30 ноября 2022

Виды баз данных

Экспертный материал,

Михаил Сергеев | Ведущий инженер

Рассказываем, какие базы данных существуют на рынке и какие у них есть преимущества и недостатки.

База данных (БД) — это набор структурированной информации, хранящейся в электронном виде. Как правило, БД управляются системой управления базами данных — СУБД. В самых распространенных типах БД информация структурируется с помощью строк и таблиц. Это упрощает работу с данными: управление, изменение, обработку и обновление.

Существует много типов БД, мы опишем только самые популярные.

Иерархические базы данных

Иерархические базы имеют древовидную схему, где единый ствол порождает множество расходящихся ветвей. В такой структуре данные структурируются согласно отношениям родитель-потомок. Схематично это похоже на папки на рабочем столе компьютера — у каждой записи есть физическая связь только с одной предыдущей, а отношение многих ко многим невозможно.

Так как структура БД иерархична, каждая запись дерева данных должна иметь хотя бы одного родителя. Пользователь получает доступ к данным, следуя структуре, всегда инициируемой из корня древа или первого родителя.

Преимущества

Отношения родитель-потомок обеспечивают целостность данных. Каждое изменение, сделанное в родительской таблице, автоматически обновляется и в дочерней таблице.

Еще одно преимущество иерархических баз данных — высокий уровень безопасности.

Недостатки

Жесткая иерархия усложняет работу с данными. Если родительская и дочерняя таблицы не связаны между собой, то добавление новой записи в дочернюю таблицу усложняется, потому что ее необходимо добавить и в родительскую таблицу.

Изменение структуры БД приводит к изменению всех прикладных программ, которые с ней работают.

Иерархическая БД поддерживает отношения один к многим и не поддерживает отношения многие к многим.

Реляционные базы данных

Это самый распространенный тип БД. Реляционная модель распределяет данные по таблицам. В каждом столбце таблицы указывается атрибут объекта, о котором идет речь, например, цена, почтовый индекс или дата рождения. Вместе атрибуты называются доменом. Конкретный атрибут или комбинация атрибутов выбирается в качестве первичного ключа. Когда на ключ ссылаются другие таблицы, то он называется внешним ключом.

В отличие от иерархических, реляционные БД поддерживают не только модель один к многим, но и многие ко многим. Вдобавок любое изменение в нескольких таблицах БД влияет и на остальные таблицы. Благодаря этому, реляционная БД сохраняет целостность данных во всех приложениях и копиях БД.

Для запросов БД использует язык запросов SQL, что упрощает работу с данными.

Преимущества

В отличие от других типов БД, реляционная обеспечивает целостность очень больших объемов данных. Это критически важно для операционной деятельности бизнеса, например, банковской сферы с миллионами ежедневных транзакций.

Реляционная БД предоставляет доступ для нескольких сотрудников одновременно, с возможностью настройки уровней доступа.

Недостатки

Для обеспечения целостности данных реляционная БД использует длительные и кратковременные блокировки. Это приводит к задержкам и недоступности данных на некоторое время.

Реляционная база данных требует большого объема физической памяти. Кроме того, сравнительно с другими БД, у нее невысокая производительность. И чем больше объем БД, тем медленнее обрабатываются запросы.

Организация, хранение и обработка слабо структурированных или неструктурированных данных из разных источников достаточно трудная задача.

Нереляционные базы данных или базы данных NoSQL

В отличие от реляционных, NoSQL БД не используют табличную схему строк и столбцов и поэтому способны обрабатывать неструктурированные данные. Вместо таблиц БД применяют несколько моделей, в зависимости от типа обрабатываемых данных. Рассмотрим модели подробнее.

Документоориентированные базы данных

Такой тип БД управляет так называемым документом: набором значений и данных объекта. Важно, что один документ может содержать сведения, которые в реляционной СУБД обычно распределяются по нескольким реляционным таблицам. Вдобавок документоориентированные БД не требуют, чтобы все документы имели одинаковую структуру. Доступ к документам дается через ключ — уникальный идентификатор документа.

Пример документоориентированной базы данных

Колоночные базы данных

Такие БД упорядочивают данные по столбцам и строкам, подобно тому, как это делается в реляционной базе данных. Столбцы разделяются на группы, в каждую включен набор логически связанных столбцов, которые извлекаются или управляются как единое целое.

Графовые базы данных

Такой тип БД делит данные на два типа: узлы и ребра. Узлами называются объекты, а ребрами — связи между ними и направления этих связей.

Графовые базы данных помогают быстро анализировать огромное количество данных со сложными связями.

Другие типы баз данных NoSQL:

Базы данных временных рядов.
Объектные базы данных.
Базы данных внешних индексов.
Базы данных «Ключ — значение» .

Преимущества

NoSQL БД обладают высокой гибкостью, способны хранить обрабатывать как структурированные, так и неструктурированные данные. Кроме того, такие БД быстро масштабируются с ростом количества данных, сохраняя высокую производительность.

Недостатки

Отсутствие единого общепризнанного стандарта, определяющего правила и роли баз данных NoSQL. Структура и языки запросов сильно различаются в разных продуктах NoSQL.

У NoSQL БД могут быть проблемы с обработкой информации, требующей строгой согласованности во всем наборе данных.

Объектно-ориентированная база данных

Объектно-ориентированные базы данных — это постреляционная модель БД. Она включает в себя таблицы, но не ограничивается ими. В таких БД информация хранится в виде набора объектов или программных элементов многократного использования.

Пример объектно-ориентированной базы данных

Объектно-ориентированные базы данных делятся на несколько видов:

База данных мультимедиа включает мультимедийные данные, например, изображения, что невозможно в реляционной базе данных.

База данных гипертекста позволяет любому объекту ссылаться на любой другой объект. Это полезно для организации множества разрозненных данных, но не идеально для численного анализа.

Преимущества

Объектно-ориентированная модель БД помогает точнее моделировать «реальный мир» и работать объектами, с которыми трудно справиться другим типам БД.

БД позволяют создавать новые типы данных из уже существующих, выделять общие свойства нескольких классов и сформировать из них суперкласс, который можно использовать совместно с подклассами. Это помогает уменьшить избыточность внутри системы и считается одним из основных преимуществ объектно-ориентированного подхода.

В них можно хранить самые разные типы данных, например, изображения и видео.

Недостатки

У большинства пользователей еще мало опыта работы с такими БД, вдобавок работу с ними усложняет отсутствие универсальной модели данных и общепризнанного языка запросов.

Невозможно разграничить доступ пользователей к отдельным объектам или классам.

Системы управления базами данных — СУБД

СУБД — это ПО для создания и управления базами данных.

Самые популярные СУБД

Источник: Statista.

Российские СУБД

Ведущими поставщиками СУБД являются IBM, Oracle и Microsoft. Сейчас доступ к иностранным СУБД из России ограничен, поэтому корпоративные заказчики стали переходить на российские разработки: Postgres Pro, Arenadata DB и СУБД Ред База Данных. Важно понимать, что выбор СУБД в каждом случае зависит от приложений, которыми она будет управляться, поэтому выбор СУБД — привилегия разработчика, а не пользователя.

Postgres Pro

Объектно-реляционная СУБД Postgres Pro разработана компанией Postgres Professional с использованием свободно распространяемой СУБД PostgreSQL и значительно переработана под требования корпоративного сегмента. Входит в реестр российского ПО.

Arenadata DB

Реляционная СУБД Arenadata DB (ADB) — построена на свободно распространяемой СУБД Greenplum. Входит в реестр российского ПО.

СУБД Ред База Данных

Реляционная СУБД, основанная на свободно распространяемой СУБД Firebird. Входит в реестр российского ПО.

Что предлагает Corpsoft24

Мы предлагаем в аренду серверы для самостоятельного развертывания и управления СУБД в облаке. Размещение в облаке имеет несколько преимуществ сравнительно с локальным:

Доступ из любой точки, что удобно организациям с несколькими филиалами и удаленными сотрудниками.
Масштабируемость — практически неограниченные ресурсы для работы с данными.
Отказоустойчивость и высокая производительность без задержки и сбоев.
Резервное копирование для защиты данных.