Вряд ли какой-либо компьютер или онлайн-приложение может работать без подходящей системы баз данных. Именно по этой причине, безусловно, стоит немного подробнее остановиться на этой теме. Не менее важным, чем сам пул данных, является лежащая в его основе система управления базой данных, без которой база данных просто не будет работать.
Что такое СУБД?
Система управления базами данных — сокращенно СУБД — вместе с пулом данных образует систему баз данных (для обозначения последней часто используется общий термин «база данных»). В такой СУБД обычно имеется программное обеспечение, определяющее модель системы баз данных и, следовательно, являющееся решающим компонентом для создания, управления и использования базы данных. Только после того, как система управления базой данных установлена и функционирует, пользователи могут добавлять и читать нужный пул данных. Разрешения на чтение и запись, а также общие административные функции становятся возможными благодаря интерфейсам для конкретных приложений и соответствующему языку баз данных. Наиболее известным из этих языков является SQL (язык структурированных запросов).
Термины «система управления базами данных (СУБД)» и «база данных» часто ошибочно смешивают при описании программного обеспечения, которое управляет пулом данных. На самом деле база данных — это не что иное, как пул данных в структурированном формате, а СУБД — важнейший компонент для реализации этих структур.
Из каких компонентов состоит СУБД?
Система управления базами данных состоит из различных компонентов, каждый из которых способствует бесперебойной работе программного обеспечения. СУБД можно разделить на три основных компонента. Это словарь данных, язык определения данных и язык манипулирования данными.
- Словарь данных: Словарь данных — это концентрация метаданных. Эти метаданные содержат информацию о содержании различных данных в хранилище данных. Все это служит источником информации через авторизацию пользователя для пулов данных, а также для физического представления. Проще говоря, вся необходимая информация о данных, сохраненных в базе данных, хранится в словаре.
- Язык определения данных: Язык определения данных (DDL) выполняет задачу структурирования содержимого базы данных. С помощью языка определения можно изменять, удалять и создавать отдельные объекты, такие как ссылки, отношения или разрешения пользователей.
- Язык манипулирования данными: Наборы данных, содержащиеся в базе данных, могут быть удалены, вставлены, изменены и прочитаны с помощью языка манипулирования данными (DML). Этот язык также позволяет сжимать и извлекать эти данные.
Задачи, функции и требования к системам управления базами данных
Система управления базами данных является наиболее важным компонентом системы баз данных. Без СУБД пул данных не может ни управляться, ни контролироваться. Программное обеспечение также отвечает за управление всеми разрешениями на чтение и запись для базы данных. Одним из широко используемых терминов для описания функций и требований к транзакциям в системе управления базами данных является ACID — сокращение от atomicity, consistency, isolation and durability. Термины, входящие в ACID, охватывают наиболее важные требования к СУБД:
- Атомарность описывает свойство СУБД «все или ничего», при котором только правильные запросы могут происходить в правильной последовательности, и поэтому вся транзакция выполняется правильно.
- Согласованность требует, чтобы успешные транзакции оставляли после себя стабильную базу данных, что делает необходимой постоянную проверку всех транзакций.
- Изоляция — это термин для обозначения требования, чтобы транзакции не «мешали друг другу», что часто гарантируется определенными функциями блокировки.
- Долговечность означает, что все данные в СУБД хранятся постоянно, даже после успешного завершения транзакции. Это также справедливо или особенно справедливо для системных ошибок или сбоев в работе СУБД. Журналы транзакций, в которых одновременно записываются все операции в СУБД, являются необходимым условием долговечности.
Ниже приведено дальнейшее распределение функций и требований к системе управления базами данных в соответствии с моделью ACID.
| Функция/требование | Объяснение | |
|---|---|---|
| Хранение данных | Базы данных хранят электронные тексты, документы, пароли и другую информацию, которая может быть извлечена с помощью запросов. | |
| Редактирование данных | Большинство баз данных — в зависимости от прав доступа — позволяют редактировать хранимую информацию напрямую. | |
| Удаление данных | Наборы данных, содержащиеся в базах данных, могут быть полностью удалены. В некоторых случаях удаленные данные можно восстановить, но в других случаях информация исчезает навсегда. | |
| Управление метаданными | Информация в базах данных хранится в основном с помощью метаданных или метатегов. Они упорядочивают базу данных и делают возможной, например, функцию поиска. Часто разрешения доступа через метаданные также регулируются.Управление данными осуществляется с помощью четырех основных операций: Создание, Чтение/Получение, Обновление и Удаление. Эта концепция, известная как ((принцип CRUD | websites/web-entwicklung/crud-die-wichtigsten-Datenbankoperationen/)), является основой для управления данными. |
| Безопасность данных | Базы данных должны быть безопасными, чтобы неавторизованные лица не могли получить доступ к хранимым данным. Наряду с высокопроизводительным процессом шифрования, для безопасности данных необходимо тщательное управление — особенно со стороны главного администратора. Безопасность данных обычно означает принятие технических мер предосторожности для предотвращения манипулирования данными или их потери. Это ключевая концепция защиты данных. | |
| Целостность данных | Целостность данных означает, что данные в базе данных соответствуют определенным правилам, гарантирующим правильность данных и определяющим бизнес-логику базы данных. Только таким образом можно гарантировать, что база данных в целом работает постоянно и последовательно. В реляционных моделях баз данных существует четыре таких правила: Целостность области, целостность сущности, ссылочная целостность и логическая согласованность. | |
| Многопользовательский режим | Приложения баз данных допускают доступ к базе данных с различных устройств. В многопользовательском режиме безопасность данных и распределение прав доступа являются основополагающими. Одной из проблем для баз данных в многопользовательском режиме является также то, как можно поддерживать целостность данных при одновременном разрешении на чтение и запись без серьезного влияния на производительность. | |
| Оптимизация запросов | С технической стороны, база данных должна обрабатывать каждый запрос как можно более оптимально, чтобы гарантировать хорошую производительность. Если база данных при запросе данных идет «в разные стороны», то общая производительность системы баз данных пострадает. | |
| Триггеры и хранимые процедуры | Эти процессы представляют собой мини-приложения, хранящиеся в системах управления базами данных, которые могут быть вызваны («запущены») при определенных изменениях. Целью этого является, в частности, улучшение целостности данных. В реляционных базах данных типичными процессами являются триггеры и хранимые процедуры — последние могут также способствовать безопасности системы, если пользователям разрешено выполнять действия только с помощью готовых процедур. | |
| Прозрачность системы | Прозрачность системы особенно актуальна для разрозненных систем: Благодаря тому, что распределение и реализация данных скрыты от пользователя, использование распределенной базы данных становится таким же, как и при использовании централизованной базы данных. Различные степени прозрачности системы раскрывают или скрывают фоновые процессы. Необходимая функция, однако, заключается в том, чтобы сделать ее как можно более простой в использовании. |
Если вы эксплуатируете собственную базу данных, то комплексная защита данных чрезвычайно важна!
Какие существуют типы СУБД / модели баз данных?
Система управления базами данных устанавливается на систему для того, чтобы иметь возможность оптимально управлять наборами данных. Как уже упоминалось, здесь существуют различные модели, которые в первую очередь отличаются предполагаемой структуризацией данных. Выбор СУБД, таким образом, означает также выбор модели базы данных. На выбор предлагаются следующие модели баз данных:
- Реляционная
- Иерархическая
- Ориентированная на сеть
- Объектно-ориентированная
- Документо-ориентированная
Самой распространенной и наиболее популярной является реляционная модель базы данных. В этой модели данные структурированы в строках таблицы. Преимуществом этой модели является возможность создания определенных отношений между отдельными строками и представления их в столбцах. Подход с иерархической моделью базы данных отличается: здесь различные данные взаимодействуют в отношениях «родитель-ребенок», и поэтому они структурированы в иерархической системе.
Модель базы данных, ориентированная на сеть, представляет собой другой подход к организации данных. Здесь данные структурируются внутри сети. Объектно-ориентированная модель базы данных работает по-другому. Наряду с отношениями между наборами данных здесь важную роль играет наследственность. Таким образом, объекты — регулируемые СУБД — могут передавать свойства другим объектам.
Модели баз данных, работающие по документно-ориентированному принципу, предусматривают хранение наборов данных в различных документах.
Системы управления базами данных: Обзор преимуществ и недостатков
Будучи краеугольными камнями баз данных, системы управления базами данных характеризуются различными достоинствами и преимуществами. Однако, как и любое другое программное обеспечение, СУБД также имеют различные недостатки, о чем свидетельствует следующий список преимуществ и недостатков.
Преимущества системы управления базами данных:
- простота управления большими массивами данных
- простой и эффективный доступ к хранимым данным
- высокая гибкость
- целостность и непротиворечивость данных
- контроль доступа для пользователей (безопасность и защита данных)
- высокая доступность
Недостатки системы управления базами данных:
- относительно дорогие первоначальные инвестиции (включая дополнительные расходы на оборудование)
- меньшая эффективность при использовании специального программного обеспечения
- требуются квалифицированные сотрудники (администраторы баз данных)
- повышенная уязвимость из-за централизации данных.
Примеры СУБД: наиболее популярные системы управления базами данных
Существует целый ряд различных систем управления базами данных. Здесь представлены 15 наиболее популярных и широко используемых СУБД:
- Microsoft Access — реляционная
- Microsoft SQL Server — реляционная
- MySQL — реляционная
- Oracle Database — реляционная
- OrientDB — на основе документов
- CouchDB — на основе документов
- Db2 (IBM) — реляционная
- IMS (IBM) — иерархическая
- IBM Informix — реляционная
- MariaDB — реляционная
- Sybase ASE — реляционная
- MongoDB — документо-ориентированная
- PostgreSQL — объектно-реляционная (смесь реляционного и объектно-ориентированного подходов)
- Firebird — реляционный
- InterSystems Caché — объектно-реляционная (смешение реляционного и объектно-ориентированного подходов)
- InterSystems IRIS — объектно-реляционная (сочетание реляционного и объектно-ориентированного подходов)