних сервісів, які дозволяють вам надійно зберігати, шукати та оновлювати їх для багатьох користувачів.

База даних – це збережений набір даних. СУБД – це програмне забезпечення, яке визначає, зберігає, отримує, захищає та керує цими даними. Без СУБД база даних – це просто файли на диску.

SQL (структурована мова запитів) – це стандартна мова для реляційних баз даних. Вона визначає схеми, вставляє та оновлює записи, запитує дані за допомогою SELECT та контролює доступ через GRANT та REVOKE.

Бази даних SQL зберігають дані в таблицях зі строгими схемами та використовують SQL для запитів. Бази даних NoSQL зберігають документи, пари ключ-значення, стовпці або графіки за допомогою гнучких схем та масштабуються горизонтально для дуже великих наборів даних.

ACID означає AtomІзоляція, узгодженість, ізоляція та довговічність. Разом вони гарантують повне завершення транзакцій бази даних, збереження даних коректними, незалежне виконання та виживання після фіксації.

Чотири класичні моделі СУБД – це ієрархічна, мережева, реляційна та об'єктно-орієнтована. Сучасні системи розширюють список за допомогою NoSQL, NewSQL, графових, часових рядів та мультимодальних механізмів для спеціалізованих робочих навантажень.

Інструменти штучного інтелекту рекомендують схеми та індекси, класифікують повільні запити, виявляють аномалії та перетворюють питання природною мовою на виконуваний SQL. Вони пришвидшують рутинну роботу адміністратора баз даних та допомагають аналітикам швидше досліджувати дані.

Так. Помічники ШІ перетворюють такі запити, як «загальний обсяг продажів за регіонами за останній квартал», на робочий оператор SELECT з правильними JOIN та агрегатами, а також пояснюють запит, щоб аналітики могли його перевірити.

Підсумуйте цей пост за допомогою: