Управління базою даних не є окремою сутністю; скоріше, це набір дій (і, у деяких випадках, спеціальна технологія) для маніпулювання бізнес-даними протягом усього періоду його існування. У міру збільшення обсягів даних компанії виявили, що системи керування базами даних мають важливе значення для запобігання низької продуктивності додатків і мінімізації будь-якого впливу на доступність, відповідність і безпеку.
Корпорація може використовувати численні підходи та дії під егідою «керування базами даних», щоб пом’якшити або запобігти шкідливим наслідкам неконтрольованого експоненціального розширення даних.
Що таке система керування базами даних (СУБД)?
Система керування базами даних (СУБД) — це програмно визначена система, яка обслуговує бази даних та їхні дані, тоді як керування базами даних — це набір найкращих практик. Microsoft SQL Server, Oracle Database і PostgreSQL є прикладами популярних систем керування базами даних. Користувачі контролюють дані в базі даних за допомогою СУБД і можуть читати, оновлювати, створювати та видаляти дані. Система керування базами даних діє як інтерфейс, дозволяючи кінцевим користувачам отримувати доступ до своїх баз даних, упорядковувати та отримувати доступ до даних за потреби.
Система керування базою даних дозволяє користувачам, таким як адміністратори бази даних, керувати даними, механізмом, який дозволяє користувачам отримувати доступ до даних у базі даних, і схемою бази даних, яка є організаційною структурою бази даних. СУБД забезпечує безпеку та цілісність даних, але деякі системи також включають автоматичний відкат і перезапуск, журнали та перевірку активності в базі даних.
Системи управління базами даних поділяються на кілька типів:
- Централізована система, у якій усі дані зберігаються в одній області, до якої користувачі можуть отримати доступ для зміни даних.
- Розподілена система, в якій дані зберігаються в багатьох вузлах.
- Об’єднана система може пропонувати дані без дублювання вихідних даних. Ця категорія далі поділяється на дві підкатегорії:
- Доступ до баз даних інших компонентів потрібен слабко підключеній базі даних.
- Тісно пов’язана база даних об’єднує окремі процеси в об’єднану систему.
- Системи баз даних блокчейн керують фінансовими та нефінансовими транзакціями.
З чого складається система управління даними?
- Механізм зберігання даних: основний компонент СУБД і зберігає дані. Це компонент системи, який з'єднується з файловою системою на рівні операційної системи. Він служить точкою входу для будь-яких запитів SQL, які взаємодіють із збереженими даними.
- Системний каталог або словник бази даних: також відомий як каталог метаданих, цей компонент служить централізованим сховищем для всіх створених елементів бази даних. Він використовується для підтвердження запитів на дані користувача та надання інформації про об’єкти бази даних, безпеку, продуктивність та інші функції.
- Мова доступу до бази даних: Кожна СУБД потребує інтерфейсу прикладного програмування (API), щоб дозволити користувачам створювати бази даних і отримувати доступ до даних, які часто надаються через мову доступу до бази даних. У реляційних базах даних, наприклад, мова структурованих запитів (SQL) є мовою доступу до даних за умовчанням.
- Двигун оптимізації: обробляє запити даних і перетворює їх на дієві директиви. Це також допомагає в оптимізації баз даних.
- Процесор запитів: після оптимізації запиту (запиту даних) процесор запитів обробляє запит і повертає результати. Він служить свого роду посередником між базою даних і запитами користувачів.
- Менеджер блокувань: Цей компонент не дозволяє кільком користувачам змінювати ті самі дані одночасно. Він обмежує доступ для кожного користувача окремо.
- Менеджер журналів: усі СУБД зберігають журнали того, як і коли дані в базі даних редагуються, створюються чи видаляються. Менеджер журналів, який також може взаємодіяти з інструментами бази даних для відновлення даних або створення резервних копій, записує цю інформацію. Він зберігає журнали впорядкованими та доступними, класифікуючи їх.
- Утиліти даних: Ця категорія охоплює широкий спектр компонентів, які допомагають полегшити обслуговування бази даних і моніторинг активності. Вони можуть включати програмне забезпечення для резервного копіювання та відновлення даних, перевірки цілісності, звітування та моніторингу, базового ремонту, перевірки та інші функції.
Типи систем керування базами даних
Бази даних класифікуються за численними категоріями. Ось кілька поширених типів:
#1. Ієрархічні бази даних
У моделі ієрархічної системи керування базами даних (ієрархічної СУБД) дані зберігаються у вузлі зв’язку «батьківсько-начірній». Окрім реальних даних, записи в ієрархічній базі даних також містять інформацію про їхні групи батьківських/дочірніх зв’язків.
Дані групуються в деревоподібну форму в ієрархічній моделі бази даних. Інформація зберігається у вигляді набору полів, кожне з яких має одне значення. Записи пов’язані один з одним через стосунки «батьки-діти». Кожен дочірній запис в ієрархічній моделі бази даних має лише одного батька. У одного з батьків може бути більше однієї дитини.
Щоб отримати дані з поля, ми повинні пройти через кожне дерево, доки не знайдемо запис.
Ієрархічні бази даних зазвичай використовуються в банківській та телекомунікаційній галузях для створення високопродуктивних і доступних рішень. На початку 1960-х IBM створила ієрархічну структуру системи баз даних. У той же час ієрархічна структура є основною, але жорсткою через зв’язок «один до багатьох» між батьком і дитиною.
Ієрархічні бази даних є добре відомими прикладами, такими як IBM Information Management System (IMS) і реєстр Windows.
#2. Мережеві бази даних
Системи керування мережевими базами даних (мережеві СУБД) створюють зв’язки між об’єктами, використовуючи структуру мережі. Великі цифрові комп’ютери є основними платформами для мережевих баз даних. Мережеві бази даних є ієрархічними; однак, на відміну від ієрархічних баз даних, де один вузол може мати лише одного батька, мережевий вузол може мати кілька зв’язків. Мережева база даних нагадує павутину або зв'язану мережу записів.
У мережевих базах даних дітей називають учасниками, а батьків — окупантами. Кожна дитина або учасник відрізняється тим, що може мати більше ніж одного батька.
Процес затвердження моделі мережевих даних подібний до процесу затвердження ієрархічної моделі даних. Дані мережевої бази даних упорядковуються за принципом «багато до багатьох».
#3. Реляційні бази даних
Зв’язок між даними в системі керування реляційною базою даних (RDBMS) є реляційним і записується в табличній формі стовпців і рядків. Кожен стовпець у таблиці представляє атрибут, а кожен рядок — запис. Кожне з полів таблиці представляє значення даних.
Запити RDBMS надсилаються за допомогою мови структурованих запитів (SQL), яка включає введення, оновлення, видалення та пошук записів. Реляційні бази даних використовують ключове поле для унікальної ідентифікації кожного рядка в кожній таблиці. Ці ключові поля можна використовувати для зв’язування однієї таблиці даних з іншою.
Найпоширенішими і широко використовуваними базами даних є реляційні бази даних. Oracle, SQL Server, MySQL, SQLite та IBM DB2 є деякими поширеними DDBMS.
#4. Об'єктно-орієнтована модель бази даних
Ми повинні обговорити корисність об'єктно-орієнтованого програмування в цій моделі. Для цього потрібно більше, ніж просто зберігати об’єкти мови програмування. Семантика C++ і Java вдосконалюється за допомогою об'єктної СУБД. Він підтримує сумісність з рідною мовою, одночасно надаючи повнофункціональні функції розробки баз даних. Він розширює об’єктні мови програмування функціями баз даних.
Техніка об’єктно-орієнтованого програмування аналогічна створенню програм і баз даних у узгодженій моделі даних і мовному середовищі. Програми використовують менше коду, більш інтуїтивно зрозуміле моделювання даних і їх легше підтримувати. Доклавши трохи додаткових зусиль, розробники об’єктів можуть створити комплексні програми для баз даних.
Цілісність об’єктно-орієнтованих мов програмування та узгоджених систем є основою розробки об’єктно-орієнтованої бази даних. Потужність об’єктно-орієнтованих баз даних випливає з циклічної обробки як постійних даних, таких як ті, що знаходяться в базах даних, так і тимчасових даних, таких як ті, що знаходяться в запущених програмах.
#5. Графові бази даних
Графові бази даних — це бази даних NoSQL, які використовують структуру графів для семантичних запитів. Інформація організована у вузли, ребра та властивості. Вузол у графовій базі даних представляє сутність або примірник, наприклад клієнта, людину або транспортний засіб. У системі реляційної бази даних вузол ідентичний запису. У графовій базі даних Edge описує зв’язок, який з’єднує вузли. Властивості — це частини інформації, які додаються до вузлів.
Бази даних Graph включають Neo4j, Azure Cosmos DB, SAP HANA, Sparks, Oracle Spatial and Graph, OrientDB, ArrangoDB і MarkLogic. Деякі реляційні СУБД, зокрема Oracle і SQL Server 2017 і наступні версії, також підтримують графову структуру бази даних.
#6. Бази даних моделі ER
База даних зазвичай використовується для реалізації моделі ER. Кожен рядок таблиці представляє один екземпляр типу сутності в простій системі реляційної бази даних, а кожне поле в таблиці представляє тип атрибута. Зв’язок між сутностями здійснюється в реляційній базі даних шляхом зберігання первинного ключа однієї сутності як покажчика або «зовнішнього ключа» в таблиці іншого об’єкта.
#7. Бази даних документів
Бази даних документів (Document DB) — це бази даних NoSQL, які зберігають дані у формі документів. Кожен документ представляє дані, їх зв’язок з іншими фрагментами даних і властивості даних. Дані в базі даних документів зберігаються у форматі ключ-значення.
База даних документів нещодавно набула популярності завдяки своєму сховищу документів і можливостям NoSQL. Зберігання даних NoSQL дозволяє швидше зберігати документи та шукати їх.
Hadoop/HBase, Cassandra, Hypertable, MapR, Hortonworks, Cloudera, Amazon SimpleDB, Apache Flink, IBM Informix, Elastic, MongoDB і Azure DocumentDB — усі популярні бази даних NoSQL.
#8. Бази даних NoSQL
SQL не є основною мовою доступу до даних у базах даних NoSQL. Бази даних NoSQL включають бази даних графів, мережеві бази даних, бази даних об’єктів і бази даних документів.
Оскільки бази даних NoSQL не мають встановлених схем, вони ідеально підходять для швидко змінюваних середовищ розробки.
NoSQL дозволяє розробникам вносити зміни на льоту без необхідності перезапускати програми.
Бази даних NoSQL поділяються на п’ять основних типів: стовпець, документ, графік, ключ-значення та об’єкт.
Приклади систем керування базами даних (СУБД)
#1. MySQL
MySQL — це клієнт-серверна система управління реляційною базою даних (RDBMS) з відкритим кодом. Давайте спочатку визначимо архітектуру клієнт-сервер. Клієнти - це комп'ютери, які встановлюють і працюють з програмним забезпеченням RDBMS. Вони підключаються до сервера RDBMS щоразу, коли їм потрібно отримати доступ до даних. Це компонент «клієнт-сервер».
#2. Microsoft Access
Microsoft Access — це СУБД від Microsoft, яка поєднує в собі реляційний Microsoft Jet Database Engine із графічним інтерфейсом користувача та можливостями розробки програмного забезпечення. Він є частиною набору програмного забезпечення Microsoft Office і доступний у професійній та вищій версіях.
№ 3. Оракул
Oracle — це система керування реляційною базою даних, яка була розроблена та підтримується корпорацією Oracle. В одній базі даних він наразі підтримує кілька моделей даних, таких як документ, реляційна та ключ-значення. Система базується на основі реляційної бази даних, через яку користувачі можуть отримати прямий доступ до елементів даних.
#4. Microsoft SQL
Microsoft SQL Server, разом із MySQL, PostgreSQL і Oracle, є однією з найпопулярніших реляційних систем керування базами даних як повністю комерційне рішення. Він здатний ефективно зберігати реляційні дані та керувати ними. Для зв'язку з базами даних SQL Server.
Чому підприємствам потрібне керування базами даних
Вибух даних не має жодних ознак зменшення. У результаті корпорації інвестують у діяльність з управління базами даних, менеджери баз даних і системи керування базами даних, щоб:
- Підтримуйте ділову діяльність, як передбачалося.
- Ведіть облік клієнтів, інвентарних даних і працівників.
- Підтримуйте продуктивність програми та бази даних.
- Зберігайте та впорядковуйте багато типів даних.
- Автоматизувати операції та процедури бази даних.
Переваги системи керування базами даних, зокрема, важко не помітити, особливо враховуючи, що обсяг даних, які щодня генеруються людьми та машинами, зростає. Однією з найбільш помітних переваг є підвищення безпеки даних у базі даних. Компанії можуть використовувати СУБД, щоб покращити доступ до даних і дозволити кінцевим користувачам у всьому підприємстві обмінюватися даними. Завдяки доступу до точних даних, які їм потрібні, ці кінцеві користувачі можуть швидше здійснювати продажі та робити вибір.
Крім того, використовуючи систему управління базами даних, фірми можуть зменшити проблеми, викликані невідповідністю даних, яка виникає, коли кілька форм одних і тих самих даних існують у різних місцях. СУБД дає організаціям повну, прозору картину того, як дані обмінюються, запобігаючи марнотратному копіюванню даних. СУБД також дозволяє підприємствам застосовувати стандарти безпеки та конфіденційності даних, знижуючи ймовірність витоку даних.
Нарешті, кінцеві користувачі зможуть приймати обґрунтовані рішення на основі наявних у них даних. Кращі, послідовніші дані забезпечують високоякісну корисну інформацію, яка може допомогти користувачам приймати рішення на основі точних даних, які їм потрібні. Це, у свою чергу, призводить до підвищення продуктивності всієї організації.
Як вибрати систему управління
Незалежно від того, чи хоче ваша організація розробити найкращі методи керування базами даних або запровадити систему керування базами даних, на вибір правильної СУБД впливають різноманітні критерії та пріоритети.
Розуміння вашої поточної бази даних є першим і найважливішим кроком у виборі СУБД, яка вам найкраще підійде. Кожна база даних матиме власний набір даних, тому організації повинні знати їхні вимоги. Хороша СУБД забезпечить консолідоване уявлення про стан ваших даних, що дозволить вам зрозуміти, де вони зберігаються та як використовуються. Не кажучи вже про те, що СУБД забезпечить доступ до даних у кількох програмах без необхідності реплікації даних.
Важливо також пам’ятати, що, як і багато інших систем, СУБД вимагатиме додаткової пам’яті та центрального процесора, тому організації повинні розглянути, чи зможуть вони виконати цю вимогу. Однак переваги СУБД відчутні, особливо при роботі з великими обсягами конфіденційних даних, як-от ті, що спостерігаються в установах охорони здоров’я.
Які 5 цілей систем управління базами даних?
Паралельність, безпека, резервне копіювання та відновлення, цілісність і описи даних — усе це функції СУБД. Системи керування базами даних мають численні переваги, але їхнє налаштування є дорогим і займає багато часу.
- Топ-27 програмного забезпечення для систем керування базами даних (СУБД) у 2023 році
- УПРАВЛІННЯ БАЗАМИ ДАНИХ: визначення, типи та переваги
- Програмне забезпечення для керування базами даних: визначення, типи та 10 найкращих варіантів
- НАЙПОПУЛЯРНІШІ МОВИ ПРОГРАМУВАННЯ: 2023 Посібник
посилання
