Живя в современном мире человек буквально каждый день сталкивается с ситуациями и технологиями, где нужны базы данных. При этом мы можем даже не задумываться, что сканер на кассе самообслуживания помогает нам обращаться к базе данных магазина и напрямую использовать ее. То же самое касается решений для бизнеса: сотрудники нередко так или иначе используют БД в виде различных онлайн-сервисов, но не задумываются об этом.
Между тем, понимание, где можно использовать базы данных в своей работе, нередко позволяет гибко и прозрачно настроить бизнес-процессы, упростить их и вывести работу компании на новый уровень. В этом материале разберем, для чего нужна база данных, какие типы БД бывают и какое программное обеспечение можно использовать для оптимизации хранения и обработки информации в вашей компании.
Что такое база данных?
В программировании база данных (БД) — это структурированное хранилище данных, которое позволяет эффективно организовывать, хранить и извлекать информацию. Традиционно она представляет собой совокупность таблиц, где каждая таблица содержит набор связанных данных, организованных в виде строк и столбцов. При этом конечный пользователь никаких таблиц обычно не видит, он видит форму, куда можно внести запрос, и после запроса получает конечный результат.
Вариантов определения баз данных очень много, но большинство авторов сходятся на том, что к базам данных относятся хранилища со следующими признаками:
- организованы в вычислительной системе, а потому архивы, библиотеки и картотеки нельзя считать базами данных. Это базы знаний;
- логически структурированы, чтобы обеспечить возможность поиска и обработки данных;
- включают схему, которая описывает логическую структуру БД.
Первый и второй признак характерны для любого типа современных баз данных. Но чем больше развивается компьютерная техника и видоизменяются программы для нее, тем более размытыми становятся признаки БД.
Где используются базы данных
Базы данных используются для хранения информации в различных приложениях, начиная от простых веб-сайтов и блогов, до сложных систем управления предприятием. Они позволяют эффективно управлять данными, обеспечивая возможность поиска, сортировки, фильтрации и анализа информации. Соответственно, они применяются в сферах, где требуются подобные функции. Яркий пример — базы данных интернет-магазинов, позволяющие быстро узнавать, есть ли товар в наличии, сколько он стоит и так далее.
Расскажем, для чего нужна база данных по пунктам и подробнее. Задачи и возможности БД:
Это лишь некоторые из задач, где используют базу данных. В зависимости от конкретных потребностей организации или проекта, список задач может быть более обширным.
Примеры применения баз данных
Приведем несколько примеров, которые помогут наглядно представить, зачем нужны базы данных в обычной жизни. Описания вариантов применения БД дает возможность понять, насколько широко на самом деле подобные системы проникли в повседневную жизнь человека и в бизнес-процессы компаний.
Банк
Банки хранят информацию о своих клиентах: имена, адреса, номера счетов и историю транзакций. Эта база данных используется для управления счетами клиентов, обработки платежей и предоставления финансовых услуг. Особенность большинства банковских операций — атомарность. Это значит, что операция либо выполняется целиком, либо не выполняется вовсе. Такой подход гарантирует, что все денежные средства, списанные с одного счета, поступят на другой, а не потеряются по пути. За сохранение данных о транзакциях также отвечают базы данных.
Социальная сеть
Социальные сети, такие как «ВКонтакте», хранят информацию о пользователях, их профилях, друзьях, фотографиях и сообщениях. База данных используется для обеспечения функциональности социальной сети, включая поиск друзей, комментирование постов и отображение новостной ленты.
Больницы и клиники
В медицинских учреждениях хранятся медицинские записи пациентов, включая историю болезни, результаты обследований, назначения лекарств и т.д. Эта база данных используется для управления медицинской информацией, планирования приемов пациентов и обеспечения безопасности и конфиденциальности данных.
Система учета склада
База данных используется для отслеживания запасов товаров, их местонахождения, даты поставки и продаж. Когда товары поступают на склад или продаются, база данных обновляется, позволяя эффективно управлять запасами и предсказывать потребности в товарах.
Управление персоналом
База данных может содержать информацию о сотрудниках, их контактах, зарплатах, рабочем времени и отпусках. Она помогает в управлении ресурсами, планировании графиков работы. Настроенные специальным образом системы позволяют использовать базу данных как для хранения информации о сотрудниках, так и для отслеживания основных параметров их эффективности.
Компании-авиаперевозчики
Авиакомпании хранят информацию о своих рейсах, расписаниях, доступности билетов и пассажирах. База данных используется для управления бронированием билетов, проверки наличия мест, выдачи посадочных талонов и управления рейсовыми операциями.
Это лишь несколько примеров, и базы данных используются практически во всех сферах нашей жизни. Они помогают организовывать, хранить и обрабатывать большие объемы информации для эффективного управления и предоставления различных услуг.
Типы баз данных
Существует множество видов баз данных и классифицируют их по разным признакам. Приведем несколько примеров разделения всех БД на группы:
- в зависимости от того, какая СУБД используется для обработки данных. Выделяют SQL и NoSQL базы от разных производителей, о них мы подробнее расскажем ниже;
- по среде хранения данных во вторичной, оперативной памяти или на отсоединяемых носителях;
- по содержимому в зависимости от того, содержат ли БД географические, исторические, научные, мультимедийные, социологические или иные данные;
- с учетом дополнительных возможностей. Например, для некоторых задач используются хронологические БД, которые содержат большой объем информации с метками времени. Это могут быть метрики, показания датчиков и т. д.
Деление внутри большинства классификаций весьма условно. К примеру, любые базы данных так или иначе задействуют все среды хранения, а у некоторых SQL-баз есть возможности, характерные для NoSQL-систем.
Понятие СУБД: что это такое, зачем нужны, какие бывают
В обиходе, когда говорят «база данных» нередко подразумевают не собственно базу, а систему управления ей — СУБД. Это комплекс программного обеспечения, который позволяет создать базу данных, манипулировать информацией в ней. Назначение СУБД в том, чтобы обеспечить пользователю средства для администрирования БД, а также предложить конкретные решения для защиты, сохранения целостности данных.
Перечислим, какие типы СУБД существуют:
- реляционные или SQL-СУБД. У них заранее сформирована готовая схема (таблица);
- нереляционные NoSQL-СУБД. Такие системы формируют структуру во время работы с данными и в целом исключают жесткие связи между ними, но пользователи некоторых БД могут задать схему, которая будет использоваться для валидации данных.
Раскроем понятие СУБД для обоих типов и приведем примеры программного обеспечения, которое может использоваться для управления базами данных.
Консольный интерфейс СУБД MySQL
Реляционные СУБД (SQL-СУБД)
Реляционная система управления базами данных предназначена для работы с БД соответствующего типа, основанных на реляционной модели данных. Такая база представляет собой набор данных с предопределенными связями между ними. Как правило, для организации данных и определения связей используются таблицы, где хранятся строки (записи) содержащие набор связанных значений, описывающих объект. Чаще всего такие БД оптимизируются для быстрой выборки данных. Вставка может быть замедлена из-за необходимости проверки и поддержания связей внутри БД.
MySQL (MariaDB)
MySQL — это свободная СУБД, очень известная и распространенная. Используется на подавляющем большинстве сайтов, считается отличным решением для малых и средних приложений. В MySQL 5.1 появилась поддержка таблиц Maria с повышенной устойчивостью к сбоям. Благодаря наличию средств сохранения целостности данных после краха возможен откат результатов выполнения текущей операции и восстановление состояния из любой точки в журнале операций.
PostgreSQL
PostgreSQL — свободная СУБД, имеющая реализации для множества платформ. Она отличается значительной производительностью и заточена под работу с большими объемами данных. Поддерживает механизмы создания новых типов данных, типов индексов, модулей расширения.
Oracle
Oracle DB или Oracle RDBMS — это коммерческая СУБД от компании Oracle. Доступна как локальное ПО и в качестве облачного решения, а также в гибридном варианте. Позиционируется как СУБД для бизнеса и высоконагруженных проектов. С ее помощью можно реализовывать нестандартные и сложные задачи, однако обслуживание и эффективное использование Oracle RDBMS требует специфических знаний и опыта работы именно с этой базой.
SQLite
Компактная простая в использовании СУБД, представляющая собой библиотеку. Не требует внешнего сервера, хранит информацию из базы в одном файле. Применяется в различном программном обеспечении в качестве встраиваемой БД: в операционных системах, браузерах, музыкальных плеерах, мессенджерах и др.
Microsoft SQL Server
СУБД от компании Microsoft . Используется как для персональных проектов, так и для БД предприятий. Последняя версия выпущена в ноябре 2022 года. Согласно заявлениям производителя, Microsoft SQL Server обеспечивает высокую эффективность работы, отличную масштабируемость, короткий отклик БД и высокую доступность критически важных объектов.
DB2
DB2 — это семейство СУБД, созданное компанией IBM. На данный момент является единственной реляционной СУБД общего назначения, имеющей реализации на аппаратно-программном уровне в линейке универсальных высокопроизводительных отказоустойчивых серверов IBM System z.
«СУБД Ред База Данных»
Red Database — СУБД от российской компании «РЕД СОФТ». Подается как прямой конкурент для базы Oracle, Microsoft SQL Server, создавалась как программное обеспечение для серверов. Неоднократно получала награды в конкурсах на государственном уровне, так в рамках премии Цифровые вершины 2021» сервис «Цифровое исполнительное производство» «СУБД Ред База Данных» получила приз в номинации «Лучший государственный сервис».
Интерфейс «СУБД Ред База Данных»
YDB
YDB — СУБД от «Яндекса». Позволяет создавать крупные сервисы с большой операционной нагрузкой. Долгое время использовалась преимущественно для нужд компании, но в 2022 году была опубликована как свободное ПО.
Нереляционные СУБД (NoSQL-СУБД)
NoSQL-СУБД появились как упрощение реляционных систем. Они нужны, чтобы упростить масштабируемость БД, увеличить ее производительность и скорость разработки программного обеспечения. Существуют различные типы NoSQL-баз, адаптированных под задачу. В зависимости от модели данных выделяют типы баз данных:
- «ключ — значение»;
- семейство столбцов;
- документоориентированные;
- графовые.
У каждого типа свои особенности подходов к хранению данных.
Рассмотрим подробнее конкретные решения на примерах и разберем, для чего нужна база данных того или иного разработчика.
Redis
СУБД с открытым исходным кодом, работающая со структурами данных типа «ключ — значение». Предназначена для часто изменяющихся данных, хранит информацию преимущественно в оперативной памяти. Нередко используется для реализации кэширования, брокеров сообщений, в качестве дополнения к основной SQL-базе. Redis ориентирована на высокую производительность для операций, которые называются атомарными. Они не могут быть выполнены частично и требуют особых подходов к обработке.
MongoDB
Очень популярная документоориентированная система, считается одним из классических примеров NoSQL-СУБД. Активно применяется в веб-разработке. Дает возможность репликации данных, поддерживает индексы, легко масштабируется. Нередко становится основой файлового хранилища. Как можно использовать эту базу данных? Она подходит для игр, мобильных приложений, данных мониторинга, хранения операционных данных (комментарии, рейтинги, профили), систем управления документами, электронной коммерции.
Berkeley DB (BDB)
BDB представляет собой базу данных, реализованную в виде библиотеки на C, Java, XML. Относится к типу БД «ключ — значение». Поддерживает работу с разными ОС, включая Windows. Поддерживает механизм репликации, транзакции ACID, синхронизацию с блокировкой для сохранности данных. При этом не ограничивает, что именно должно храниться в записи: пользователь решает это самостоятельно или следует ограничениям программы, через которую работает с BDB.
Apache Cassandra
Apache Cassandra — СУБД, которая также относится к базам класса NoSQL-систем. Она рассчитана на создание высокомасштабируемых хранилищ больших массивов данных, представленных в виде хэша. На основе этой системы работают сервисы компаний Reddit, Huawei, Cisco, IBM, Twitter и многих других. Использует модель хранения на базе семейства столбцов. Отличается высокой отказоустойчивостью за счет того, что помещенные в БД данные реплицируются на несколько узлов или даже распределяются между дата-центрами (ЦОД).
CouchDB
CouchDB — это документоориентированная система с открытым исходным кодом. Поддерживает репликацию с несколькими ведущими узлами, имеет встроенный веб-сервер, причем программный код сохраняет в той же базе, что и данные. Предназначена для работы с полуструктурированной информацией. Подход, который используется при создании базы, позволяет обеспечить целостность данных на уровне записей, но не связей между ними. Связи не поддерживаются принципиально, как и типизация, но для типизации пользователь может написать функцию-валидатор. Используется на сайтах, социальных платформах, агрегаторах сообщений электронной почты, социальных сетей и в других проектах.
В нашей статье мы рассмотрели, для каких целей используют базы данных и какими они бывают. Но для внедрения подобных технологий в бизнес-процессы компании мало иметь общие знания о вопросе. Установка СУБД и настройка БД обычно требует специфических знаний. Мы можем обеспечить все необходимое в рамках услуги «Обслуживание серверов и СУБД». После определения круга задач мы подберем для вашей компании оптимальный вариант БД, установим все необходимое программное обеспечение, создадим удобную среду для внесения данных и расскажем все, что нужно знать о базе данных вашим сотрудникам. Вы получаете полностью работающую систему и необходимое сопровождение силами наших мастеров и инженеров. Заинтересовались? Нужны подробности? Звоните. Мы всегда рады помочь!