Информацию часто хранят в таблицах. Это удобно, когда данных накопилось достаточно много и требуется иметь возможность быстро посмотреть ту или иную информацию. Но когда количество строк и столбцов становится больше разумных значений, привычный Excel не справляется и работать с информацией становится трудно. Возникает потребность в новых инструментах работы с большими объёмами информации, и на помощь приходят базы данных.
База данных (БД) — это некий объём перенесённой в электронный вид информации, которую хранят в файле или наборе файлов. По ряду причин работать с такими базами удобнее и проще, чем с традиционными таблицами:
- БД позволяют эффективно обрабатывать, хранить и структурировать объёмы информации, которые стали настолько большими, что их не «вытягивают» обычные таблицы.
- БД доступны любому количеству пользователей. Удалённый доступ к базе данных и используемая система запросов обеспечивает возможность одновременной работы большого количества человек. Электронные таблицы также позволяют одновременно работать нескольким пользователям, но в случае с БД это происходит быстрее и проще.
- Не важно, сколько информации содержится в базе данных. Это не сказывается на скорости работы. А вот таблицы при создании нескольких тысяч строк начинают работать намного медленнее.
- Как правило, базы данных управляются при помощи специального ПО или (СУБД). О видах СУБД мы рассказывали ранее, сейчас же продолжим знакомить с типами баз данных.
Типы баз данных
Как правило, классификация БД по типам зависит от способа структурирования информации в ней, а также способа взаимодействия с базой. К 2022 году разработано большое количество баз данных, поэтому мы затронем только наиболее востребованные и популярные.
Текстовые БД
Простейшие файлы разных форматов (txt, csv), в которых данные, как правило, располагаются построчно, а поля разделены запятой, точкой с запятой, и двоеточием или пробелом. Текстовые базы данных просты в использовании, но не дают возможность зафиксировать связи между записями и подходят далеко не для всех типов данных.
Иерархические БД
Эти базы данных тоже простые и похожи на текстовые. Основное отличие в том, что здесь можно настроить связи между хранимыми объектами. Действует иерархический принцип связей: новые записи разветвляются от «родительской», причём каждое ответвление может иметь только одного родителя. У каждой записи возникает физическая связь только с одной предыдущей записью. Отношения между объектами выражены как физические указатели. Представьте путь к любой папке в вашем компьютере — аналогичная древовидная структура используется и в иерархических БД.
Сетевые БД
Более сложный способ организации массивов данных, при котором у каждой записи может быть не один «родитель», а несколько. Здесь можно настроить больше связей и моделировать разнообразные отношения между записями, поэтому сетевые БД визуализируют как общий граф.
Реляционные БД
Эти БД также часто называют SQL-базами — потому что с помощью этого языка программирования они создаются, преобразовываются и управляются. Они используются для хранения и организации точек данных с заданными отношениями, что гарантирует быстрый доступ к информации. Такой тип баз данных считают одним из самых старых, поскольку теоретические выкладки о таком способе структурирования данных появились в 1970 году.
В реляционных база данных записи и связи между ними хранятся в табличном виде. В строках содержится информация об объектах, а в столбцах — свойства объектов (поля). У этих таблиц предусмотрены поля для внешнего ключа и ссылки на другие таблицы (таким образом, таблицы могут быть взаимосвязаны). MySQL, Oracle DB, PostgreSQL являются самыми известными представителями реляционных БД.
Нереляционные БД
Нереляционные базы данных ориентированы на работу с вложенными структурами данных и используют отличные от SQL запросы. Поэтому их также называют NoSQL БД. Если в реляционных БД присутствует жёсткая структура сведений об объектах, а хранение и обработку плохо или вообще не структурированных данных из разных источников организовать крайне сложно, то NoSQL позволяет обойти эти ограничения.
В таких БД применяется модель, оптимизированная под требования типа хранимых данных. Нереляционные базы данных используют везде, где требуется масштабируемость и высокая скорость обработки запросов. Примером инструментов для работы с такими БД можно назвать Redis, mongoDB.
К нереляционным относят следующие БД.
Базы данных «ключ-значение»
В таких БД для хранения информации используются ключи. Для получения того или иного объекта нужно отправить запрос с ключом. Данные могут быть чем угодно: числом, строкой или другой парой ключ-значения. В каждом хранилище можно создать свою схему именования ключей. Базы данных «ключ-значение» поддерживают высокую разделяемость и горизонтальную масштабируемость, которая недоступна при работе с БД других типов.
Графовые БД
Интересная модель хранения в виде графа и его обобщений. Первая графовая СУБД появилась в 2007 году и получила название Neo4j. Графовые базы данных дают возможность определять взаимосвязи и находить ответы на сложные вопросы о том, как точки данных соотносятся друг с другом. Идея такой организации информации в том, что в БД используются узлы для хранения сущностей данных и рёбра для хранения взаимосвязей между сущностями. У ребра всегда есть начальный и конечный узел, тип и направление. У записи в графовой БД может быть неограниченное количество связанных с ней свойств. Допустим в БД хранится карточка сотрудников с ФИО, возрастом и должностью, а рёбра показывают задачи или другие параметры, которые объединяют этих людей.
Колоночные БД
Колоночные базы данных тоже предлагают хранение данных в табличном виде. Отличие от реляционных БД в том, что структура колонок не регламентирована, их можно объединять в колоночные семейства, имеющим определённый формат. У строк колоночного семейства формируется уникальный идентификатор. Такой подход эффективен для работы аналитических систем и сервисов, использующих большие наборы данных. Поэтому колоночные БД используют в аналитических системах класса business intelligence (ROLAP) и аналитических хранилищах данных (data warehouses).
Объектно-ориентированные БД
В ООБД информация представлена в виде объектов, которым присваивается уникальный идентификатор. Также в БД есть атрибуты, описывающие состояние объекта, методы и классы. Объектно-ориентированные базы данных используются в случаях, когда нужна высокопроизводительная обработка сложноструктурированных данных. ООБД позволяет определять абстракции, облегчает проектирование связей и поддерживает новый набор предикатов сравнения. В ряде случаев такие БД обеспечивают более высокую производительность по сравнению с реляционными, обеспечивают версионность и поддержку транзакций.
NewSQL БД
Подход, совмещающий реляционную модель, язык SQL-запросов и масштабируемые, горизонтально распределённые базы данных NoSQL, появился в начале двухтысячных. Термин же закрепился в обиходе лишь в 2011 году. NewSQL — это ответ на потребности бизнеса, которые не способны удовлетворить привычные базы данных. Для таких БД характерно использование алгоритмов обеспечения консенсуса (например, Paxos, Raft), шардирование, горизонтальная масштабируемость и более быстрая работа благодаря эффективным «движкам». Используют их в сферах, работающих с критическими данными. Это здравоохранение, финтех и т. д. Важно помнить, что NewSQLбазы данных предъявляют высокие требования к ресурсам.
