Среди обилия различных вариантов довольно трудно выбрать ту модель базы данных (БД), который идеально подойдет под ваши нужды. Если говорить о разновидностях СУБД, то чаще всего предпочтение отдается реляционным базам.
В данной статье мы поговорим об устройстве реляционных баз данных, обсудим принципы их работы, а также плюсы и минусы использования этих систем. Кроме того, продемонстрируем примеры, которые наглядно показывают, как реляционные БД систематизируют данные.
Что такое реляционная база данных
Реляционная база данных – это тип БД, который специализируется на связях (отношениях) между элементами данных. Он позволяет устанавливать взаимосвязи между различными наборами данных и использовать эти связи для управления и обращения к связанным данным.
Для создания и поддержки данных во многих реляционных БД используется SQL (Structured Query Language - структурированный язык запросов).
Реляционные и нереляционные базы данных
Реляционные БД делают упор на отношениях между данными. Следовательно, реляционные БД должны хранить данные в строго структурированном виде. Это ускоряет индексирование и время ответа на запросы, а также улучшает безопасность и постоянство данных.
Нереляционные базы данных, наоборот, не так сильно зависят от структуры данных, поэтому могут хранить большие объемы данных, не теряя гибкости и легко масштабируя хранение и производительность.
Как структурируются данные в реляционных системах управления данными?
В реляционных системах управления данными (РСУБД) используется модель, которая структурирует данные в таблицы строк (их еще называют записями или кортежами) и столбцов (или атрибутов/полей). Обычно в столбцах размещаются категории данных, а в строки добавляются отдельные экземпляры.
В качестве примера рассмотрим онлайн-магазин. В нашей базе данных находится таблица с информацией о клиентах. В столбцах указываются имена клиентов и адреса, а в строках – данные по каждому клиенту.
Такие таблицы можно связать или соотнести с помощью ключей. Каждая строка в таблице идентифицируется с помощью уникального ключа (его называют первичный ключ - primary key). Этот ключ можно добавить в другую таблицу, и там он превратится во внешний ключ (foreign key). Отношение первичный/внешний ключ лежит в основе того, как работают РСУБД.
Вернемся к нашему примеру. Допустим, у нас есть таблица с заказами товаров. В одном столбце этой таблицы находится информация о клиенте. Сюда мы можем импортировать первичный ключ, который ссылается на строку с информацией по отдельному клиенту.
Таким способом мы можем ссылаться на данные или дублировать данные из таблицы с информацией о клиентах. Кроме того, теперь эти две таблицы связаны.
Примеры реляционных баз данных
Сейчас, когда мы рассмотрели, как работают РСУБД, пора поговорить о популярных примерах их использования.
MySQL
MySQL разрабатывалась как РСУБД с открытым кодом, затем ее купила компания Sun Microsystems (теперь это Oracle Corporation). Она по-прежнему доступна со свободной лицензией, но с добавлением проприетарных опций.
В MySQL заложена встроенная поддержка репликации с ACID-совместимостью, кластеризация без разделения ресурсов между узлами и поддержка многих движков БД. Но на некоторых движках SQL может работать некорректно.
MySQL преуспел в быстром вводе данных и масштабируемости, сохранив при этом высокую доступность и производительность. Все это делает MySQL крайне полезным в веб-разработке и создании приложений.
PostgreSQL
PostgreSQL – это бесплатный менеджер управления реляционными БД, доступный по свободной лицензии. В нем можно найти некоторые функции MySQL с весомым добавлением MVCC (multi-version concurrency contro - управление параллельным доступом посредством многоверсионности), поэтому такая система совместима с ACID.
PostgreSQL сохраняет высокий уровень гибкости и производительности даже при обработке больших баз данных. Это подходящее решение для пользователей, которым важна высокая скорость записи/чтения и разноплановый анализ данных.
Среди известных пользователей PostgreSQL стоит упомянуть Reddit, Skype и Instagram.
MariaDB
Изначально MariaDB создавалась сообществом в качестве форка MySQL, когда тот выкупила Oracle. MariaDB все еще свободно распространяется под стандартной универсальной лицензией GNU.
MariaDB создана на базе MySQL с добавлением поддержки еще большего количество движков и исправлением ограничений по хранению данных. Она работает быстрее MySQL и позволяет запускать SQL и NoSQL в одной базе данных.
Среди известных пользователей MariaDB можно выделить Google, Mozilla и Wikimedia Foundation.
SQLite
В отличие от других представителей в этом списке, SQLite не является менеджером баз данных с архитектурой клиент-сервер; он, скорее, встраивается в конечное приложение, благодаря чему мало весит и способен работать с большими массивами систем и платформ.
В SQLite есть некоторые ограничения, поскольку он лишь частично предоставляет триггеры, имеет ограниченную функцию ALTER TABLE и не может записывать в представления. Кроме того, SQLite ограничивает максимальный размер базы до 32 000 столбцов и 140 ТБ.
Получается, что SQLite лучше всего использовать в качестве компонента базы данных для других приложений. Среди известных пользователей можно назвать Google Chrome, Mozilla Firefox, Opera и Safari.
Что такое система управления реляционными базами данных?
Система управления базой данных (СУБД или DBMS) – это программное решение, которое позволяет пользователям просматривать, запрашивать и управлять базами данных.
Система управления реляционными базами данных (РСУБД или RDBMS) – это более расширенное подмножество СУБД для управления реляционными базами данных.
Ниже приведены некоторые различия между универсальной СУБД и РСУБД
| СУБД | РСУБД |
|---|---|
| Хранит меньшее количество данных в виде файлов; нет взаимосвязей | Сохраняет большие объемы данных в виде связанных друг с другом таблиц |
| Можно обращаться к одному элементу данных за раз | Можно обращаться ко многим элементам данных одновременно. |
| При работе с большими объемами замедляется получение данных | В реляционном подходе получение данных не замедляется даже для больших БД. |
| Нет нормализации БД. | Есть нормализация БД. |
| Не поддерживает распределенные БД | Поддерживает распределенные БД. |
| Поддержка одного пользователя. | Поддержка нескольких пользователей. |
| Низкий уровень безопасности | Много уровней безопасности. |
| Низкие требования к программному и аппаратному обеспечению. | Высокие требования к программному и аппаратному обеспечению |
Плюсы и минусы реляционных баз данных
Как и во всех моделях баз данных, здесь есть свои плюсы и минусы.Плюсы
Реляционные БД используют таблицы столбцов и строк, поэтому они отображают данные проще, чем другие типы, и работать с ними удобнее.
Такая табличная структура создана специально для обработки данных, что повышает производительность и позволяет использовать сложные, высокоуровневые запросы.
И, наконец, в реляционных БД легко масштабировать данные, добавляя строки, столбцы или целые таблицы, не нарушая при этом общей структуры базы.
Минусы
Реляционные БД могут масштабироваться только до определенного предела. Если говорить о размере базы, то в некоторых БД есть строгое ограничение по длине столбцов. Если вы создаете базу на отдельном сервере, то при ее разрастании придется покупать дополнительное место, то есть в долгосрочной перспективе ее поддержание обходится не дешево.
Кроме того, постоянное добавление новых элементов может усложнить базу и затруднить установление связей между новыми частями. Сложные отношения между данными замедляют запросы и негативно сказываются на производительности.
Заключение
После прочтения этой статьи у вас должно появиться четкое понимание того, как работают реляционные базы данных. Также вы познакомились с рядом интересных примеров РСУБД.
