Содержание

Что такое база данных? Определение и примеры использования от экспертов Эльбрус

Разберемся, что такое база данных, для чего она нужна и каким задачи помогает решать. Материал подойдет для начинающих,  все понятия в нем объясняются максимально просто.

Что такое база данных

Самое простое определение БД — это виртуальное хранилище данных. Это не единственное отличие базы данных от физических накопителей, например, от SSD — последний предоставляет лишь определенный объем памяти, в то время как база данных упорядочена по определенному принципу.

База данных лежит в основе любого современного приложения, интернет-магазина или сервиса: в ней хранят сведения о товарах, покупателях и зарегистрированных пользователях. Пока объем данных небольшой, их можно хранить хоть на своем домашнем компьютере в виде отдельных файлов (правда, придется постоянно держать ПК включенным, чтобы приложение работало без перебоев). Но как только информации становится слишком много, для ее хранения лучше использовать не множество обособленных файлов, с которыми неудобно работать, а единую базу данных.

База данных представляет собой что-то вроде Excel-таблицы, где у каждого элемента есть несколько характеристик. Предположим, что у вас есть онлайн-магазин, и вам нужно составить перечень зарегистрированных клиентов, чтобы присылать им персональные предложения. При регистрации человек может указать имя, фамилию, дату рождения, адрес электронной почты и пароль для входа. В этом случае каждая строка базы данных с клиентами будет содержать все эти пять столбцов и к ним можно будет легко обратиться, чтобы составить список для рассылки.

Свойства базы данных

Базе данных одновременно свойственны стабильность и переменчивость. Ее постоянство заключается в составе и структуре: если база уже разработана, то ее столбцы, структура и тип представления данных обычно не меняются в течение времени. Если вы видите базу данных, у которой постоянно меняется число или расположение столбцов, то она, скорее всего, все еще находится в процессе разработки.

Переменчивость баз данных — это свойство, которое относится к ее строкам. Вернемся к примеру с зарегистрированными покупателями: если количество и название столбцов остаются неизменными, то значения строк постоянно меняются. Человек может сменить пароль, указать новую почту или фамилию. Могут появиться новые пользователи, которые тоже становятся частью изменений в БД.

Что такое язык структурированных запросов (SQL)?

SQL (или Structured Query Language) — это язык структурированных запросов, с помощью которого разработчик общается с базой данных. Если вы раньше работали с Excel, то наверняка знаете, что нужные строки или столбцы в ней можно выделить с помощью фильтра. В базе данных такой возможности нет, поэтому при работе с ней используются специальные команды на языке структурированных запросов. Рассмотрим, как это выглядит, на коротком примере.

Предположим, что у вас есть база данных с названием my_clients. В ней нужно найти все данные по пользователю с конкретным адресом почты. Чтобы получить их, надо написать: «select * from my_clients where email = ‘[email protected]’». Разберем этот код:

  • select * — помогает выбрать все столбцы. Звездочка заменяет слово «все». Если нужно выбрать только конкретные столбцы (например, узнать только имя или только дату рождения), то звездочку заменяют на названия этих столбцов;
  • from my_clients — ищет данные в таблице с названием my_clients. Можно искать сразу в нескольких таблицах, что значительно упрощает поиск при огромном количестве данных;
  • where email = ‘[email protected]’ — задает параметры для всех строк, где значение столбца email будет равно [email protected].

В чем разница между базой данных и электронной таблицей?

Как уже говорилось выше, база данных очень похожа на таблицу в Google Документах или Excel. Зачем же вообще переходить с таких таблиц на БД? Тому есть три важные причины:

  • Скорость чтения данных. Когда работа ведется с небольшими объемами информации, разница в скорости между Excel и базой данных будет незаметна. Но с ростом количества данных Excel будет постепенно отставать от базы данных. В крупных проектах разница будет колоссальна.
  • Нацеленность на большие объемы. В одной таблице Excel можно уместить максимум миллион строк (если быть точнее, то 1 048 576). Это достаточно большое число, но для крупных проектов такого количества данных не хватит. У баз данных число строк не ограничено.
  • Независимое редактирование. Сейчас у многих онлайн-документов есть функция совместного редактирования, но она не так удобна, как совместная работа в БД. Несколько авторизованных пользователей могут одновременно вносить изменения в базу данных, и эти изменения будут автоматически синхронизироваться.

Эволюция базы данных

Термин «база данных» появился в 1960-х годах. Тогда программисты стали часто обращаться к данным из разных точек, а существовавших на тот момент решений оказалось недостаточно. Данные должны были храниться независимо друг от друга, чтобы несколько пользователей могли одновременно их редактировать. В 1967 году под руководством ассоциации CODASYL началась работа над созданием структуры, подходящей для независимого хранения больших массивов информации.

Следующим важным этапом стала разработка реляционной модели базы данных в 1970-х годах, за которую Эдгар Кодд получил премию Тьюринга.

В дальнейшем развитие баз данных шло в основном по пути увеличения объемов: главной задачей программистов было не создать новый тип, а расширить возможности уже существующего.

Типы баз данных

Типология баз данных — это очень обширная тема, поэтому мы рассмотрим только основные классификации.

Форма представления информации

База данных может представлять информацию в разном виде:

  • Фактографические БД — это таблицы, где каждому столбцу соответствует определенный факт, представленный в виде короткого значения. Такие базы данных обычно используют в интернет-магазинах (артикул, цена, число просмотров, покупок и так далее).
  • Документальные БД представляют текстовые данные. Обычно это базы данных периодических изданий.
  • Мультимедийные БД содержат изображения, видео или музыку. Яркий пример — БД YouTube.

Тип используемой модели данных

Обычно базы данных — это таблицы, к которым можно обращаться на SQL. Такие БД называют реляционными.

Второй тип — нереляционные базы данных, которые представлены не в виде таблиц. Чаще всего это иерархические структуры, похожие на JSON.

Топология хранения

Выше мы говорили, что данные можно хранить и на домашнем компьютере. В этом случае БД будет локальной. Локальная БД — это любая база, которая полностью хранится на одном устройстве. Ее противоположность — распределенная БД, которая хранится на нескольких машинах.

Функциональное назначение

Базы данных могут быть операционными и справочно-информационными. В первом случае они часто изменяются: в них вносят данные, изменяют их, удаляют записи и так далее. Во втором случае содержимое базы используется преимущественно для чтения.

Степень доступности

База данных может быть общедоступной — как, например, Wikipedia. Доступ к ней бесплатный, и любой желающий может читать данные из нее. Базы данных с ограниченным доступом обычно платные или изначально предназначены для ограниченного круга лиц.

Популярные системы управления базами данных (СУБД)

Чтобы работать с базой данных, нужно удобное программное обеспечение — СУБД, или DBMS (английский аналог русской аббревиатуры). Это специальная программа, которая используется для создания, редактирования и обслуживания файлов базы данных. Это посредник между пользователем и БД. Без СУБД юзеру пришлось бы самостоятельно искать данные во всех файлах базы данных. Вместо этого гораздо проще направить в программу запрос, который она целиком отработает и выдаст результаты в удобном для человека виде.

MySQL

Это самая популярная СУБД, которая используется в большинстве компаний, включая крупные (Amazon, LinkedIn). У нее открытое программное обеспечение, поэтому для MySQL есть много удобных дополнений. Программа работает с реляционными базами данных.

Oracle

Эта СУБД «понимает» язык SQL и Java. Основная особенность Oracle — надежная защита данных.

PostgreSQL

Это бесплатная СУБД объектно-реляционного типа. Она менее популярна, чем MySQL, но обладает аналогичным функционалом.

MongoDB

В отличие от предыдущих СУБД, MongoDB относится к NoSQL-системам. Хранение данных организовано в JSON-подобном формате.

Redis

Данные в этой СУБД хранятся в формате типа «ключ — значение», то есть Redis тоже относится к NoSQL-системам.

Elasticsearch

Эта СУБД основана на Java-библиотеке Lucene. Она умеет работать со структурированными и полуструктурированными данными. Elasticsearch подходит для быстрого поиска в режиме реального времени среди большого объема данных — это типичная задача для поисковиков.

SQLite

Эта реляционная СУБД представляет собой библиотеку для С. Ее можно встроить напрямую в приложение. SQLite поставляется с нулевой конфигурацией, так что она не нуждается в настройке или первичном администрировании. СУБД полностью автономна, для ее корректной работы не нужно устанавливать дополнительные внешние зависимости.

Neo4j

Основное назначение этой СУБД — хранение и анализ наборов данных, связанных между собой. Это не просто таблица данных, а система взаимосвязей между элементами базы данных.

Что такое база данных MySQL?

База данных MySQL — это любая база данных, которая работает на реляционной СУБД на основе языка SQL. Проще говоря, если вы создаете и редактируете БД в MySQL, то вы используете базу данных MySQL.

Использование баз данных для повышения производительности бизнеса и улучшения процесса принятия решений

Большинство компаний так или иначе собирают данные. Когда их становится слишком много, бизнес может испытывать трудности, причем как информационно-технологические, так и общеделовые. Чем больше информации хранится в неправильно систематизированной базе данных, тем больше времени занимают практически все бизнес-процессы.

Базы данных позволяют бизнес-аналитикам эффективно использовать массив собираемых данных. Грамотная разработка БД обеспечивает гибкость и масштабируемость системы, повышает пропускную способность для данных, ускоряя таким образом работу.

Задачи для баз данных

Сейчас перед базами данных стоит ряд задач, обусловленных быстрым развитием технологий:

  • Значительно возросшие объемы данных. Еще в 2006 году объем данных Google был равен всего лишь 850 терабайт. Сейчас этот же показатель оценивается примерно в 15 эксабайт (10 квинтиллионов байт).
  • Обеспечение безопасности данных. Утечка персональных данных — бич современной IT-сферы. Даже крупнейшие компании страдают от воровства сведений, которое в итоге ведет к серьезным финансовым потерям.
  • Удовлетворение растущих потребностей. Каждый день перед IT-сферой встают новые задачи, порой принципиально отличающиеся от предыдущих. Их быстрое решение — одна из задач современных БД.
  • Управление и обслуживание базы данных и инфраструктуры. Чем сложнее становятся базы данных, тем меньше людей способны их администрировать.
  • Устранение границ масштабируемости. Идеальная база данных будет работать одинаково быстро и при 10, и при 101000 записей. Администраторам баз данных всегда сложно предугадать, какие мощности потребуются бизнесу, поэтому важно с самого начала делать БД, способную быстро работать с достаточно большими объемами.
  • Соблюдение требований к размещению данных, суверенитету данных и времени ожидания. Совместная работа — важная часть баз данных, и ее можно реализовать по-разному. Иногда компании нужно, чтобы базы данных работали только в локальной среде. В других случаях им требуется максимальный доступ для большого числа пользователей.

Как автономные технологии улучшают управление базами данных

Автономные базы данных — это сравнительно новая технология, которая значительно ускоряет бизнес-процессы. Такая система может самообучаться за счет использования ИИ, а скорость ее работы обеспечивается облачными вычислениям. Последние выполняются на мощном стороннем сервере, а на компьютер с базой данных приходит готовое решение.

Главное преимущество автономных БД — это автоматизация рутинных процессов: защиты, резервного копирования, обновления. Хорошо настроенная автономная БД нуждается в минимальном внимании администратора.

Будущее обычных и автономных баз данных

Сейчас автономные базы данных признаны перспективной и многообещающей технологией. Основная проблема современных БД — это недостаток людей, умеющих их администрировать. Автоматизация рутинных процессов сможет уменьшить влияние этой трудности.

Ключевое направление развития баз данных сейчас — это увеличение пропускной способности для данных. Объем информации растет в геометрической прогрессии (вспомните пример про базы данных Google в 2006 году и сейчас), и в ближайшее время средний объем хранимых в БД сведений должен увеличиться вдвое. Новые базы данных должны уметь быстро работать со всей этой информацией.

Работа с базами данных — это навык, который наверняка потребуют от тестировщика на собеседовании. Теперь вы в общих чертах представляете себе, что такое базы данных и СУБД, и готовы к более глубокому изучению этих понятий.

Образцы баз данных AdventureWorks — SQL Server

Twitter LinkedIn Facebook Адрес электронной почты

  • Статья

Применимо к: SQL Server Azure SQL DatabaseУправляемый экземпляр SQL AzureAzure Synapse Analytics AnalyticsPlatform System (PDW)

В этой статье приводятся прямые ссылки для скачивания AdventureWorks примеров баз данных и инструкции по их восстановлению в базе данных SQL Server и Azure SQL.

Дополнительные сведения о примерах см. в репозитории Примеры GitHub.

Предварительные требования

  • База данных SQL Server или Azure SQL
  • SQL Server Management Studio (SSMS) или Azure Data Studio

Скачивание файлов резервной копии

Используйте эти ссылки, чтобы скачать соответствующий пример базы данных для вашего сценария.

  • Данные OLTP
    используются для наиболее типичных рабочих нагрузок обработки транзакций в сети.
  • Data Warehouse данных для рабочих нагрузок хранения данных.
  • Упрощенные данные (LT) — это упрощенная и упрощенная версия примера OLTP .

Если вы не уверены, что вам нужно, начните с версии OLTP, которая соответствует версии SQL Server.

OLTPхранилище данныхупрощенный интерфейс,
AdventureWorks2022.bakAdventureWorksDW2022.bakAdventureWorksLT2022.
bak
AdventureWorks2019.bakAdventureWorksDW2019.bakAdventureWorksLT2019.bak
AdventureWorks2017.bakAdventureWorksDW2017.bakAdventureWorksLT2017.bak
AdventureWorks2016.bakAdventureWorksDW2016.bakAdventureWorksLT2016.bak
AdventureWorks2016_EXT.bakAdventureWorksDW2016_EXT.bakН/Д
AdventureWorks2014.bakAdventureWorksDW2014.bakAdventureWorksLT2014.bak
AdventureWorks2012.bakAdventureWorksDW2012.bakAdventureWorksLT2012.bak
AdventureWorks2008R2.bakAdventureWorksDW2008R2.bakН/Д

Дополнительные файлы можно найти непосредственно на сайте GitHub:

  • SQL Server 2014 –2022 гг.
  • SQL Server 2012
  • SQL Server 2008 и 2008R2

Восстановление в SQL Server

С помощью .bak файла можно восстановить образец базы данных в экземпляре SQL Server. Это можно сделать с помощью команды RESTORE (Transact-SQL) или графического интерфейса (GUI) в SQL Server Management Studio (SSMS) или Azure Data Studio.

  • SQL Server Management Studio (SSMS)
  • Transact-SQL (T-SQL)
  • Azure Data Studio

Если вы не знакомы с использованием SQL Server Management Studio (SSMS), вы можете увидеть запрос подключения & для начала работы.

Чтобы восстановить базу данных в SSMS, выполните следующие действия.

  1. Скачайте соответствующий .bak файл по одной из ссылок, указанных в разделе Скачивание файлов резервной копии .

  2. Переместите файл в .bak расположение резервной копии SQL Server. Это зависит от расположения установки, имени экземпляра и версии SQL Server. Например, расположение по умолчанию для экземпляра SQL Server 2019 (15.x) по умолчанию:

    C:\Program Files\Microsoft SQL Server\MSSQL15. MSSQLSERVER\MSSQL\Backup.

  3. Откройте SSMS и подключитесь к SQL Server.

  4. Щелкните правой кнопкой мыши Базы данных в обозреватель объектов>База данных хранилища… , чтобы запустить мастер восстановления базы данных.

  5. Выберите Устройство , а затем нажмите кнопку с многоточием (…), чтобы выбрать устройство.

  6. Нажмите кнопку Добавить , а затем выберите файл,

    .bak который вы недавно переместили в расположение резервной копии. Если вы переместили файл в это расположение, но не видите его в мастере, обычно это указывает на проблему с разрешениями— SQL Server или пользователь, выполнившего вход в SQL Server, не имеет разрешения на доступ к этому файлу в этой папке.

  7. Нажмите кнопку ОК , чтобы подтвердить выбор резервного копирования базы данных, и закройте окно Выбор устройств резервного копирования .

  8. Перейдите на вкладку Файлы и убедитесь, что в мастере

    восстановления базы данных значение Восстановить как расположение и имена файлов соответствуют предполагаемому расположению и именам файлов.

  9. Чтобы восстановить базу данных, нажмите кнопку ОК.

Дополнительные сведения о восстановлении базы данных SQL Server см. в статье Восстановление резервной копии базы данных с помощью SSMS.

Развертывание в Базе данных SQL Azure

У вас есть два варианта просмотра примеров данных Azure SQL базы данных. Вы можете использовать пример при создании базы данных или развернуть базу данных из SQL Server непосредственно в Azure с помощью SSMS.

Чтобы получить образцы данных для Управляемый экземпляр SQL Azure, см. статью Восстановление World Wide Importers в Управляемый экземпляр SQL.

Развертывание нового примера базы данных

При создании базы данных в Azure SQL Database можно создать пустую базу данных, выполнить восстановление из резервной копии или выбрать пример данных для заполнения новой базы данных.

Чтобы добавить пример данных в новую базу данных, выполните следующие действия.

  1. Подключитесь к портал Azure.

  2. Выберите Создать ресурс в левом верхнем углу области навигации.

  3. Выберите Базы данных, а затем База данных SQL.

  4. Введите запрошенные сведения для создания базы данных.

  5. На вкладке Дополнительные параметры выберите Пример существующих данных в разделе Источник данных:

  6. Выберите Создать, чтобы создать новую База данных SQL, которая является восстановленной копией

    AdventureWorksLT базы данных.

Развертывание базы данных из SQL Server

SSMS позволяет развертывать базу данных непосредственно в Azure SQL Database. В настоящее время этот метод не обеспечивает проверку данных, поэтому он предназначен для разработки и тестирования и не должен использоваться в рабочей среде.

Чтобы развернуть пример базы данных из SQL Server в базу данных Azure SQL, выполните следующие действия.

  1. Подключитесь к SQL Server в SSMS.

  2. Если вы еще не сделали этого, восстановите образец базы данных в SQL Server.

  3. Щелкните правой кнопкой мыши восстановленную базу данных в обозреватель объектов>Задачи>Развернуть базу данных в База данных SQL Microsoft Azure….

  4. Следуйте указаниям мастера, чтобы подключиться к базе данных Azure SQL и развернуть базу данных.

Создание скриптов

Вместо восстановления базы данных можно использовать скрипты для создания AdventureWorks баз данных независимо от их версии.

Приведенные ниже скрипты можно использовать для создания всей AdventureWorks базы данных:

  • AdventureWorks OLTP Scripts Zip
  • AdventureWorks DW Scripts Zip

Дополнительные сведения об использовании скриптов можно найти на сайте GitHub.

Дальнейшие действия

После восстановления примера базы данных воспользуйтесь следующими руководствами, чтобы приступить к работе с SQL Server:

  • Руководства по ядру СУБД SQL Server
  • Подключение и выполнение запросов с помощью SQL Server Management Studio (SSMS)
  • Подключение и выполнение запросов с помощью Azure Data Studio

Основы NoSQL: функции, типы и примеры

Базы данных NoSQL определяются как нетабличные базы данных, которые обрабатывают хранение данных иначе, чем реляционные таблицы. Типы баз данных NoSQL классифицируются в соответствии с моделью данных, а популярные типы включают документ, график, столбец и ключ-значение. В этой статье подробно описаны функции, типы и примеры NoSQL.

Содержание

  • Что такое NoSQL?
  • Особенности баз данных NoSQL
  • Типы базы данных NoSQL
  • Примеры NoSQL

Что такое NoSQL?

Базы данных NoSQL не являются табличными и обрабатывают хранение данных иначе, чем реляционные таблицы. Эти базы данных классифицируются в соответствии с моделью данных, а популярные типы включают документ, график, столбец и ключ-значение.

Нереляционная по своей природе, основная функция NoSQL заключается в предоставлении механизма для хранения и извлечения информации. Моделирование данных происходит с использованием средств, не включенных в табличные отношения, связанные с реляционными базами данных.

Самая ранняя форма баз данных NoSQL существовала в 1960-х годах. Однако тогда они не были известны как NoSQL; это прозвище возникло только после того, как такие базы данных приобрели популярность на рубеже тысячелетий.

Важнейшие преимущества NoSQL включают гибкие схемы и простоту масштабирования даже при работе с большим количеством пользователей и огромными объемами данных. Этот класс баз данных полезен в пространстве больших данных и для веб-приложений реального времени.

Термин «NoSQL» изначально мог означать «не SQL»; однако со временем он стал более широко восприниматься как «не только SQL». Это подчеркивает тот факт, что NoSQL поддерживает языки запросов, подобные SQL.

Ключевые особенности NoSQL включают в себя простой дизайн, плавную горизонтальную масштабируемость и детальный контроль доступности. Быстрые операции также являются преимуществом NoSQL, вызванным разницей в структурах данных по сравнению со значениями по умолчанию, используемыми в реляционных базах данных.

NoSQL иногда отказывается от согласованности в обмен на более высокую скорость, устойчивость к разделам и доступность. Эта гибкость структур данных NoSQL позволяет этим базам данных решать различные бизнес-задачи.

Хотя у NoSQL есть несколько преимуществ (которые мы обсудим в следующем разделе), у него есть и несколько недостатков. Например, базы данных NoSQL имеют узкую область применения, поскольку они в основном предназначены для хранения данных. Для таких приложений, как управление транзакциями, реляционные базы данных обычно являются лучшим выбором.

Помимо этого, отсутствие общепринятых бизнес-стандартов для NoSQL часто означает, что две независимые системы баз данных не равны. Это также может создать препятствия для управления более обширными базами данных NoSQL, проблема, которую не облегчает отсутствие хорошо известных и широко используемых инструментов режима графического интерфейса. Наконец, определенные системы баз данных NoSQL хранят данные в формате JSON, что приводит к созданию больших документов.

Подробнее: Что такое SQL? Определение, элементы, примеры и использование в 2022 году

Особенности баз данных NoSQL

Хотя реляционные базы данных по-прежнему используются для различных бизнес-функций, использование баз данных NoSQL становится все более популярным. Сегодня компании во всех отраслях промышленности полагаются на базы данных NoSQL для обработки своих облачных, веб-приложений и приложений для работы с большими данными в режиме реального времени.

Ключевые особенности баз данных NoSQL:

1. Совместимость с несколькими моделями данных

Реляционные базы данных обычно требуют, чтобы данные были помещены в табличную форму, прежде чем они смогут получить к ним доступ и проанализировать их. Они, как правило, негибки в обработке данных, требуя, чтобы информация была хорошо структурирована, прежде чем ее можно будет принять.

Это не ограничение в случае NoSQL, совместимость которого с несколькими моделями данных делает его очень гибким в отношении обработки данных. Он может принимать неструктурированные, полуструктурированные и структурированные данные с одинаковой скоростью и легкостью. Это особенно полезно, поскольку для конкретных приложений требуются определенные модели данных.

Базы данных NoSQL пользуются популярностью у архитекторов и разработчиков, поскольку они нацелены на быстрое и эффективное выполнение различных требований гибкой разработки. Поддерживая многочисленные модели данных, NoSQL позволяет использовать одни и те же данные в различных типах моделей данных без необходимости управления отдельными базами данных.

2. Повышенная масштабируемость и доступность

Реляционные базы данных, несомненно, масштабируемы. Однако их традиционная серверно-клиентская архитектура делает как горизонтальное, так и вертикальное масштабирование ресурсоемким процессом.

Напротив, решения NoSQL могут предлагать бессерверную одноранговую архитектуру с согласованными свойствами для всех узлов. Это обеспечивает упрощенную масштабируемость, что делает NoSQL легко адаптируемым для облачных приложений. Также повышается производительность, что обеспечивает более высокую скорость чтения и записи и непрерывную доступность.

Базы данных NoSQL также используют сегментирование для горизонтального масштабирования. В этом процессе данные разделяются и размещаются на нескольких машинах, чтобы сохранить их порядок. Высокая гибкость NoSQL позволяет эффективно обрабатывать огромные объемы данных.

Наконец, возможность автоматической репликации NoSQL также помогает обеспечить высокую доступность, поскольку решение отвечает репликацией в последнее известное согласованное состояние в случае любого сбоя.

3. Глобальное распространение данных

Передовые базы данных NoSQL могут обеспечить распространение данных в глобальном масштабе. Это достигается за счет нескольких облачных регионов и центров обработки данных для операций чтения и записи в нескольких местах.

Это контрастирует с реляционными базами данных, которые обычно полагаются на централизованные приложения, зависящие от местоположения, для операций чтения и записи. Распределяя несколько копий данных, чтобы гарантировать, что информация находится как можно ближе к тому месту, где она должна быть, глобально распределенные базы данных NoSQL обеспечивают минимальное время ожидания.

4. Минимальное время простоя

Наконец, базы данных NoSQL надежны и имеют минимальное время простоя. Непрерывность бизнеса поддерживается за счет бессерверной архитектуры и создания нескольких копий данных, которые должны храниться на узлах. В случае неисправности узла другой узел предоставит доступ к своей копии данных.

Может ли NoSQL полностью заменить реляционные базы данных?

Одним словом, нет. NoSQL лучше подходит для конкретных случаев использования, тогда как реляционные базы данных хорошо подходят для других. Выбор зависит от конкретных потребностей принимающей организации. В некоторых случаях предприятия могут даже развернуть оба типа баз данных вместе, поскольку эти решения способны дополнять друг друга.

Пользователи, имеющие дело с несколькими типами данных одновременно, обычно предпочитают NoSQL. Это решение хорошо подходит для создания мощных облачных и веб-приложений для широко рассредоточенной и быстро растущей аудитории. Его гибкость, многомодальность, масштабируемость, доступность и высокая степень распространения делают NoSQL идеальным для таких приложений.

Узнать больше: Что такое нейронная сеть? Определение, работа, типы и приложения в 2022 году

Типы баз данных NoSQL

Базы данных NoSQL бывают пяти основных вариантов, каждый из которых имеет свои преимущества и ограничения. Не существует «идеального» варианта; предприятия должны выбирать типы баз данных в зависимости от потребностей своего бизнеса.

Типы баз данных NoSQL:

1.

Пара «ключ-значение»

В этом типе базы данных NoSQL, как следует из названия, информация хранится в виде ключа и значения. Например, пара ключ-значение может состоять из ключа «Город» со связанным значением «Чикаго».

Хранение данных происходит в виде хеш-таблицы с уникальными ключами. Значения могут храниться в нескольких форматах, включая строку, JSON или BLOB. Этот вариант предназначен для обработки больших объемов данных.

Разработчики часто полагаются на ключ-значение NoSQL для хранения данных без схемы. Компании используют эту простую базу данных NoSQL для таких приложений, как словари, коллекции и ассоциативные массивы. Часто встречающееся использование пары «ключ-значение» — это корзины покупок на веб-сайтах электронной коммерции.

Пара «ключ-значение» NoSQL концептуально основан на хеш-таблицах, использующих уникальный ключ и указатель на определенный элемент данных. Хранилище «ключ-значение» может включать в себя совершенно новые наборы пар «ключ-значение», захваченные как объекты. Однако, несмотря на самый простой процесс реализации, он неэффективен для запроса или обновления частичных значений.

Решения NoSQL типа «ключ-значение» включают Dynamo, Redis, Riak, Tokyo Cabinet/Tyrant, Voldemort, Amazon SimpleDB и Oracle BDB.

2. Столбец

Базы данных NoSQL на основе столбцов работают со столбцами, причем каждый столбец обрабатывается независимо. Из-за наличия готовых данных в виде столбца этот тип базы данных предпочтителен для высокопроизводительной доставки в случаях, связанных с запросами агрегирования, такими как COUNT, SUM, MIN и AVG.

Предприятия используют столбцовые базы данных NoSQL для хранения и обработки больших объемов данных, распределенных по множеству компьютеров. Непрерывное хранение значений в одностолбцовых базах данных является важной особенностью этого типа баз данных.

Расположение столбцов происходит на основе семейства столбцов, и хотя в этом типе NoSQL существуют ключи, они указывают на несколько столбцов. Такие базы данных в основном используются для управления такими приложениями, как бизнес-аналитика, хранилища данных, каталоги библиотечных карт и CRM.

Примеры баз данных NoSQL на основе столбцов включают Cassandra, HBase и Hypertable.

3. Документ

В документно-ориентированной базе данных NoSQL хранение и извлечение данных происходит в формате пары ключ-значение. Однако значения сохраняются в форме документа в формате JSON или XML. База данных понимает значения и позволяет более эффективно запрашивать их.

Документ Базы данных NoSQL хранят данные, такие как объекты JSON. Пользователям не нужно определять данные, что повышает гибкость. Приложения документо-ориентированных баз данных NoSQL включают платформы для ведения блогов, системы CMS, электронную коммерцию и аналитику в реальном времени.

На самом поверхностном уровне в этой модели NoSQL используются документы с версиями, представляющие собой наборы баз данных «ключ-значение». Такие форматы, как JSON, используются для хранения этих полуструктурированных документов.

По сути, документо-ориентированные базы данных NoSQL представляют собой следующий уровень баз данных типа «ключ-значение», позволяющий каждому ключу иметь связанное вложенное значение. Однако этот тип базы данных не идеален для сложных транзакций, требующих нескольких запросов или операций с различными агрегатными структурами.

Давайте посмотрим на пример этого типа базы данных в действии. В реляционной базе данных набор статей из исследовательских журналов будет разделен на текст в одной таблице, информацию об исследователях в другой и, возможно, цитаты, используемые в каждой статье, в третьей. Однако в базе данных NoSQL, ориентированной на документы, вся статья и все связанные с ней данные будут храниться как единый объект. Это уменьшает сложности, связанные с операциями с данными.

Документо-ориентированные решения баз данных NoSQL включают MongoDB, CouchDB, Riak, Amazon SimpleDB и Lotus Notes.

4. График

Базы данных NoSQL графического типа хранят сущности вместе с отношениями между ними. Каждый объект рассматривается как узел во время хранения, а отношения сохраняются как ребра. Ребро устанавливает отношения между узлами. Каждому узлу и ребру присваивается отдельный идентификатор.

В то время как слабосвязанные таблицы являются жизненно важным аспектом реляционных баз данных, графовые базы данных NoSQL являются мультиреляционными. Здесь установление взаимосвязей является быстрым процессом, поскольку данные уже имеются и их не нужно вычислять. Этот тип базы данных в основном используется для таких приложений, как логистика, социальные сети и анализ пространственных данных.

Данной модели базы данных не мешают недостатки, связанные с таблицами строк и столбцов и негибкой структурой SQL. Вместо этого он использует гибкую графовую модель, которую можно масштабировать в различных системах.

Двумя компонентами баз данных NoSQL типа Graph являются узел и край. Каждый узел представляет собой сущность, например, людей в приложении социальной сети. С другой стороны, край — это отношения между сущностями. Каждое отношение имеет свои свойства и обычно изображается линией. Ребро обычно имеет направление; например, стрелка указывает на превосходство в иерархии организации.

Крупномасштабное развертывание графа NoSQL может значительно усложниться из-за множества типов сущностей и взаимосвязей. Решения для баз данных NoSQL на основе графов включают Neo4J, Infinite Graph и FlockDB.

5. Многомодельные

Наконец, многомодельные базы данных NoSQL созданы для обработки множества моделей данных в рамках одной интегрированной серверной части. Обычно системы управления базами данных поддерживают одну модель данных; однако базы данных с несколькими моделями могут хранить, запрашивать и индексировать данные из нескольких моделей.

Пользователи полагаются на базы данных с несколькими моделями из-за преимуществ моделирования, связанных с многоязычным постоянством, без необходимости комбинировать различные модели. Эта гибкость позволяет хранить данные различными способами, что приводит к более быстрому Agile-программированию и минимизации избыточности данных.

Ключевой особенностью мультимодельных баз данных является преобразование данных между форматами; например, можно быстро преобразовать данные, хранящиеся в формате JSON, в XML. Другие преимущества мультимодельных баз данных включают непротиворечивость данных между моделями благодаря общему бэкэнду и соответствие требованиям ACID, что обеспечивает более высокую отказоустойчивость.

Примеры мультимодельных решений для баз данных NoSQL включают OrientDB, ArangoDB и MarkLogic Server. Этот тип базы данных NoSQL хорошо подходит для сложных проектов, требующих нескольких представлений данных.

Узнать больше: Что такое глубокое обучение? Определение, методы и варианты использования

Примеры NoSQL

В предыдущем разделе мы уже рассмотрели различные решения NoSQL. Теперь мы подробно рассмотрим примеры NoSQL.

1. MongoDB

MongoDB — одна из передовых систем NoSQL с открытым исходным кодом. Это документно-ориентированная база данных, которая использует динамические схемы для хранения документов в формате JSON. Это решение для базы данных имеет гибкую модель данных, позволяющую пользователям хранить неструктурированные данные. Пользователи также могут получить доступ к полной поддержке индексации и репликации через интуитивно понятный API.

Популярность MongoDB среди разработчиков обусловлена ​​ее гибкой моделью данных и интуитивно понятным API. Другие ключевые особенности этого решения включают в себя:

  • Специальные запросы: Поддержка запросов диапазона, полей и регулярных выражений, которые могут возвращать полные документы, определенные поля из внутренних документов и даже случайные выборки результатов.
  • Репликация: Высокая доступность достигается за счет наборов реплик, включающих несколько копий данных. Первичная реплика обрабатывает записи, а любая реплика может обслуживать запросы на чтение. В случае сбоя первичной реплики вторичная реплика берет на себя роль первичной реплики.
  • Индексирование: Поддержка различных типов индексов, включая однополевое, многоключевое (массив), составное (несколько полей), геопространственное, хэшированное и текстовое. Поля документа можно индексировать с использованием как первичных, так и вторичных индексов.

2. Apache CouchDB

Эта веб-ориентированная база данных NoSQL имеет открытый исходный код и хранит документы в формате обмена данными JSON. CouchDB API основан на HTTP, а решение использует JavaScript для индексации, преобразования и объединения документов. В отличие от реляционных баз данных, он использует модель данных без схемы, чтобы упростить управление записями между конечными точками.

CouchDB поддерживается активным сообществом разработчиков, которое постоянно работает над тем, чтобы упростить его использование и обеспечить ориентированность на Интернет. Кроме того, его природа с открытым исходным кодом сводит к минимуму вероятность «привязки к поставщику», что не наблюдается в случае проприетарных решений NoSQL.

CouchDB можно использовать бесплатно и быстро интегрировать в существующую инфраструктуру управления данными. Расширение пользовательского контроля также означает большую гибкость и применимость для различных бизнес-потребностей; решение оптимизировано для хранения документов общего назначения, эффективной синхронизации данных и даже для настройки в автономном режиме. Организации полагаются на CouchDB для создания масштабируемой, надежной и долговечной инфраструктуры.

3. База данных Oracle NoSQL

Эта проприетарная база данных NoSQL поддерживает модели данных «ключ-значение» и таблицы JSON и предназначена для работы как локально, так и в облаке. Разработчики используют Oracle NoSQL Database Cloud Service для создания приложений с использованием моделей данных столбцов, документов и ключей-значений.

Ключевые особенности базы данных Oracle NoSQL включают:

  • Обеспечение предсказуемого времени отклика в пределах миллисекунд и высокая доступность благодаря надежной репликации данных.
  • Поддержка режимов предоставления ресурсов и ресурсов по запросу.
  • транзакций ACID, комплексная безопасность, низкие цены с оплатой по факту использования и бессерверное масштабирование.
  • Упрощенный доступ через удобный интерфейс прикладного программирования (API).
  • Широкая поддержка моделей данных для различных бизнес-требований.
  • Полная совместимость с локальной базой данных Oracle NoSQL.
  • Поддержка современных языков разработки, позволяющая пользователям получать программный доступ к базам данных NoSQL с помощью SDK для Python, Java, Spring, Node.JS, Go и .NET, а также прямой доступ через RESTful API.
  • Выполнение приложений и хранение данных в облачных и локальных службах без риска привязки к поставщику.
  • Интеграция средств разработки позволяет командам разработчиков использовать предпочитаемые интегрированные среды разработки, такие как IntelliJ или Eclipse, для запросов к облачным службам NoSQL с помощью готовых подключаемых модулей.
  • Расширенное индексирование в JSON позволяет пользователям повысить производительность запросов, создавая индекс для любого поля JSON на любом уровне иерархии документа.
  • Поддержка встроенной аналитики
  • позволяет разработчикам анализировать данные NoSQL в исходном виде, включая параллельную масштабируемость и запросы между коллекциями, без необходимости перемещения данных.

4. Riak

Созданная Basho Technologies, эта база данных NoSQL с хранилищем ключей и значений имеет открытый исходный код и написана на Erlang. Он имеет автоматическое распределение данных и встроенную отказоустойчивую репликацию, что отличает его производительность от некоторых других решений в этой области.

Это решение для базы данных NoSQL масштабируется через Интернет и основано на системе баз данных Dynamo. Он высокораспределенный, масштабируемый и надежный в различных бизнес-средах. Решение создано для Интернета, мобильных устройств и облака. Помимо бесплатной версии с открытым исходным кодом, у Riak есть коммерческая версия для корпоративного использования.

Отказоустойчивость Riak обусловлена ​​его высоким распределением по нескольким узлам и внедрением без мастера, что помогает избежать единой точки отказа. Он идеально подходит для распределенных облачных архитектур данных и приложений чтения и записи большого объема. Пользователи обычно предпочитают Riak для создания облачных файловых систем.

5. Объективность InfiniteGraph

InfiniteGraph — это узкоспециализированная графовая база данных, ориентированная на графовые модели данных. Он реализован на Java и идеально подходит для выявления скрытых тенденций в массивных, сложных и тесно связанных наборах данных. Это решение для базы данных NoSQL распространяется по своей природе и реализовано на C++ и Java.

InfiniteGraph является масштабируемым, кросс-платформенным, облачным и созданным для работы с высокими уровнями пропускной способности. Он способен быстро и эффективно выполнять запросы, которые в противном случае было бы трудно выполнить, например, поиск всех путей или кратчайшего пути, соединяющего два элемента.

InfiniteGraph — это предпочтительное решение NoSQL для служб и приложений, связанных с решением задач с графами в бизнес-среде. Его язык запросов «DO» поддерживает сложные графы и запросы на основе значений. Помимо графовых баз данных, он также может обрабатывать сложные объектные запросы. Это решение широко используется в отраслевых вертикалях, включая управление, здравоохранение, телекоммуникации, кибербезопасность, финансы, производство и сети.

Узнать больше: Что такое компьютерное зрение? Значение, примеры и приложения в 2022 году

Выводы

Реляционные базы данных широко используются сегодня из-за их согласованности. Однако они не всегда являются идеальным решением для обеспечения высокой производительности, особенно для приложений, которые часто используют для хранения и обработки данных в больших масштабах. Высокая производительность, простота доступа и высокая масштабируемость — основные причины растущей популярности баз данных NoSQL.

Однако NoSQL — это надежное решение, которое значительно расширяет существующие стандарты баз данных; это не универсальная замена реляционным базам данных. Он обменивает согласованность и надежность на масштабируемость и производительность, что делает его специализированным решением, на которое может положиться относительно ограниченное число приложений.

Тем не менее, это передовое решение для баз данных представлено в нескольких типах и поддерживается несколькими популярными решениями, разработанными экспертами и используемыми во многих отраслях.

Помогла ли вам эта статья получить новые сведения о NoSQL? Присоединяйтесь к обсуждению на Facebook Открывает новое окно