Что значит реляционная база данных: Реляционная база данных: принцип работы, перспективы использования

Реляционная база данных: принцип работы, перспективы использования

Что это? Реляционная база данных – современная форма хранения и упорядочения информации в интуитивно понятной таблице. Блоки в ней связаны и соотносятся между собой по заранее определенным правилам.

Где используется? Это стандарт сегодняшнего дня, гарантирующий целостность данных, поэтому используется во многих сферах, в том числе, в веб-разработке. Официальный язык реляционных баз данных – SQL.

В статье рассказывается: 

1. Суть реляционных баз данных
2. Важные составляющие реляционной базы данных
3. Преимущества и недостатки реляционных баз данных
4. 3 популярных реляционных базы данных для веб-разработки
5. Перспективы реляционных баз данных

6. Пройди тест и узнай, какая сфера тебе подходит:
   айти, дизайн или маркетинг.

   Бесплатно от Geekbrains

Суть реляционных баз данных

Реляционные базы данных — это система хранения и организации информации, имеющей установленные отношения, что обеспечивает возможность для быстро доступа. В этом случае данные упорядочиваются с использованием табличных форм, содержащих сведения об их сущности. Строки и столбцы в таких таблицах представляют заранее установленные категории данных.

Такой способ структурирования информации делает процедуру доступа к ней более гибкой и быстрой. Именно это обстоятельство способствовало тому, что такой тип баз данных получил наибольшее распространение. Они поддерживают стандартный язык программирования – SQL. Это популярная система для хранения и обработки информации. В рамках SQL используются также встроенные языки реляционных баз данных: DDL для таблиц (применяют для описания данных) и DML для работы с данными.

Суть реляционных баз данных

Рассмотрим понятие «реляционный». Этот термин указывает на наличие связей в информационных базах. К примеру, клиентская база предприятия может включать сведения по каждой транзакции, связанной с отдельным счетом. Особое внимание здесь уделяется предустановленным отношениям между хранящимися блоками данных.

В качестве примера реляционной базы данных рассмотрим таблицы, используемые небольшой фирмой для обработки заявок на продукцию. В первой табличной форме представлены сведения о заказчиках. Здесь в каждой записи представлена информация о названии и адресе клиента, его платежных реквизитах, контактном номере телефона и т.д.

Каждый атрибут данных (элемент информации) размещается в отдельном столбце информационной базы. Все столбцы имеют свой неповторяющийся идентификатор для каждой строки (ключ). Вторая табличная форма содержит отдельные записи с идентификатором клиента, подавшего заявку, наименование заказанного товара, его количество и характеристики. Как мы видим, в этой таблице отсутствуют данные клиента (название, телефон, адрес и т.д.).

В представленных табличных формах, являющихся основными объектами реляционной базы данных, присутствует лишь один общий компонент. Им является идентификатор столбца. Он устанавливает взаимосвязи в двух таблицах. Теперь рассмотрим, что происходит, когда приложение, используемое компанией для обработки заявок клиентов, передает заказ в базу данных.

В этом случае база, обрабатывая табличную форму с информацией о заявках, выбирает данные о продукции и с помощью ключа клиента получает сведения об оплате и доставке. После этого работники склада находят необходимый товар, клиент получает его и оплачивает.

Важные составляющие реляционной базы данных

SQL

Structured Query Language (язык программирования SQL) является основой интерфейса для реляционных баз данных. Он в 1986 г. стал стандартом ANSI (Национальный институт стандартов Соединенных Штатов). Сейчас этот стандарт поддерживают все самые распространенные ядра реляционных баз данных. Существуют также расширения стандарта ANSI SQL.

Они поддерживаются некоторыми ядрами реляционных баз данных. В реляционных базах данных SQL применяют для работы со строками данных (удаление, добавление, обновление), отбора блоков данных для приложений аналитики и обработки транзакций. Кроме того, этот язык программирования используется для управления всеми видами работы реляционных баз данных.

Целостность данных

Под целостностью данных понимают обеспечение их точности, полноты и единообразия. Для решения этой задачи в контексте реляционных баз данных применяется определенный комплекс инструментов, включающий первичные и внешние ключи, а также ограничители «Not NULL», «Unique», «Default» и «Check».

С помощью инструментов обеспечения целостности данных решаются вопросы применения практических правил к табличной информации, а также гарантируется точность данных и их надежность. Многие ядра реляционных БД поддерживают внедрение пользовательского кода, который выполняется при конкретных операция в базах данных.

Транзакции

Транзакций в базе данных называют комплекс последовательных операций, являющихся единой логической задачей и применением одного или ряда операторов SQL. Это неделимое действие. Транзакция должна выполняться как единая операция, поэтому она должна записываться в БД полностью, или ни один из ее элементов не должен записываться.

Транзакции в реляционных базах данных завершают действия COMMIT или ROLLBACK. Любой комплекс транзакционных операций следует рассматривать как надежный, имеющий внутренние связи элемент, не зависящий от остальных транзакций.

Соответствие требованиям ACID

Чтобы обеспечить требование по целостности реляционных баз данных, все транзакции в них должны удовлетворять требованиям ACID (они должны быть атомарными, единообразными, изолированными, надежными).

Топ-30 самых востребованных и высокооплачиваемых профессий 2023

Поможет разобраться в актуальной ситуации на рынке труда

Подборка 50+ ресурсов об IT-сфере

Только лучшие телеграм-каналы, каналы Youtube, подкасты, форумы и многое другое для того, чтобы узнавать новое про IT

ТОП 50+ сервисов и приложений от Geekbrains

Безопасные и надежные программы для работы в наши дни

pdf 3,7mb

doc 1,7mb

Уже скачали 20321

Первое условие – «атомарность». Оно указывает, что любая транзакция должна быть выполнена полностью. Если хоть один из ее элементов не выполняется, то должна отменяться вся транзакция. В соответствии с условием «единообразие», все элементы, записываемые в поля реляционной базы данных по транзакции, должны удовлетворять комплексу правил и ограничений, в том числе по целостности, каскадам и триггерам.

Условие «изолированность» важно для контроля согласованности данных. Кроме того, его выполнение необходимо для гарантии базовой независимости всех транзакций. В соответствии с условием «надежность», все изменения, которые внесены в реляционную базу данных до момента завершения транзакции, получают статус постоянных.

Преимущества и недостатки реляционных баз данных

Основные плюсы и минусы мы будем рассматривать с учетом организационной структуры реляционной базы данных.

Современные модели БД, построенные на языке программирования SQL, в некоторой степени отходят от логической реляционной модели, созданной математиком Э.

Коддом. К примеру, изначально основатель системы предусматривал необходимость обеспечения уникальности каждой новой строки. Это было предписано в модели Кодда, но многие новые реляционные базы данных допускают повторение строк, что вызвано практической целесообразностью.

При этом некоторые исследователи считают, что если БД на основе SQL не полностью соответствуют набору критериев модели Кодда, то их нельзя называть реляционными базами данных. В реальности ситуация несколько отличается. Все СУБД, созданные на основе SQL и в некоторой степени, соответствующие сути реляционной базы данных, могут считаться реляционными системами.

Преимущества и недостатки реляционных баз данных

Параллельно с растущей популярностью реляционной модели базы данных на фоне увеличения размеров и ценности хранящейся и обрабатываемой информации, стали проявляться и ее слабые стороны. Так, возникают существенные сложности с горизонтальным масштабированием таких БД. Возможность масштабировать базу данных горизонтально является стандартной практикой при добавлении большого числа машин к имеющемуся стеку.

Это способствует рациональному распределению нагрузки, ускорению обработки и увеличению трафика. Нередко горизонтальное масштабирование является альтернативой вертикальному, при котором проводится усовершенствование аппаратного обеспечения имеющегося сервера (обычно для этого добавляют оперативную память или центральный процессор).

Трудности с горизонтальным масштабированием записи в реляционной базе данных возникают из-за того, что она создается в соответствии с условием «целостности» (пользователи, которые отправляют запросы в одну и ту же реляционную БД, всегда получают похожие данные). Выполняя масштабирование горизонтально, сложно будет обеспечить целостность данных, поскольку пользователи имеют возможность вносить информацию лишь в один узел, а не во все имеющиеся одновременно.

Скорее всего, будет происходить задержка между моментом начальной записи и обновлением других узлов, которое позволит отобразить изменения. В результате будет нарушена целостность данных между узлами системы.

Еще один недостаток реляционной СУБД обусловлен тем, что такая модель создавалась для обработки структурированной информации (данные реляционной базы должны соответствовать определенному типу, или их необходимо изначально организовать определенным образом). Увеличение количества ПК и развитие Всемирной паутины способствовали тому, что в начале девяностых стали появляться большие объемы неструктурированных данных (электронные сообщения, фото, видео и т.д.).

Только до 10.04

Скачай подборку тестов, чтобы определить свои самые конкурентные скиллы

Список документов:

Тест на определение компетенций

Чек-лист «Как избежать обмана при трудоустройстве»

Инструкция по выходу из выгорания

Чтобы получить файл, укажите e-mail:

Подтвердите, что вы не робот,
указав номер телефона:

Уже скачали 7503

Тем не менее, реляционные базы данных и в условиях развития интернет-технологий остаются актуальными. Эта модель все еще остается доминирующей для СУБД. Ее широкое применение и длительный срок «жизни» говорит о том, что мы имеем дело с вполне зрелой технологий, что уже само по себе является весомым достоинством. Создано большое количество приложений для организации работы с реляционными базами данных.

Кроме того, существует множество карьерных администраторов БД, имеющих экспертные знания в области реляционной модели. Тем новичкам, которые стремятся получить знания и навыки работы с реляционными базами данных, доступен широкий выбор интернет-ресурсов, книг и учебников по этой теме.

К достоинствам данной модели можно отнести и тот факт, что практически все системы управления реляционными базами данных обеспечивают поддержку транзакций. Транзакции – одно или несколько уникальных выражений SQL, которые выполняются последовательно, как единый рабочий блок. Они работают по принципу «все или ничего».

Другими словами, каждый из операторов SQL в одной транзакции должен быть действительным. Если такое условие не соблюдается, транзакция не выполняется. Данный момент важен в контексте целостности данных в момент внесения изменений в таблицы или в ряд строк.

Если сравнить реляционные и нереляционные базы данных, то первые будут отличаться высокой степенью гибкости. Их применяют для создания самых разных приложений. При этом, реляционные БД все также эффективны для работы с объемными базами информации. В этой связи стоит отметить большой потенциал языка программирования. Он обеспечивает высокую скорость внесения и изменения данных, а также корректировки структуры схем БД и табличных форм, без воздействия на имеющиеся данные.

3 популярных реляционных базы данных для веб-разработки

MySQL

Данную открытую систему управления базами данных американская корпорация Oracle приобрела в комплекте с Sun Microsystems. Опрос, проведенный порталом StackOverflow.com два года назад, в котором приняли участие 65 000 пользователей, показал, что около 55,6 % разработчиков работают с MySQL.

Такая популярность обусловлена высокой скоростью управления данными и возможностью бесплатного использования. MySQL изначально разрабатывалась, чтобы обрабатывать огромные информационные базы в промышленных объемах. Впоследствии, когда разработчики оценили ее быстродействие и бесплатность, эта СУБД покорила мировой Интернет. Пока MySQL остается наиболее удобной системой управления данными для работы и веб-приложениями, и страницами.

При этом, данная СУБД получает серьезную поддержку от разработчиков языков программирования. Сегодня практически все популярные языки имеют интерфейс для работы с MySQL.

SQLite

В этой системе управления реляционными базами данных применяется много всего, что входит в стандартный язык SQL.

Основным ее достоинством считается встраиваемость, которая обусловлена тем, что SQlight в отличие от остальных СУБД является не приложением на подобие «клиент-сервер», а подключаемой библиотекой.

О популярности SQLite может говорить тот факт, что она присутствует во всех смартфонах. В гаджетах на Андроид в этой базе данных хранятся медиафайлы и контакты. В смартфонах на iOS СУБД SQLite используется большинством приложений.

PostgreSQL

Это наиболее продвинутая система управления реляционными базами данных. PostgreSQL является свободной объектно-реляционной СУБД.

Уникальность данной СУБД состоит в том, что кроме стандартных типов данных, поддерживаемых другими реляционными системами, она может работать с финансовой информацией, сетевыми адресами, JSON, XML и геометрическими данными. Более того, PostgreSQL может создавать свои типы данных.

Перспективы реляционных баз данных

Существующие виды реляционных баз данных уже длительное время развиваются в плане повышения производительности, безопасности и надежности. Они стали более удобными в обслуживании, но при этом структура их сильно усложнилась. Сегодня администрирование реляционных баз данных связано с существенными затратами времени и ресурсов в плане администрирования.

В результате разработчики вынуждены направлять свои силы на управление СУБД и их оптимизацию вместо того, чтобы работать над созданием новых приложений, способных приносить высокую прибыль бизнесу.

Перспективы реляционных баз данных

Автономные технологии сейчас больше применяются для расширения функционала реляционной модели базы данных, разработки облачных хранилищ, машинного обучения и информационных баз нового типа. Автономные БД обладают всеми преимуществами реляционных систем, поддерживают те же функции, но плюс к этому способны использовать средства машинного обучения и искусственного интеллекта для контроля и повышения скорости ответа на запросы и эффективности управления.

К примеру, чтобы запросы выполнялись быстрее, самоуправляемые базы данных осуществляют прогнозирование и проверяют индексы. После этого более высокие результаты находят практическое применение. Примечательно, что все эти процессы происходят без вмешательства администратора. Другими словами, автономные БД на постоянной основе могут обеспечивать улучшения в своей работе без участия человека.

Автономные технологии освобождают разработчиков от рутинной работы по обслуживанию СУБД. В отличие от реляционных баз данных, примеры которых мы рассматривали в этом материале, самоуправляемые БД избавляют от необходимости предварительно выяснять все требования к инфраструктуре.

Автономные базы позволят расширять хранилища данных и увеличивать вычислительные мощности при появлении такой необходимости. Их создание может происходить намного быстрее, чем проектирование реляционных баз данных, что значительно сократит время, необходимое для разработки приложений.

Продвижение блога — Генератор продаж

Рейтинг: 5

( голосов 1 )

Поделиться статьей

Что такое система управления реляционной базой данных?

Как работают реляционные базы данных, как осуществляется управление ими с помощью систем управления реляционными базами данных

Что такое реляционная база данных?

Реляционные базы данных — это базы данных, предназначенные для хранения и организации точек данных с заданными отношениями для быстрого доступа. Данные в реляционных базах данных упорядочиваются в виде таблиц, которые содержат информацию о каждой сущности и представляют заданные заранее категории с помощью строк и столбцов. Такое структурирование данных повышает эффективность и гибкость доступа, поэтому реляционные базы данных — наиболее распространенный тип баз данных. Реляционные базы данных поддерживают язык SQL. Это стандартизированный язык программирования, применяемый для хранения, обработки и получения данных. В рамках SQL существует встроенный язык для создания таблиц (DDL — язык описания данных) и язык для обработки данных (DML — язык обработки данных).

Что означает понятие «реляционный»? Это слово означает указание на отношение или наличие отношения. В контексте баз данных понятие «реляционный» относится главным образом к самим данным. Реляционные наборы данных обладают заранее заданными отношениями между собой. Например, база данных, содержащая сведения о клиентах компании, также может содержать данные об отдельных транзакциях, связанных с каждым счетом. Основное внимание в реляционных базах данных уделяется отношениям между хранящимися элементами данных.

Характеристики реляционных баз данных:

• Реляционные базы данных состоят из множества сущностей

• Стандартным интерфейсом для реляционных баз данных является язык SQL

• Реляционные базы данных обладают высокой структурированностью и представляются с помощью схемы (логической и физической)

• Реляционные базы данных уменьшают избыточность данных

Как работают реляционные базы данных

Реляционные базы данных обычно используют таблицы с данными, упорядоченными в виде строк (с сущностями) и столбцов (с атрибутами сущностей). Процесс упорядочения данных в таблицах называется нормализацией. Каждая строка содержит уникальный идентификатор или ключ, связывающий таблицы для установления отношения между ними. При отправке запроса к реляционной базе данных ключ используется для поиска связанных данных в разных наборах данных. Например, службе технической поддержки может потребоваться отслеживать взаимодействие клиентов по следующим характеристикам: тип проблемы, время решения проблемы, уровень удовлетворенности клиента. Все три характеристики объединяет идентификатор клиента: он позволяет создавать отношения и обеспечивает эффективную работу табличной структуры.

Примеры реляционных баз данных

Реляционные базы данных эффективны для любой информации, в которых точки данных связаны друг с другом и нуждаются в согласованном и безопасном управлении на основе правил. Именно поэтому реляционные базы данных чаще всего применяются коммерческими компаниями и предприятиями. Когда компании анализируют собственные данные, они применяют реляционные базы данных для получения аналитических данных. Отчеты, создаваемые коммерческими компаниями для отслеживания складских запасов, финансов, продаж или для подготовки прогнозов на будущее, во многих случаях создаются с помощью реляционных баз данных.

Как упорядочены данные в реляционных базах данных? Для хранения, поиска и получения данных в реляционных базах данных используются таблицы с отношениями между ними. В реляционных базах данных схема базы данных определяет как логическую, так и физическую организацию данных.

Реляционные базы данных обладают так называемым режимом согласованности или целостности, который опирается на четыре свойства: атомарность, согласованность, изоляция и устойчивость. Ниже описывается значение всех этих четырех свойств.

• Атомарность определяет элементы, образующие полную транзакцию.
• Согласованность определяет правила поддержания целостности данных после транзакций.
• Благодаря изоляции эффекты транзакций являются невидимыми для других транзакций, чтобы не возникало конфликтов между ними.
• Устойчивость означает постоянство изменений данных после каждой зафиксированной транзакции.

Благодаря этим свойствам реляционные базы данных эффективно работают в решениях, где требуется высокая точность, например в транзакциях в финансовой сфере и в розничной торговле. Эта сфера называется оперативной обработкой транзакций (OLTP). Финансовые организации применяют базы данных для отслеживания огромного количества транзакций клиентов: от запросов выписки по счету до перевода средств между счетами. Реляционные базы данных идеально подходят для применения в банковской сфере, поскольку такие базы данных поддерживают значительное количество клиентов, поддерживают частые изменения данных в транзакциях и обладают малым временем отклика.

К реляционным базам данных относятся: SQL Server, Управляемый экземпляр SQL Azure, База данных SQL Azure, MySQL, PostgreSQL и MariaDB.

Изучите основные концепции реляционных баз данных в этой схеме обучения по реляционным базам данных.

Что такое реляционная база данных MySQL?

MySQL — это распространенная реляционная база данных SQL с открытым кодом, выполняющая все основные команды SQL, такие как запись и запрос данных. MySQL — это надежная, стабильная и безопасная система управления базами данных (СУБД), она получила широкое распространение благодаря поддержке наиболее популярных языков программирования и протоколов. Благодаря высокой устойчивости MySQL используется в качестве основного хранилища данных во многих крупных организациях. MySQL также можно использовать в качестве встроенной базы данных для программного обеспечения, оборудования и устройств.

В реляционных базах данных MySQL обычно применяются надежные и гибкие средства безопасности, такие как проверка на основе узлов и шифрование трафика с использованием паролей. Веб-разработчики часто используют MySQL, так как базы данных MySQL отличаются простотой использования и содержат ряд функций для эффективной работы: обновляемые представления, хранимые процедуры и триггеры (особые процедуры, которые запускаются при выполнении определенных действий на сервере базы данных). MySQL является популярной платформой транзакций для электронной коммерции, так как MySQL прекрасно подходит для управления транзакциями, профилями пользователей и данными о складских запасах товаров. Среди преимуществ MySQL — высокий уровень совместимости с другими системами, а также поддержка развертывания в средах с виртуализацией, например на облачных платформах.

Что такое реляционная система управления базами данных?

Системы управления реляционных баз данных помогают управлять данными масштабируемым способом. Реляционные базы данных предназначены для управления значительными объемами критически важных для бизнеса данных клиентов. Тем не менее, по мере увеличения объема данных повышается сложность баз данных, становится труднее хранить данные в упорядоченном, доступном и безопасном состоянии. Для решения этой проблемы применяются системы управления базами данных (СУБД): они добавляют к реляционным таблицам уровень средств управления. Существуют разные структуры баз данных и разные системы управления, в которых доступны разные уровни организации, масштабируемости и применения. Когда администраторы работают с крупными объемами структурированных и неструктурированных данных (большие данные) в реальном времени, системы управления реляционными базами данных помогают анализировать и обобщать данные, чтобы обнаруживать заранее заданные отношения. Управление данных с помощью реляционных СУБД наиболее выгодно для бизнеса, так как дает возможность сделать более управляемыми данные, использующиеся несколькими приложениями или расположенные в разных местах.

Реляционные СУБД используют программное обеспечение, образующее постоянный интерфейс между пользователями, приложениями и базой данных, поэтому для пользователей данных упрощается навигация. Такой подход наиболее эффективен при работе с большими данными, поскольку объем данных определяет необходимость согласованности для пользователей, выполняющих запросы. Выбор СУБД зависит от расположения данных, от типа используемой архитектуры и от планируемого масштабирования.

Что такое реляционная модель базы данных?

Реляционная модель базы данных обычно обладает следующими характеристиками: высокая структурированность и поддержка языка программирования SQL. Многие базы данных используют реляционную модель, поскольку они предназначены для упорядочения данных и выявления отношений между основными точками данных, чтобы упрощать сортировку и поиск информации. В большинстве реляционных моделей используется традиционная табличная структура со столбцами и строками: это эффективный, интуитивный и гибкий способ хранения структурированных данных. Реляционная модель также решает проблему наличия множества произвольных структур данных в базах данных.

Масштаб моделей реляционных баз данных может различаться в самых широких пределах: от небольших решений на настольных компьютерах до крупных облачных систем. Такие модели используют базы данных SQL или способны обрабатывать инструкции SQL для работы запросов и обновлений. Реляционные модели определяются логической структурой данных (таблицы, индексы и представления) и отдельны от структур физических хранилищ (физических файлов). Согласованность данных является важнейшим признаком реляционных моделей баз данных, поскольку в таких базах данных поддерживается целостность данных между приложениями и копиями баз данных, которые также называются экземплярами. В реляционной модели базы данных экземпляры одной базы данных всегда содержат одинаковые данные.

В реляционных базах данных, разработанных в облаке, автоматически настраивается высокая доступность, то есть производится репликация или копирование данных в несколько участников, при этом участники находятся в разных зонах доступности. Поэтому данные остаются доступными даже при отключении какого-либо центра обработки данных.

Большие данные и реляционные базы данных

Традиционные реляционные базы данных предназначены для обработки больших объемов структурированных данных. Именно поэтому реляционные базы данных прекрасно подходят для структурированных больших данных: они опираются на SQL и могут использовать СУБД для управления данными. Тем не менее, в более крупных и более сложных наборах больших данных повышается разнообразие, то есть данные, поступающие из новых источников, становятся менее структурированными. В силу этого зачастую приходится применять нереляционные базы данных (NoSQL), которые поддерживают работу с неструктурированными и с полуструктурированными данными.

Вопросы и ответы

Что такое реляционная база данных

Реляционная база данных — это тип базы данных, в которой хранятся точки данных, связанные друг с другом, и предоставляется доступ к ним. Реляционные базы данных основаны на реляционной модели — интуитивно понятном и простом способе представления данных в таблицах. В реляционной базе данных каждая строка таблицы представляет собой запись с уникальным идентификатором, называемым ключом. Столбцы таблицы содержат атрибуты данных, и каждая запись обычно имеет значение для каждого атрибута, что упрощает установление отношений между точками данных.

Лучшая в отрасли RBDMS

Пример реляционной базы данных

Вот простой пример двух таблиц, которые малый бизнес может использовать для обработки заказов на свою продукцию. Первая таблица — это таблица информации о клиенте, поэтому каждая запись включает имя клиента, адрес, информацию о доставке и выставлении счетов, номер телефона и другую контактную информацию. Каждый бит информации (каждый атрибут) находится в своем собственном столбце, и база данных присваивает каждой строке уникальный идентификатор (ключ). Во второй таблице — таблице заказов клиентов — каждая запись включает идентификатор клиента, разместившего заказ, заказанный продукт, количество, выбранный размер и цвет и т. д., но не имя клиента или контактную информацию.

Эти две таблицы имеют только одну общую черту: столбец ID (ключ). Но благодаря этому общему столбцу реляционная база данных может создать связь между двумя таблицами. Затем, когда приложение обработки заказов компании отправляет заказ в базу данных, база данных может перейти к таблице заказов клиентов, получить правильную информацию о заказе продукта и использовать идентификатор клиента из этой таблицы для поиска счетов и доставки клиента. информация в информационной таблице клиента. Затем склад может получить правильный продукт, клиент может получить своевременную доставку заказа, а компания может получить оплату.

Структура реляционных баз данных

Реляционная модель означает, что логические структуры данных — таблицы данных, представления и индексы — отделены от физических структур хранения. Это разделение означает, что администраторы баз данных могут управлять физическим хранилищем данных, не затрагивая доступ к этим данным как к логической структуре. Например, переименование файла базы данных не приводит к переименованию хранящихся в нем таблиц.

Различие между логическими и физическими также применяется к операциям базы данных, которые представляют собой четко определенные действия, позволяющие приложениям манипулировать данными и структурами базы данных. Логические операции позволяют приложению указывать необходимое ему содержимое, а физические операции определяют, как следует обращаться к этим данным, а затем выполняют задачу.

Чтобы данные всегда были точными и доступными, реляционные базы данных следуют определенным правилам целостности. Например, правило целостности может указать, что повторяющиеся строки не разрешены в таблице, чтобы исключить возможность ввода ошибочной информации в базу данных.

Реляционная модель

В первые годы существования баз данных каждое приложение хранило данные в собственной уникальной структуре. Когда разработчики хотели создавать приложения для использования этих данных, им нужно было много знать о конкретной структуре данных, чтобы найти нужные данные. Эти структуры данных были неэффективны, их было сложно поддерживать и трудно оптимизировать для обеспечения хорошей производительности приложений. Модель реляционной базы данных была разработана для решения проблемы множества произвольных структур данных.

Реляционная модель данных обеспечивает стандартный способ представления и запроса данных, который может использоваться любым приложением. С самого начала разработчики осознавали, что главная сила модели реляционной базы данных заключалась в использовании таблиц, которые представляли собой интуитивно понятный, эффективный и гибкий способ хранения структурированной информации и доступа к ней.

Со временем появилась еще одна сильная сторона реляционной модели, поскольку разработчики начали использовать язык структурированных запросов (SQL) для записи и запроса данных в базе данных. В течение многих лет SQL широко использовался в качестве языка запросов к базе данных. Основанный на реляционной алгебре, SQL предоставляет внутренне согласованный математический язык, который упрощает повышение производительности всех запросов к базе данных. Для сравнения, другие подходы должны определять отдельные запросы.

Преимущества системы управления реляционными базами данных

Простая, но мощная реляционная модель используется организациями всех типов и размеров для самых разнообразных информационных потребностей. Реляционные базы данных используются для отслеживания запасов, обработки транзакций электронной торговли, управления огромными объемами критически важной информации о клиентах и ​​многого другого. Реляционная база данных может рассматриваться для любой потребности в информации, в которой точки данных связаны друг с другом и должны управляться безопасным, основанным на правилах и согласованным способом.

Реляционные базы данных существуют с 1970-х годов. Сегодня преимущества реляционной модели продолжают делать ее наиболее широко используемой моделью для баз данных.

Реляционная модель и согласованность данных

Реляционная модель лучше всего обеспечивает согласованность данных в приложениях и копиях баз данных (называемых экземплярами). Например, когда клиент вносит деньги в банкомат, а затем просматривает баланс счета на мобильном телефоне, клиент ожидает, что этот депозит будет немедленно отражен в обновленном балансе счета. Реляционные базы данных превосходны в такой согласованности данных, гарантируя, что несколько экземпляров базы данных всегда будут иметь одни и те же данные.

Для других типов баз данных сложно поддерживать такой уровень своевременной согласованности с большими объемами данных. Некоторые современные базы данных, такие как NoSQL, могут обеспечивать только «согласованность в конечном итоге». В соответствии с этим принципом, когда база данных масштабируется или когда несколько пользователей одновременно обращаются к одним и тем же данным, данным требуется некоторое время, чтобы «наверстать упущенное». Возможная непротиворечивость приемлема для некоторых целей, например для ведения списков в каталоге продуктов, но для важных бизнес-операций, таких как операции с корзиной покупок, реляционная база данных по-прежнему остается золотым стандартом.

Приверженность и атомарность

Реляционные базы данных обрабатывают бизнес-правила и политики на очень детальном уровне, со строгими политиками в отношении обязательности (то есть, делая изменения в базе данных постоянными). Например, рассмотрим базу данных инвентаризации, которая отслеживает три детали, которые всегда используются вместе. Когда одна часть вытягивается из инвентаря, две другие тоже должны вытягиваться. Если одна из трех частей недоступна, ни одна из частей не должна быть извлечена — все три части должны быть доступны до того, как база данных примет какое-либо обязательство. Реляционная база данных не будет фиксировать одну часть, пока не узнает, что может фиксировать все три. Эта многогранная возможность обязательства называется атомарностью. Атомарность — это ключ к поддержанию точности данных в базе данных и обеспечению их соответствия правилам, положениям и политикам бизнеса.

Свойства ACID и РСУБД

Четыре важнейших свойства определяют транзакции реляционной базы данных: атомарность, непротиворечивость, изоляция и устойчивость — обычно называемые ACID.

• Атомарность определяет все элементы, составляющие полную транзакцию базы данных.
• Согласованность определяет правила поддержания точек данных в правильном состоянии после транзакции.
• Изоляция сохраняет эффект транзакции невидимым для других, пока она не будет зафиксирована, чтобы избежать путаницы.
• Долговечность гарантирует, что изменения данных станут постоянными после фиксации транзакции.

Хранимые процедуры и реляционные базы данных

Доступ к данным включает множество повторяющихся действий. Например, простой запрос на получение информации из таблицы данных может потребоваться повторить сотни или тысячи раз, чтобы получить желаемый результат. Эти функции доступа к данным требуют некоторого типа кода для доступа к базе данных. Разработчики приложений не хотят писать новый код для этих функций в каждом новом приложении. К счастью, реляционные базы данных допускают хранимые процедуры, представляющие собой блоки кода, доступ к которым можно получить с помощью простого вызова приложения. Например, одна хранимая процедура может обеспечить согласованную маркировку записей для пользователей нескольких приложений. Хранимые процедуры также могут помочь разработчикам убедиться, что определенные функции данных в приложении реализованы определенным образом.

Блокировка базы данных и параллелизм

Конфликты могут возникать в базе данных, когда несколько пользователей или приложений пытаются изменить одни и те же данные одновременно. Методы блокировки и параллелизма снижают вероятность конфликтов, сохраняя при этом целостность данных.

Блокировка предотвращает доступ других пользователей и приложений к данным во время их обновления. В некоторых базах данных блокировка применяется ко всей таблице, что отрицательно сказывается на производительности приложения. Другие базы данных, такие как реляционные базы данных Oracle, применяют блокировки на уровне записей, оставляя другие записи в таблице доступными, что помогает повысить производительность приложений.

Параллелизм управляет активностью, когда несколько пользователей или приложений одновременно вызывают запросы к одной и той же базе данных. Эта возможность обеспечивает правильный доступ для пользователей и приложений в соответствии с политиками, определенными для управления данными.

На что обратить внимание при выборе реляционной базы данных

Программное обеспечение, используемое для хранения, управления, запроса и извлечения данных, хранящихся в реляционной базе данных, называется системой управления реляционной базой данных (RDBMS). РСУБД обеспечивает интерфейс между пользователями, приложениями и базой данных, а также административные функции для управления хранением данных, доступом и производительностью.

Несколько факторов могут повлиять на ваше решение при выборе между типами баз данных и продуктами реляционных баз данных. Выбранная вами СУБД будет зависеть от потребностей вашего бизнеса. Задайте себе следующие вопросы:

• Каковы наши требования к точности данных? Будут ли хранение и точность данных зависеть от бизнес-логики? Есть ли у наших данных строгие требования к точности (например, финансовые данные и правительственные отчеты)?
• Нужна ли нам масштабируемость? Каков масштаб данных, которыми нужно управлять, и каков их ожидаемый рост? Должна ли модель базы данных поддерживать зеркальные копии базы данных (как отдельные экземпляры) для масштабируемости? Если да, то может ли он поддерживать согласованность данных в этих экземплярах?
• Насколько важен параллелизм? Потребуется ли нескольким пользователям и приложениям одновременный доступ к данным? Поддерживает ли программное обеспечение базы данных параллелизм при защите данных?
• Каковы наши потребности в производительности и надежности? Нужен ли нам высокопроизводительный и надежный продукт? Каковы требования к производительности запроса-ответа? Каковы обязательства поставщика по соглашениям об уровне обслуживания (SLA) или незапланированным простоям?

Реляционная база данных будущего: самоуправляемая база данных

За прошедшие годы реляционные базы данных стали лучше, быстрее, надежнее и с ними стало проще работать. Но они также стали более сложными, и администрирование базы данных уже давно стало работой на полный рабочий день. Вместо того чтобы использовать свой опыт для разработки инновационных приложений, приносящих пользу бизнесу, разработчикам приходилось тратить большую часть своего времени на действия по управлению, необходимые для оптимизации производительности базы данных.

Сегодня автономная технология опирается на сильные стороны реляционной модели, технологии облачных баз данных и машинного обучения, чтобы создать реляционную базу данных нового типа. Автономная база данных (также известная как автономная база данных) поддерживает мощь и преимущества реляционной модели, но использует искусственный интеллект (ИИ), машинное обучение и автоматизацию для мониторинга и повышения производительности запросов и задач управления. Например, чтобы повысить производительность запросов, автономная база данных может выдвигать гипотезы и тестировать индексы, чтобы выполнять запросы быстрее, а затем запускать лучшие из них в рабочую среду — и все это самостоятельно. База данных с самостоятельным вождением непрерывно вносит эти улучшения без участия человека.

Автономная технология освобождает разработчиков от рутинных задач по управлению базой данных. Например, им больше не нужно заранее определять требования к инфраструктуре. Вместо этого с автономной базой данных они могут добавлять ресурсы хранения и вычислений по мере необходимости для поддержки роста базы данных. Всего за несколько шагов разработчики могут легко создать автономную реляционную базу данных, что сокращает время разработки приложений.

Узнайте больше о Oracle RDBMS Database

Что такое реляционная база данных?

Реляционная база данных организует данные в строки и столбцы, которые вместе образуют таблицу. Данные обычно структурированы по нескольким таблицам, которые могут быть объединены с помощью первичного или внешнего ключа. Эти уникальные идентификаторы демонстрируют различные отношения, существующие между таблицами, и эти отношения обычно иллюстрируются с помощью различных типов моделей данных. Аналитики используют SQL-запросы для объединения различных точек данных и обобщения эффективности бизнеса, что позволяет организациям получать ценную информацию, оптимизировать рабочие процессы и выявлять новые возможности.

Например, представьте, что ваша компания ведет таблицу базы данных с информацией о клиентах, которая содержит данные компании на уровне учетной записи. Также может быть другая таблица, в которой описаны все отдельные транзакции, связанные с этой учетной записью. Вместе эти таблицы могут предоставить информацию о различных отраслях, приобретающих конкретный программный продукт.

Столбцы (или поля) для таблицы клиентов могут быть  Идентификатор клиента ,  Название компании , Адрес компании , Отрасль и т. д.; столбцы для таблицы транзакций могут быть Дата транзакции , Идентификатор клиента , Сумма транзакции , Способ оплаты и т. д. Таблицы могут быть объединены общим полем Идентификатор клиента  . Таким образом, вы можете запросить таблицу для получения ценных отчетов, таких как отчеты о продажах по отраслям или компаниям, которые могут информировать потенциальных клиентов.

Реляционные базы данных также обычно связаны с транзакционными базами данных, которые коллективно выполняют команды или транзакции. Популярным примером, который используется для иллюстрации этого, является банковский перевод. Определенная сумма снимается с одного счета, а затем зачисляется на другой. Вся сумма денег снимается и депонируется, и эта транзакция не может происходить ни в каком частичном смысле. Транзакции имеют определенные свойства. Представленные аббревиатурой ACID, свойства ACID определяются как:

• Атомарность:  Все изменения данных выполняются так, как будто это одна операция. То есть выполняются все изменения или ни одно из них.

• Непротиворечивость:  Данные остаются в согласованном состоянии от состояния до завершения, укрепляя целостность данных.