Рассказываем, как устроены СУБД и какие они бывают, а также делимся подборкой из пяти самых популярных среди разработчиков баз данных.
В базах данных сегодня хранится буквально всё — ваши переписки, данные паспорта на «Госуслугах», пароли от сайтов, видео на хостингах, треки на музыкальных платформах. Но чтобы вся эта информация не потерялась, а данными было удобно управлять, придумали СУБД.
Что такое СУБД
Чтобы понять, что такое СУБД, нужно сначала узнать, что такое база данных (БД).
База данных — это набор упорядоченных и структурированных данных, которые хранятся на определённом компьютере. Проще всего представить её как большую Excel-таблицу, где у каждого элемента (строки) есть определённые свойства (столбцы).
Базы данных — это просто файлы на диске компьютера, куда можно записывать новые элементы. Но сами БД ничего не умеют и для них нужно писать свои методы для управления — например, для добавления нового элемента или поиска нужной записи. Чтобы облегчить работу программистам, придумали СУБД.
Система управления базами данных (СУБД) — это набор инструментов, которые позволяют удобно управлять базами данных: удалять, добавлять, фильтровать и находить элементы, менять их структуру и создавать резервные копии.
СУБД можно представить как прослойку между базой данных и пользовательскими запросами к ней.
Когда пользователь нажимает на кнопку на сайте — например, чтобы скачать картинку, — сайт составляет специальный запрос к базе данных и отправляет его в СУБД. Она разбирает его и ищет в базе данных запрашиваемую информацию, а затем возвращает обратно сайту. Он уже конвертирует их в читаемый для пользователя вид и отдаёт ему.
Без СУБД разработчикам пришлось бы самостоятельно искать в файлах баз данных информацию, которая им нужна. Можно сказать, что база данных без СУБД — это как машина без кузова. В теории это машина: можно её заправлять, менять масло и детали. Но нормально поездить на ней не получится. Придётся сначала всё прикрутить, сделать кузов и только потом уже ехать.
СУБД нужна, чтобы упростить жизнь программистам и дать им все инструменты для работы с базами данных.
Для чего нужны СУБД
СУБД нужны для всех манипуляций с базами данных, а именно чтобы:
- создавать базы данных и администрировать их: удалять, изменять и объединять;
- держать данные в структурированном виде и необходимом формате;
- защищать данные от нежелательных изменений и попыток взлома;
- загружать и сортировать данные с помощью фильтров;
- делать резервные копии, восстанавливать базы данных после сбоёв и поддерживать общую целостность.
С помощью СУБД разработчики следят за всеми изменениями в базах данных. А БД хранят информацию пользователей: их транзакции и действия.
Например, чтобы создать базу данных с каталогом всех товаров на маркетплейсе, нужно завести огромную таблицу со строками, где у каждой будут определённые свойства. Они могут быть такими:
- название товара;
- стоимость;
- количество единиц на складе;
- поставщик.
Чтобы держать такую таблицу в порядке и постоянно дополнять её новыми элементами, нужно обеспечить надёжность и высокую скорость работы. Для этого как раз и нужны СУБД.
Из чего состоит СУБД
СУБД — это набор инструментов, каждый из которых способен совершать с базой данных определённое действие: считывать её, удалять элементы или обрабатывать запросы от пользователя. И чтобы все эти инструменты правильно функционировали, у СУБД должна быть хорошо прописанная архитектура.
Главные элементы СУБД — ядро, процессор, программные средства и базы данных. Поговорим о каждом из них подробнее.
Ядро. Отвечает за работу всей системы в целом. Через него проходят все процессы обработки данных и их хранения. Ядро следит за всеми изменениями баз данных и фиксирует их.
Процессор, или компилятор. Занимается обработкой запросов от пользователей. Главная его задача — преобразовать SQL-запрос в понятные для компьютера команды, а затем вернуть результаты.
Программные средства, или утилиты. Нужны, чтобы пользователь мог вводить запросы, а администраторы могли настраивать доступ и другие необходимые параметры.
Базы данных. Место, где хранятся данные в упорядоченном, а иногда и в зашифрованном виде. Базы могут различаться по структуре и типам представления данных.
Виды СУБД
СУБД делят на разные типы и по разным параметрам. Мы рассмотрим, как они различаются в четырёх классификациях: по расположению баз данных, по хранению и обработке данных, по языку запросов, по структуре и организации данных.
По расположению баз данных
СУБД бывают локальные и распределённые.
Локальные. Это когда всё содержимое базы данных располагается на одном компьютере — обычно на сервере компании.
Распределённые. Это когда база данных частично находится на разных компьютерах — например, в облаке.
Современные СУБД могут быть одновременно локальными и распределёнными.
По хранению и обработке данных
Здесь СУБД делятся на клиент-серверные, файл-серверные и встраиваемые.
Клиент-серверные. Это когда СУБД с базой данных находятся на одном компьютере, к которому пользователи обращаются с запросами. Получить доступ к такой СУБД можно с любого компьютера.
Многие интернет-магазины заводят именно такую базу данных, чтобы пользователи могли быстро получать свежую информацию об их товарах.
Файл-серверные. Это когда база данных находится на одном сервере, а СУБД — на устройствах, с которых к базе отправляют запросы. Чтобы получить данные, у пользователя должна быть установлена и настроена СУБД.
Файл-серверные СУБД используют для локальных сервисов компаний — например, CRM-систем, где находятся данные о клиентах и документообороте.
Встраиваемые. Это локальные СУБД, которые представляют собой отдельный модуль для управления данными внутри приложений. Обычно они написаны в виде библиотек для разных языков программирования.
Например, Microsoft Access и «1С:Бухгалтерия» имеют такой тип СУБД.
По языку запросов
СУБД поддерживают язык структурированных запросов и неструктурированных.
SQL. Это язык для создания структурированных запросов к базам данных. Такие СУБД самые популярные в использовании.
NoSQL. Это язык для запросов, который основан на другом языке программирования — например, Python или JavaScript. СУБД с NoSQL обычно используют при работе с большими данными.
По структуре и организации данных
И последнее свойство, по которому делятся СУБД, — то, как они представляют информацию внутри баз данных.
Реляционные. Данные в виде таблиц, которые связаны друг с другом через сквозные параметры. Такая архитектура обеспечивает построчное хранение данных и нужна для создания строгой структуры. Ещё одна их особенность: за одно обращение к базе пользователь сможет получить лишь небольшое число элементов.
Каждая строка имеет уникальный идентификатор, или ключ. Поэтому найти нужные данные и связать их между собой в такой базе данных легко.
Реляционные базы данных используют, когда объём данных не превышает нескольких терабайт. Это делает их подходящими практически любому проекту.
Самые популярные среди реляционных баз данных — PostgreSQL, Microsoft SQL Server, MySQL, Oracle.
По материалам https://skillbox.ru
