СУБД: виды, особенности, классификация, подбор

Базы данных являются неотъемлемой частью современного информационного общества, и мы сталкиваемся с ними повсюду. К примеру, многие веб-сайты и приложения используют БД для хранения и обработки информации, от данных пользователей до контента. Бизнес-сфера включает использование БД для учета клиентов, управления запасами и анализа финансов. В образовании базы данных применяются для учета студентов и результатов, а в медицине — для хранения медицинских записей. Базы данных в свою очередь не могут существовать без систем управления ими — СУБД. Таким образом, БД и СУБД тесно встроены в различные аспекты нашей цифровой и общественной жизни, обеспечивая эффективное хранение, доступ и управление информацией.

Что такое СУБД: общее определение и примеры

СУБД, или система управления базами данных, — это специализированное программное обеспечение, специально разработанное для создания баз данных, управления ими и информацией, которая в них хранится, а также для последующего их обслуживанию. Под базой данных в данном случае понимается организованная и структурированная коллекция данных, предназначенная для эффективного хранения, поиска, изменения и удаления информации.

СУБД обеспечивает пользовательский и программный интерфейс для работы с базой данных. Она позволяет пользователю управлять созданием таблиц, индексов, запросами и транзакциями, обеспечивает безопасность данных и целостность информации. СУБД также может предоставлять средства резервного копирования, восстановления данных и масштабируемости для обработки больших объемов информации. Функциональность системы зависит от того, какая именно СУБД используется. Некоторые предлагают широкий спектр возможностей для обслуживания баз данных любых размеров, другие предназначены для работы с малыми базами и не выдерживают больших нагрузок.

Наиболее известными СУБД считаются MySQL, PostgreSQL, Microsoft SQL Server, Oracle Database, MongoDB и другие.

Интерфейс Microsoft Access — реляционной системы управления БД

Основные функции СУБД

Системы управления базами данных обычно используют для следующих целей:

• хранение данных. СУБД предоставляют механизм для организованного и эффективного хранения данных в цифровой форме. Информация в них обычно удобно структурирована;
• манипуляция данными. Хранимые в БД данные можно изменять, дополнять, удалять. Также можно настроить допуски, которые будут определять, кто может вносить изменения, удалять записи;
• формирование отчетности. С помощью СУБД пользователи могут формировать сложные запросы для извлечения нужных данных. Иногда это делается с помощью визуального интерфейса, иногда — через консоль с помощью непосредственных команд, написанных на языке запросов SQL;
• проведение транзакций. СУБД обеспечивают механизмы транзакций, гарантирующих целостность данных. Это означает, что операции выполняются либо полностью, либо вообще не выполняются, что предотвращает проблемы с целостностью данных. Транзакции особенно востребованы в банковском секторе, так как позволяют не терять деньги при переводах;
• индексирование данных. Для ускорения поиска данных, СУБД используют индексы. Индексы представляют собой виртуальные пометки, которые не видны пользователям, но позволяют программному интерфейсу базы быстрее запрашивать и получать данные для отчетов;
• резервное копирование. СУБД предоставляют средства для резервного копирования данных, что снижает риски потери информации в случае сбоев или аварий;
• поддержка языков управления базой данных.

Независимо от того, к какому виду относится СУБД по любой из классификаций, система управления базами должна уметь манипулировать данными во внешней и внутренней памяти, восстанавливать их после сбоев.

Из чего состоят системы управления базами данных

Системы управления базами данных (СУБД) состоят из нескольких основных компонентов, которые взаимодействуют между собой, обеспечивая эффективную работу с данными. Перечислим основные составляющие такого ПО:

• Ядро СУБД (Database Engine). Работает с данными в памяти, отвечает за журнализацию.
• процессор языка БД. Обеспечивает оптимизацию запросов к базе;
• подсистема поддержки времени исполнения. Интерпретирует запросы от программ, которые создают пользовательский интерфейс;
• программные утилиты (внешние модули). ПО, за счет которого реализуются дополнительные возможности СУБД.

Характеристики СУБД могут изменяться в зависимости от того, о каком программном продукте идет речь.

Внешний вид (интерфейс) СУБД SQLiteSpy для чтения и правки простых баз данных

Кто использует СУБД: пользователи и задачи

С СУБД работают различные специалисты в области информационных технологий и баз данных. Они могут выполнять различные задачи, связанные с созданием, обслуживанием, использованием, управлением базами данных в соответствии с требованиями своей деятельности. Среди пользователей СУБД могут быть обычные люди (аналитики, менеджеры, руководители) или ИТ-специалисты (администраторы, разработчики), и даже научные исследователи.

Перечислим специалистов, которые по роду деятельности часто работают с системами управления базами данных:

• SQL-разработчики. Специализируются в написании SQL-запросов для манипуляции данными.
• Бизнес-аналитики. Используют запросы для извлечения данных и анализа бизнес-процессов.
• Менеджеры разных звеньев. Могут использовать отчеты и аналитику, предоставляемые СУБД, для принятия решений или для составления краткой отчетности по деятельности для своих руководителей.
• Разработчики программного обеспечения различного типа. Создают и поддерживают программное обеспечение, взаимодействующее с базой данных.
• Администраторы баз данных (DBA). Отвечают за установку, конфигурацию, безопасность и обслуживание СУБД. Именно администраторам нужно точно знать, как работает СУБД и как ей управлять.
• Системные администраторы. Отвечают за общую инфраструктуру, на которой работает СУБД. Это серверы, разнообразные облачные решения, клиентское ПО на компьютерах пользователей.
• Специалисты по безопасности данных. Занимаются обеспечением безопасности хранящихся данных в базе.

Фактически, если вы не являетесь разработчиком или специалистом, работающим с БД напрямую, вам необязательно знать классификацию СУБД или принципы управления ей. Достаточно изучить подходы к работе с пользовательским интерфейсом. Тогда вы сможете, например, сформировать отчет о состоянии дел на предприятии на текущий момент.

Добавление учетной записи нового пользователя с определением прав на изменения данных в базе (phpMyAdmin)

Что нужно знать о СУБД, если вы не специалист

Если вы — владелец бизнеса, который планирует использовать базу данных для работы и управления компанией, вам нужно иметь базовое представление об этих системах. Вот несколько ключевых аспектов, на которые стоит обратить внимание:

• Цели использования СУБД. Понимание целей позволит выбрать оболочку для базы данных и дать задачи специалисту, который будет с ней работать. Цели использования могут включать в себя учет клиентов, обработку заказов, анализ данных и другие операции.
• Важность данных. СУБД помогают эффективно хранить, обрабатывать и обеспечивать доступ к данным, что важно для принятия стратегических решений. Разные системы предлагают разные уровни безопасности.
• Бюджет и стоимость владения. Обычно недостаточно посмотреть классификацию систем баз данных и выбрать СУБД, подходящую по цене. Расходы, входящие в стоимость владения, включают в себя стоимость регулярно обновляемых лицензий, обслуживание, обновления и возможные траты на обучение персонала.
• Общее представление о типах СУБД. Реляционные, NoSQL и гибридные решения имеют свои преимущества в разных сценариях. Понимание главных моментов позволит предметно обсудить со специалистом разные решения и выбрать наиболее выгодное для вашего бизнеса.
• Вопросы обучения персонала. В предыдущем разделе мы говорили, какие специалисты могут использовать СУБД. И если работа с системой управления базами данных для программиста — стандартная компетенция, то для менеджера или директора департамента новая СУБД может быть сложной в освоении. Руководителю необходимо убедиться, что у сотрудников есть все обучающие материалы и возможность получить консультацию по программному продукту.

Это базовые аспекты, которые могут помочь владельцу бизнеса лучше понимать, как использовать СУБД для оптимизации работы компании. Если у вас возникнут конкретные потребности, рекомендуется проконсультироваться с IT-специалистами или консультантами, чтобы выбрать и настроить подходящее решение.

Окно SQL-запроса в интерфейсе phpMyAdmin для администрирования СУБД MySQL

Основные виды СУБД и подходы к классификации

Системы управления базами данных (СУБД) разделяются на различные виды в зависимости от моделей данных и целей использования. Реляционные СУБД, такие как MySQL и PostgreSQL, используют табличную модель данных, где информация представлена в виде таблиц с отношениями между ними. NoSQL СУБД, такие как MongoDB и Cassandra, предоставляют более гибкую модель для хранения и извлечения неструктурированных данных, поддерживая различные типы хранилищ, такие как ключ-значение или документы. Графовые СУБД, такие как Neo4j, специализируются на хранении и обработке данных в виде графов, что особенно полезно для анализа связей. Каждый вид СУБД обладает своими преимуществами и назначением, а выбор зависит от конкретных требований проекта.

Классификация систем управления базами данных может строиться на различных параметрах. Вот несколько основных признаков, по которым происходит деление всех существующих СУБД на группы:

• Структура данных. Выделяют структурированные схемы БД, где есть предопределенная схема хранения данных, и неструктурированные.
• Модель данных. Классификация СУБД по модели подробно и с примерами описана в предыдущей нашей статье. Читайте о ней в разделе «Понятие СУБД: что это такое, зачем нужны, какие бывают». Если говорить кратко, то выделяют реляционные СУБД, основанные на табличной модели данных, и NoSQL СУБД, где используются гибкие модели хранения данных. В группу NoSQL СУБД входят документоориентированные, ключ-значение, столбцовые и графовые базы данных.
• Тип хранения данных. Выделяют хранение данных в виде столбцов, в виде документов JSON, в виде «ключ-значение», в виде графов.
• Цель использования. Существуют базы данных, ориентированные на обработку транзакций. Они обеспечивают высокую производительность при частых операциях вставки, обновления и удаления. Также есть СУБД, заточенные под работу с большими объемами данных.
• Способ доступа к БД. Существуют базы данных, у которых файлы хранятся на файл-сервере, а СУБД ставится на клиентском компьютере или рабочей станции. Доступ к файлам организуется по локальной сети. Второй вид — клиент-серверные. У них СУБД располагается на сервере вместе с БД, а пользователь подключается с помощью виртуального интерфейса. В отличие от файл-серверных БД они позволяют снизить нагрузку на локальную сеть, но повышают нагрузку на сам сервер. Третий вид — встраиваемые СУБД, которые поставляются как часть продукта. Чаще всего реализованы в виде подключаемой библиотеки.
• Стратегии работы с внешней памятью. В некоторых видах систем управления базами данных запись в базу ведется незамедлительно, как только программное обеспечение получает сигнал о подтверждении транзакции. В других, которые называются СУБД с отложенной записью, изменения аккумулируются в буферах и записываются во внешнюю память по событию, будь то нехватка оперативной памяти или просто по расписанию.
• Степень распределенности. Небольшие БД обычно бывают локальными, то есть размещенными на одном компьютере. Крупные СУБД поддерживают распределенные базы данных, в которых информация хранится более чем на одном устройстве.
• Язык запросов. Большинство СУБД поддерживают в качестве основного языка SQL, но есть специфичные модели данных, для которых были созданы другие стандарты языков. К примеру, XQuery используется в системе базы данных MarkLogic и eXist.

Нужно понимать, что большинство классификаций систем управления базами данных условно: многие СУБД, которые заявлены как NoSQL на самом деле используют SQL запросы при работе с данными внутри базы. Деление нужно скорее для удобства и простоты подбора подходящего программного обеспечения для задач конкретного пользователя или бизнеса.

Внешний вид интерфейса phpMyAdmin для администрирования СУБД MySQL

Как выбрать СУБД для своей компании и почему этим должен заниматься специалист

Выбор системы управления базами данных (СУБД) является ключевым этапом в разработке информационных систем и обеспечении эффективного управления данными для бизнеса. Это важное решение, которое нужно принимать исключительно на основе опыта. Вот основные критерии, которые учитывают опытные специалисты, предлагающие решения по работе с базами данных для бизнеса:

• Соответствие требованиям бизнеса. Разбирающийся в теме человек способен адекватно оценить требования бизнеса и выбрать СУБД, которая наилучшим образом соответствует конкретным потребностям организации. При этом важно, чтобы представитель бизнеса (руководитель или лицо, с которым ведутся переговоры) мог грамотно описать цели использования СУБД, какие данные будут храниться в базе данных, насколько критичны вопросы безопасности, сохранности информации, нужны ли разные уровни доступа и так далее.
• Оптимизация производительности. Специалисты знают, как оценивать объемы данных, типы запросов и особенности бизнес-процессов. Грамотная оценка и оптимизация важны, если вы хотите, чтобы СУБД работала при любых нагрузках.
• Безопасность данных. Профессионал может выбрать решение, соответствующее требованиям по безопасности организации.
• Интеграция с существующими системами. Опытный специалист учитывает существующую IT-инфраструктуру организации и может выбрать СУБД, легко интегрируемую с другими системами, что обеспечивает беспроблемную работу и обмен данными.
• Обслуживание и поддержка. Настоящие профи при выборе конкретных решений учитывают вопросы обслуживания, резервного копирования, восстановления и обновлений баз данных. Они могут выбрать СУБД с удобными средствами администрирования и обеспечения стабильной работы. При этом важно, чтобы представитель компании сразу же пояснил, кто будет работать с базой, на каких условиях ее будут обслуживать и так далее. Если у вас нет опытного человека и вы не планируете искать администратора, нужно подобрать максимально нетребовательное ПО, работающее без сбоев. Если же компания готова отдать обслуживание на аутсорсинг или у нее есть собственный ИТ-отдел, готовый взять на себя поддержку работающего ПО, можно выбрать более функциональный, но и более сложный в освоении вариант.
• Бюджетные ограничения. Большая часть программных продуктов, рассчитанных на организации, коммерческая. Ценник на ПО может сильно разниться в зависимости от задач. Специалист поможет подобрать СУБД, которая впишется в бюджет организации.

Выбор СУБД — сложное решение, которое требует углубленных знаний и опыта. Использование неподходящей системы управления базами данных и работа с информацией через нее не упростят ведение бизнеса, а, наоборот, усложнят получение нужных данных. Специалисты способны принимать обоснованные решения, обеспечивая эффективность и надежность баз данных для бизнеса. Возможно, вам придется заплатить за консультацию, установку программного обеспечения и настройку, но это вложение окупится в будущем благодаря высокой стабильности и эффективности работы правильно подобранного ПО.

В статье мы постарались рассказать больше про СУБД, базы данных и классификации систем баз данных. Кроме того, мы дали подробный алгоритм, который позволит вам определить, какая СУБД лучше всего подходит для ваших задач. Если вам нужна консультация по вопросам выбора, внедрения и поддержки системы управления базой данных, можете запросить консультацию у нашей компании. Мы работаем по SLA и обеспечиваем высокий уровень сервиса, независимо от размера бизнеса нашего клиента. Звоните, если вам нужна консультация!