Что такое база данных: принципы работы, лучшие СУБД

Суть базы данных

Что же такое база данных? База данных – это хранилище определенной информации. Она используется во многих сферах, где необходимо собирать и сохранять большой объем материала. Например, в различные веб-разработки, интернет-магазины, сайты покупки билетов и так далее.

Все, что хранится в базе данных доступно для изменения и извлечения при необходимости.

Система базы данных представляет собой хранилище, куда приложение заносит полученную информацию. У небольших приложений она встроенная, но для сохранения объема памяти рекомендуется пользоваться отдельной.

Все материалы в базе данных взаимодействуют определенным образом: за изменением одной строчки следуют изменения других данных. Это упрощает работу с большим объемом информации.

Но база данных требуется не для всего. Если у вас одностраничный сайт (лэндинг), который предназначен для рекламы и ознакомления с товаром или услугой, то создание базы данных вовсе не требуется.

Пример использования базы данных в web-разработке

Использование базы данных в сфере веб-программирования необходимо только в некоторых случаях. Задайтесь вопросами:

• Какую информацию и зачем будете хранить?
• В каком виде и как планируете хранить эту информацию?
• Как и каким способом можно получить доступ к содержимому базы данных?

Узнай, какие ИТ - профессии
входят в ТОП-30 с доходом
от 210 000 ₽/мес

Павел Симонов

Исполнительный директор Geekbrains

Команда GeekBrains совместно с международными специалистами по развитию карьеры подготовили материалы, которые помогут вам начать путь к профессии мечты.

Подборка содержит только самые востребованные и высокооплачиваемые специальности и направления в IT-сфере. 86% наших учеников с помощью данных материалов определились с карьерной целью на ближайшее будущее!

Скачивайте и используйте уже сегодня:

Павел Симонов

Исполнительный директор Geekbrains

Топ-30 самых востребованных и высокооплачиваемых профессий 2023

Поможет разобраться в актуальной ситуации на рынке труда

Подборка 50+ бесплатных нейросетей для упрощения работы и увеличения заработка

Только проверенные нейросети с доступом из России и свободным использованием

ТОП-100 площадок для поиска работы от GeekBrains

Список проверенных ресурсов реальных вакансий с доходом от 210 000 ₽

Получить подборку бесплатно

pdf 3,7mb

doc 1,7mb

Уже скачали 30006

Рассмотрим сайт с ведением дневника. Здесь необходимо предусмотреть хотя бы один вид формы для заполнения с несколькими полями: дата, настроение, описание дня, главные мысли и так далее.

Это может быть краткий обзор по дням, либо что-то более сложное и изобретательное.

В отличие от своих бумажных аналогов, электронные варианты дневников могут иметь множество функций. Например, простого анализа: можно увидеть, какой день был самым веселым, самым грустным, в какой день было больше всего записей и так далее.

Читайте также!

Обработка больших данных: основные методы

Подробнее

Для того чтобы не просто хранить данные и иметь доступ к ним, но и анализировать их, обрабатывать и делать определенные расчеты, были созданы базы данных.

Система хранения информации в базах данных

Структура база данных представлена тремя уровнями от большего к меньшему:

• база данных;
• таблица;
• запись.

База данных

База данных — это высокоуровневое понятие, которое означает объединение совокупности данных, хранимых для выполнения одной цели.

Для большинства современных сайтов создаются отдельные базы данных, внутри которых будет храниться вся информация. Для нашего примера личного онлайн-дневника также понадобится определенная база данных.

Таблица

Таблица – часть базы данных. Это один из ее компонентов. В одной БД может храниться огромное количество таблиц.

Если представить, что большой шкаф – это база данных, то все, что лежит внутри, например, куча коробок – это таблицы.

Таблицы предназначены для укомплектовки одного типа информации, например, списка городов, пользователей сайта или библиотечного каталога.

Она может быть представлен в виде обычного Exсel-файла, или простого набора строк и столбцов.

Каждый из пользователей ПК уже умеет обращаться с такими файлами и представляет, как они выглядят. Вы самостоятельно можете определить количество строк и столбцов, заголовки и внести необходимую информацию для хранения.

Тот же процесс и в системе базы данных. При создании таблицы внутри системы, пользователь так же самостоятельно определяет ее вид и структуру.

Запись

Запись — меньший уровень из всей системы. Это часть таблицы, то есть ее содержимое. Запись нельзя разбить на части. Например, если пользователь заполняет электронную форму на сайте, то вся его информация уходит в базу данных как одна отдельная запись, которая занимает место в одной из таблиц. Запись может состоять из множества столбцов и их значений, который заранее определяются.

Попробуем рассмотреть, как бы выглядела база данных пользователей онлайн-дневника, приведенного в пример выше.

• Создадим для сайта новую базу данных и дадим ей название «private diary».
• Создадим в БД новую таблицу с именем «diary log» и определим там следующие столбцы:
• День недели (тип: текст);
• День (тип: дата);
• Номер записи (тип: число);
• Настроение (тип: число; от 0 (плохое) до 5 (отличное));
• Комментарий (тип: текст).
• При сохранении формы будем добавлять в таблицу diary_log новую запись, и заполнять в ней все поля информацией из полей формы.

Реляционные базы данных

Этот вид базы данных представлен связанными между собой таблицами, в которых каждая строка подразумевает собой запись. Название «реляционные» происходит из взаимосвязи объектов в базе данных.

Предположим, что у вас имеется таблица с данными об учащихся и таблица с успеваемостью целого курса, которая включает в себя номер курса, полученную оценку и идентификационный номер студента. В этом случае каждая строка с оценками будет соотносится с данными студента.

Для запроса информации из реляционных баз данных используются SQL-подобные языки. Они имеют встроенную поддержку операции объединения. Сами по себе для упрощения работы реляционные базы могут индексировать столбцы. Организованная система строения базы позволяет определять схемы до момента ввода данных, что ускоряет работу базы и доступ к информации.

NoSQL базы данных

Существует нереляционные базы данных. В отличие от реляционных они не имеют общей структурированной схемы для записей. Большая часть NoSQL баз содержит JSON записи. Разные записи могут содержать разные поля.

Только до 23.09

Скачай подборку материалов, чтобы гарантированно найти работу в IT за 14 дней

Список документов:

ТОП-100 площадок для поиска работы от GeekBrains

20 профессий 2023 года, с доходом от 150 000 рублей

Чек-лист «Как успешно пройти собеседование»

Чтобы получить файл, укажите e-mail:

Введите e-mail, чтобы получить доступ к документам

Подтвердите, что вы не робот,
указав номер телефона:

Введите телефон, чтобы получить доступ к документам

Скачать подборку бесплатно pdf 2,5mb

Уже скачали 52300

Я подтверждаю согласие на обработку персональных данных.

Такая группа баз данных называется NoSQL (Not only SQL — не только SQL). Несмотря на то, что большинство NoSQL баз данных поддерживают SQL, не стоит выбирать именно этот вариант использования. Рассмотрим 4 вида баз данных NoSQL.

• Документные

Начальной единицей в этой системе является документ, каждый из которых определяется как своего рода запись – JSON. В зависимости от документа может различаться его схема, количество полей и так далее. Документные базы данных позволяют индексировать некоторые поля для ускорения анализа запросов.

Читайте также!

Как использовать большие данные: определение, возможности, сферы применения

Подробнее

С помощью таких БД очень легко обрабатывать большой объем информации, используя параллельные вычисления, так как все элементы в них не имеют между собой связи ни структурной, ни логической.

• Колоночные

Начальная единица таких баз данных – колонка таблицы. Сохранение новой информации каждый раз задействует новый столбец, поэтому из такой базы данных очень легко получить нужную информацию. Колоночный вариант сохранения данных позволяет лучше сжимать содержимое из-за своей однородности.

Если вам в ходе использования базы данных каждый раз необходимо обращаться сразу к нескольким блокам информации, то лучше всего применять колоночные базы данных. Так как при поиске они считывают столбец, а не целую строку как в других видах БД. Это ускоряет и облегчает процесс поиска.

• Ключ-значение

Такие базы данных работают исключительно на основе ключа. В них вы можете запрашивать только определенный ключ и затем получать его значение.

В таких базах данных нельзя обратиться сразу к нескольким блокам информации и получить данные из нескольких строк/столбцов. Например, вы не сможете выбрать сразу все записи с упоминанием города Москва. Преимущество баз ключ-значение заключается в поле времени жизни (Time-to-Live, TTL), в котором можно задать отдельно для каждой записи и состояния, когда их нужно удалить из базы данных программ.

Необходимо определять уникальные ключи, хорошие идентификаторы, основанные на заранее известных вам данных. Зачастую они дороже, чем другие типы баз данных, так как используют оперативную память.

Эти базы данных в первую очередь используются для кэширования, так как имеют высокую скорость работы и не требуют сложных запросов. Поле времени жизни помогает избавляться от ненужных файлов без посторонней помощи. Такие БД могут использоваться для любых данных, которые требуют быстрых запросов и соответствуют формату ключ-значение.

Популярные статьи

Высокооплачиваемые профессии сегодня и в ближайшем будущем

Дополнительный заработок в Интернете: варианты для новичков и специалистов

Востребованные удаленные профессии: зарабатывайте, не выходя из дома

Разработчик игр: чем занимается, сколько зарабатывает и где учится

Как выбрать профессию по душе: детальное руководство + ценные советы

• Графовые

В первую очередь такие базы данных были разработаны для работы с графовым материалом, например, социальные сети или сети знаний. Они содержат в себе узлы, которые отображают объекты базы данных, и ребра, которые показывают взаимосвязь между ними.

ТОП-5 систем управления базами данных

Система управления базами данных (сокращенно СУБД) – это программное обеспечение для создания и работы с базами данных.

Читайте также!

Виды данных в программировании: основные типы и их примеры

Подробнее

Основной задачей СУБД является управление информацией, которая располагается как во внешней, так и в оперативной памяти. СУБД поддерживает языки баз данных, а также отвечает за копирование и восстановление информации после каких-либо сбоев.

MySQL

MySQL – самая распространенная система управления базами данных. Она используется во многих крупных компаниях, таких как Facebook*, Wikipedia, Twitter, LinkedIn, Alibaba и других. MySQL представляет собой реляционную СУБД, которая относится к свободному программному обеспечению: она распространяется на условиях GNU Public License. Это достаточно быстрая и гибкая СУБД, которая отлично подходит для работы с мелкими и средними проектами.

Рассматривая плюсы MySQL, можно выделить в первую очередь большое разнообразие таблиц, от более известных MyISAM и InnoDB, до нестандартных HEAP и MERGE. В этом плане MySQL постоянно развивается и увеличивает число поддерживаемых таблиц. По сравнению с другими системами, MySQL отличается высокой скоростью работы. Еще одним преимуществом будет возможность одновременного доступа неограниченного числа пользователей. А объем данных может достигать до 50 миллионов. Этот вариант хорошо подходит, если вы рассматриваете работу с базой данных в табличной форме.

Не слишком обширный функционал данной СУБД по сравнению с другими облегчает работу с ней.

С MySQL можно работать в двух режимах: текстовый и графический. Переход из одного режима в другой возможен благодаря приложению phpMyAdmin. Чтобы работать в этом приложении не нужно знать SQL-команды. Управление своей базой данных можете осуществлять через обычный браузер без дополнительных программ.

MySQL отлично подойдет тем, кому нужная быстрая, простая и понятная СУБД для работы с проектами.

PostgreSQL

Данный тип СУБД – объектно-реляционный. PostgreSQL есть в свободном доступе. Ее работа основана на языке SQL, однако, в отличие от MySQL, PostgreSQL поддерживает стандарт SQL-2011. Большим преимуществом данной системы управления баз данных является неограниченное количество записей в таблице и неограниченный размер базы данных.

В сравнении с MySQL СУБД PostgreSQL может похвастаться доскональным описанием всех функций и возможностей в официальной документации.

На данный момент PostgreSQL считается одной из самых продвинутых систем управления базами данных. По своему функционалу она весьма обширная и встает наравне с такой мощной СУБД, как Oracle.

SQLite

Если вы ищите компактную и встраиваемую СУБД, то обратите внимание на реляционную SQLite.

SQLite отличается быстротой работы, что достигается за счет хранения всех данных в одном файле и минимальному объему занимаемой памяти. Структура SQLite значительно отличается от более мощных СУБД, таких как MySQL и PostgreSQL. Из-за того, движок и интерфейс SQLite находятся в одной библиотеке, запросы и анализ информации производится очень быстро. Другие СУБД (MySQL, PostgreSQL, Oracle и т.д.) используют парадигму «клиент-сервер», когда взаимодействие происходит через сетевой протокол. Отличный вариант для работы с информационными базами данных.

Читайте также!

Профессиональное выгорание: 14 причин, признаки, способы решения проблемы

Подробнее

Однако несмотря на плюсы данной СУБД, она имеет свои недостатки: отсутствие системы пользователей и невозможность увеличения производительности.

Oracle

Эта система управления данными относится к объектно-реляционному типу. Своим название она восходит к компании, создавшей эту систему – фирма Oracle. Также как и в SQL, здесь используется процедурное расширение под названием PL/SQL, а также язык Java.

Oracle зарекомендовала себя как надежная и стабильно работающая система, которая обеспечивает высокую защиту базы данных организаций и гарантирует безопасностью. Ей отдают предпочтение крупные корпорации, которые в первую очередь обращают внимание на возможность быстрого восстановления данных после сбоев, отлаженная процедура бэкапа, возможность масштабирования и другие ценные возможности.

Но цена за использование данной СУБД намного выше, чем у других. Поэтому ее пользователи преимущественно большие фирмы, а не маленький или средние предприятия. Несмотря на все свои плюсы и опережение конкурентов по функционалу и характеристикам, цена на доступ и дальнейшее обслуживание Oracle опускает ее в рейтинге 2016 года в России на 6-е место.

MongoDB

Данный тип СУБД в первую очередь направлен на хранение иерархических структур данных. Также ее называют документоориентированной. По-другому, MongoDB – это документное хранилище без использования таблиц или схем, которое имеет открытый исходный код.

Высокую скорость работы обеспечивает несколько факторов. Во-первых, использование идентификатора, что позволяет производить быстрые операции над объектом. Во-вторых, так как MongoDB относится к классу нереляционных баз данных, значит она использует объектный язык запросов. Поэтому одинаковые на первый взгляд приложения будут отличаться производительностью в зависимости от использованной СУБД.

В отличие от более сложных СУБД, MongoDB имеет множество ограничений в функционале. Поэтому этот вариант следует выбирать при хранении баз данных несложных проектов.

Составьте четкие требования для выбора системы управления базой данных. Отталкивайте от того, что необходимо вам в первую очередь. Попробуйте несколько моделей баз данных и решите, что для вас наиболее удобно и выгодно.

*Facebook — организация, деятельность которой признана экстремистской на территории Российской Федерации.

Автор статьи:

Редакция сайта GeekBrains Шеф-редактор раздела Программирование