В этой статье расскажем, что такое реляционные базы данных, приведем примеры нереляционных и реляционных баз данных. Для начала дадим определение базам данных и СУБД.
База данных (БД) — упорядоченный набор данных. Она используется для хранения информации об объектах и связях между ними. Например, база данных интернет-магазина может хранить в себе информацию о клиентах, продуктах и заказах.
Для управления базой данных существует специальное программное обеспечение — СУБД (система управления базами данных). СУБД предоставляет пользователю средства для создания, обновления, удаления и запроса данных из базы. Более подробно СУБД описаны в статье.
Существует несколько типов баз данных:
реляционные,
иерархические,
сетевые,
объектно-ориентированные,
NoSQL или нереляционные.
Популярные реляционные базы данных: MySQL, PostgreSQL, Microsoft SQL Server, Oracle и SQLite.
Что такое реляционная база данных
Реляционная база данных (РБД) — это тип базы данных, основанный на реляционной модели данных.
Реляционная модель данных — способ организации данных с использованием таблиц. Таблицы формируют отношения между данными, и в контексте РБД термины «таблицы» и «отношения» используются как синонимы. В реляционной модели с помощью таблиц данные представляются в удобной и структурированной форме для хранения, доступа и управления. Каждая таблица — отдельный объект, каждая строка в таблице (или кортеж) соответствует конкретной записи или экземпляру этого типа, а столбцы (или атрибуты) определяют характеристики этой сущности.
Например, в таблице с товарами интернет-магазина кортежи могут иметь такие атрибуты, как название, дата_производства, цена и т. д.
Для определения записей, которые могут вноситься в столбец, при его создании указывается тип данных.
Распространенные типы данных:
даты,
строки,
целые числа,
логические значения.
Особенности и ключевые характеристики реляционных баз данных:
- 1. Организация данных в виде таблиц. Каждая из них — отдельная сущность.
- 2. Доступ к данным осуществляется с помощью языка запросов — SQL. SQL позволяет выполнять операции чтения, записи, обновления и удаления данных в таблицах.
- 3. Целостность данных. Данные в базе соответствуют заданной структуре.
- 4. Независимость данных и приложений. Вы можете изменять структуру базы данных без изменения приложений, которые используют эти данные.
- 5. Поддержка многопользовательского доступа. Механизмы блокировки транзакций обеспечивают согласованный доступ к данным и предотвращают конфликты и потерю данных.
-
6.
Гибкость. С помощью отношений и связей между таблицами можно гибко моделировать данные.
- 7. Расширяемость. По мере необходимости можно добавлять новые таблицы, столбцы и индексы.
Связи между данными в разных таблицах устанавливаются с помощью ключей.
Первичный ключ (Primary Key)
Каждая таблица содержит как минимум один столбец, поля которого могут использоваться как уникальные идентификаторы записи. Этот столбец называется первичным ключом. Первичный ключ обеспечивает быстрый доступ к записям и определяется при создании таблицы (он может быть указан с использованием специального ключевого слова, например, в SQL это PRIMARY KEY). Значение ключа всегда уникально и не может быть пустым (Null).
Внешний ключ (Foreign Key)
Столбец или набор столбцов в таблице, поля которого ссылаются на первичный ключ, называется внешним или вторичным ключом. Он создает связи между таблицами и обеспечивает целостность данных. Вторичный ключ не всегда уникален (в таблице может быть несколько записей с одинаковыми значениями вторичного ключа). Также значения могут быть пустыми (NULL), например, если связанные записи отсутствуют. Определить вторичный ключ можно с помощью ограничений (в SQL это FOREING KEY), что обеспечит правильное сопоставление вторичного ключа с первичным.
ACID
Последовательность операций в базе данных, которые выполняются как единое целое, называется транзакцией. Для гарантии надежности транзакции существуют стандартные наборы свойств.
ACID — модель транзакций, которая используется в реляционных базах данных наиболее часто. Ее название — это аббревиатура от слов Atomicity, Consistency, Isolation, Durability. Это означает:
Atomicity (Атомарность) — свойство, которое не допускает состояния, когда одна часть операции завершается успешно, а другая – нет. Если хотя бы одна операция в транзакции не может быть выполнена, то все изменения, сделанные до этого момента, отменяются (производится откат). Например, в транзакции, которая включает две операции – перевод средств со счета и начисление комиссии, – неначисление комиссии нарушает атомарность.
Consistency (Согласованность) — свойство, при котором выполнение транзакции не нарушает целостность данных. Другими словами, если транзакция завершается успешно, изменения, которые она вносит, сохраняются в базе. Например, когда вы покупаете товар в интернет-магазине, после успешной транзакции количество товаров в наличии уменьшается. Если транзакция отменяется – происходит откат к изначальному состоянию и количество товаров в наличии остается прежним.
Isolation (Изоляция) — свойство, которое гарантирует изолированное выполнение транзакций. Например, в онлайн-системе бронирования билетов изоляция предотвратит возможный конфликт выполнения транзакции, если несколько пользователей будут пытаться одновременно забронировать билеты на одно и то же мероприятие. Если один пользователь забронировал определенные места, они не станут недоступными для других пользователей до момента подтверждения бронирования или отмены транзакции первого пользователя.
Durability (Долговечность или надежность) — это свойство гарантирует сохранение всех успешных транзакций в базе данных даже в случае сбоя системы. Например, после оплаты заказа в интернет-магазине статус заказа меняется на «Оплачено». Если после этого происходит сбой системы или отключение питания, после восстановления работоспособности системы заказ останется в этом же статусе, данные о платеже не потеряются.
Зачем нужна реляционная база данных
Благодаря своей гибкости, надежности и возможности эффективно работать со структурированными данными, реляционные базы данных остаются самыми популярными и используются для многих задач.
Где можно найти применение реляционным БД:
Системы управления клиентскими данными хранят информацию о клиентах, их контактных данных, покупках, предпочтениях.
Финансовые системы используют РБД для учета транзакций, управления клиентскими счетами, анализа рисков.
Системы управления персоналом с помощью РБД хранят информацию о сотрудниках, их зарплате и рабочих часах.
Системы управления образованием используют базы данных для хранения информации о студентах, расписаниях занятий, учебных планах и оценках.
Медицинские информационные системы используют РБД для управления медицинскими процессами: записи пациентов, результатов анализов и т. д.
Преимущества и перспективы реляционных баз данных
Реляционная модель данных имеет ряд достоинств:
- 1. Простота. Данные представлены в виде таблиц и имеют четко определенные связи между друг другом. Это облегчает организацию информации.
- 2. Целостность данных. Поддержка ACID-свойств гарантирует надежность транзакций, обеспечивает целостность данных и снижает риск их потери. Другие типы баз данных не могут одновременно поддерживать целостность больших объемов данных. Например, NoSQL обеспечивает только окончательную целостность – это основное отличие реляционной базы данных от нереляционной.
- 3. Независимость данных и приложений. Изменение структуры базы данных может происходить без изменений в приложениях, которые используют эти данные.
- 4. Многопользовательский доступ. Поддержка многопользовательского доступа. Механизмы блокировки и транзакций обеспечивают согласованный доступ к данным и предотвращают конфликты и потерю данных.
- 5. Разнообразие систем управления базами данных (СУБД), поддерживающих реляционные модели данных.
У реляционных баз данных есть будущее в виде автономных систем, которые будут способны функционировать без человеческого вмешательства. Разработка автономных РБД — актуальное направление исследований в области баз данных.
Для расширения возможностей реляционной модели многие провайдеры переходят на облачные базы данных. Облачные базы данных включают в себя некоторые функциональности, которые приближают их к концепту автономных баз данных.
Что предлагает Рег.облако
Рег.ру предлагает готовое решение на основе Рег.облака, которое предназначено для работы с базами данных PostgreSQL и MySQL в облаке.
Система управления базами данных предустановлена в кластере. Вы можете использовать облачную базу данных для любых целей, например, для разработки приложений, тестирования или мониторинга систем.
Преимущества облачных баз данных:
полностью готовый сервер. Перед началом работы достаточно выбрать только версию СУБД и количество реплик;
тарифы с разными характеристиками, которые подойдут для любого проекта;
база данных готова к работе сразу после заказа;
облачные БД могут быть масштабированы горизонтально и вертикально для увеличения вычислительной мощности и производительности;
предусмотрена автоматическая репликация. Реплики повысят отказоустойчивость вашего кластера;
облачная структура позволяет хранить конфиденциальные данные.
PostgreSQL
PostgreSQL (или Postgres) — это объектно-реляционная система управления базами данных с открытым исходным кодом. Postgres включает в себя поддержку SQL, транзакционную целостность и возможность расширения с помощью дополнительных модулей и плагинов.
PostgreSQL, кроме обработки стандартных типов данных, может быть использован для хранения данных в качестве объектов со свойствами.
Подобрать подходящее решение для PostgreSQL в облаке вы можете на странице.
MySQL
MySQL — самая популярная СУБД. Она предоставляет полноценную поддержку стандарта SQL и широкий набор функциональных возможностей: транзакционную целостность, управление пользователями и доступом, репликацию данных, поддержку хранимых процедур, триггеров и представлений. Ключевая особенность — высокая производительность и масштабируемость.
Заказать MySQL в облаке вы можете на странице.
Какой стек технологий используется для Облачных баз данных
Для реализации MySQL и PostgreSQL в облаке используются:
— OpenStack для создания облачного хранилища данных,
— Kubernetes для автоматизации работы с контейнерами облака,
— KVM в качестве технологии виртуализации.
Также вы можете перенести базы данных с любого вида хостинга. Для этого используйте инструкцию.
Помогла ли вам статья?
Спасибо за оценку. Рады помочь 😊