Что такое реляционные базы данных?

Relational database

Июнь 04, 2022 Мерион Нетворкс

6 минут

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.