Дизайн базы данных

Типы баз данных

• Реляционные системы управления базами данных (RDBMS):

  Реляционная база данных использует строки и столбцы в таблицах для хранения и организации данных, которые можно эффективно извлекать, обновлять и управлять. Реляционные базы данных обеспечивают гибкий и структурированный подход к обработке больших объемов информации, гарантируя целостность и согласованность данных. Oracle, MySQL, Microsoft SQL Server и PostgreSQL — это некоторые примеры баз данных, использующих этот метод.

• Распределенная система управления базами данных (DDBMS):

  Распределенная база данных представляет собой набор взаимосвязанных баз данных, распределенных по различным компьютерным системам, которые обеспечивают общий доступ к данным и обмен информацией между пользователями. Она обеспечивает эффективную обработку данных, предоставляя надежную и доступную информацию из различных мест, одновременно гарантируя согласованность и целостность. Примером распределенной базы данных является Apache Ignite, которая предлагает возможности распределенной базы данных в оперативной памяти для приложений реального времени.

• База данных NoSQL:

  Базы данных NoSQL предназначены для обработки больших объемов структурированных и полуструктурированных данных, предоставляя высокую доступность, масштабируемость и отказоустойчивость. В отличие от традиционных реляционных систем управления базами данных (RDBMS), базы данных NoSQL используют гибкие модели данных, которые поддерживают различные механизмы хранения и извлечения, такие как пары ключ-значение, документы, графы или хранилища с широкими столбцами. Примерами являются MongoDB, Apache Cassandra и Redis.

• Объектно-ориентированная система управления базами данных (OODBMS):

  Объектно-ориентированная система управления базами данных (OODBMS) интегрирует системы управления базами данных с возможностями языка программирования, чтобы обеспечить единую модель для хранения и манипулирования сложными объектами. Она сочетает в себе преимущества объектно-ориентированного программирования, такие как инкапсуляция, наследование и полиморфизм, с традиционными функциями баз данных, такими как сохранение данных, управление транзакциями и обработка запросов. Примером OODBMS является db4o, который позволяет разработчикам легко интегрировать объектные базы данных в свои приложения.

Функции и возможности

Основная цель базы данных — хранить данные и извлекать их при необходимости. Всякий раз, когда системе требуется обратиться к конкретному фрагменту информации, система управления базами данных может быстро и эффективно его получить. Ниже приведены некоторые функции систем баз данных:

• Контролируемое избыточность данных: Это означает, что данные хранятся в базе данных точно и согласованно без дубликатов. Когда нет необходимости в дублирующих копиях одних и тех же данных, может возникнуть избыточность. Хорошая система управления базами данных должна исключать избыточные данные и гарантировать, что информация хранится только в одном месте.
• Целостность и точность данных: Согласно определению базы данных, это набор данных, который является точным и согласованным. Качество базы данных основано на точности и достоверности ее данных, которые определяются ее целостностью. Целостность — это гарантия системы управления базами данных, что информация точна и согласованна.
• Безопасность данных: Если целостность данных должна быть сохранена, то база данных должна быть защищена от несанкционированного доступа. Это означает, что доступ к данным должны иметь только те, кому это необходимо для выполнения определенных задач, и должны быть реализованы меры безопасности, чтобы гарантировать, что они не будут использоваться не по назначению.
• Абстракция данных и независимость: Основная цель абстракции данных — скрыть, как хранятся данные. Это упрощает работу приложений с более высокоуровневыми структурами данных, а не с деталями о том, как данные организованы и представлены в памяти.
• Улучшенный доступ к данным: Хорошо спроектированная база данных обеспечивает быстрый и простой доступ к важным данным организации с помощью фильтрации, сортировки и поиска. Базы данных также имеют встроенные функции, которые позволяют анализировать и обрабатывать данные по мере необходимости.
• Управление данными: Это означает хранение, организацию и извлечение данных быстро, когда они требуются. Хорошая система управления базами данных позволит пользователям эффективно управлять данными, сводя к минимуму время, затрачиваемое на поиск информации.

Сценарии использования проектирования базы данных

Проектировщики баз данных начинают с тщательного планирования организации базы данных перед ее созданием. Цель состоит в том, чтобы убедиться, что она работает хорошо и хранит информацию правильно. Таким образом, любым менеджерам баз данных или разработчикам, которые придут после, будет легче получить доступ к данным и поддерживать их. Эффективное проектирование базы данных имеет решающее значение в различных отраслях промышленности и приложениях, поскольку оно напрямую влияет на целостность и производительность данных. Вот некоторые типичные варианты использования:

• Бизнес-приложения:

  Проектирование базы данных полезно при создании бизнес-программ, которые помогают компаниям в повседневной работе. Базы данных отслеживают такие важные вещи, как заказы клиентов, транзакции продаж, уровни запасов на складе и записи сотрудников. Хорошее проектирование базы данных гарантирует правильное хранение данных. Необходимые данные можно быстро получить, когда это требуется, чтобы генерировать отчеты. Организации могут принимать решения на основе точных данных. Эффективное проектирование базы данных способствует успеху бизнес-приложений, имеющих решающее значение для эффективности компании.

• Системы управления контентом (CMS):

  Веб-сайты используют базы данных для хранения созданного контента. Публикации, написанные авторами, комментарии, оставленные посетителями, профили пользователей и все данные, необходимые для динамичного сайта, хранятся в базе данных. Хорошо спроектированная база данных организует эту информацию. Она позволяет правильно извлекать контент, когда люди запрашивают его через свои браузеры. Это гарантирует быструю загрузку страниц и точное отображение правильной информации. Хорошее проектирование базы данных CMS помогает эффективно управлять контентом веб-сайта.

• Хранилища данных:

  При планировании большого хранилища данных, которое содержит много информации из разных источников, важно хорошо спроектировать базу данных. Тщательно продуманная структура базы данных гарантирует, что данные хранятся согласованно и могут быть эффективно извлечены для отчетности и анализа. Хорошее проектирование помогает интегрировать данные из различных систем, чтобы анализировать точные, полные записи. Это позволяет организациям принимать обоснованные решения на основе качественной бизнес-аналитики.

• Системы здравоохранения:

  Базы данных предназначены для сбора и хранения важной информации о пациентах. Это может включать в себя медицинскую историю человека, результаты анализов, планы лечения и планирование приемов. Хорошо структурированная база данных позволяет медицинским работникам эффективно извлекать и управлять данными всех пациентов. Эффективное проектирование базы данных гарантирует поддержание высокого стандарта медицинского обслуживания.

• Управление взаимоотношениями с клиентами (CRM):

  Система CRM полагается на хорошо спроектированную базу данных для отслеживания и управления взаимодействием с клиентами. База данных должна фиксировать важные данные о клиентах, такие как их контактные данные, историю общения и возможности продаж. Это позволит получить сохраненную информацию, к которой можно получить доступ, чтобы предоставлять клиентам персонализированное обслуживание. База данных CRM позволяет организациям выстраивать более крепкие отношения со своими клиентами.

• Торговые веб-сайты:

  Хорошо спроектированные базы данных улучшают онлайн-покупки для клиентов. Базы данных отслеживают данные о доступных продуктах, включая их описания, цены и наличие на складе. Базы данных также хранят данные учетных записей клиентов, историю заказов и платежную информацию. Когда пользователь ищет продукт или пытается совершить покупку, эффективно спроектированная база данных позволяет быстро получить соответствующие данные. Это гарантирует, что транзакции обрабатываются и заказы выполняются без задержек.

Как выбрать правильное проектирование базы данных

Проектирование базы данных означает точное определение цели, для которой создается база данных, и создание подробной диаграммы, которая показывает все данные, которые будут храниться в базе данных, и отношения между данными.

Выбор базы данных зависит от многих факторов.

• Бюджет: Некоторые базы данных должны оплачиваться, в то время как другие являются открытым исходным кодом и бесплатны. Коммерческие базы данных могут иметь больше ресурсов для профессиональной помощи и поддержки, но базы данных с открытым исходным кодом могут иметь поддержку сообщества.
• Масштабируемость: Независимо от того, является ли организация небольшой, средней или крупной, следует учитывать, сколько данных организации необходимо хранить сейчас и в будущем. Например, для более крупных организаций может подойти такая база данных, как MySQL, но для стартапов MS-SQL на данный момент может быть достаточно.
• Сложность: Для простых приложений достаточно одного файла базы данных, но многопользовательские системы с одновременным доступом к данным требуют более сложных систем управления базами данных (СУБД).
• Доступность: Выбор между облачной или локальной базой данных зависит от многих факторов, в том числе от того, какие пользователи должны иметь доступ к данным и где.
• Безопасность: Предприятия в определенных отраслях, таких как здравоохранение и финансы, имеют более строгие требования к соответствию, которые требуют более продвинутой безопасности баз данных.
• Конкретные потребности: Определенные базы данных имеют функции, которые соответствуют конкретным потребностям. Например, базы данных документов хорошо работают для веб-приложений, в то время как базы данных временных рядов лучше подходят для приложений IoT.
• Функции: Базы данных имеют разные возможности масштабирования, аналитики и обработки в реальном времени, которые влияют на выбор.
• Производительность: Интеграция новой базы данных в существующий рабочий процесс повлияет на эффективность задач команды, поэтому скорость и простота использования базы данных имеют важное значение. База данных также должна быть удобной для программистов.
• Стоимость базы данных: Общую стоимость владения следует тщательно изучить. Некоторые более дешевые базы данных значительно дороже для дополнительной памяти, процессоров и лицензий на доступ клиентов.

Проектирование базы данных Q&A

Q1: В чем разница между базой данных и системой управления базами данных?

A1: База данных хранит огромные объемы информации, а система управления базами данных предоставляет инструменты для управления, доступа и манипулирования данными в базе данных. СУБД выступает в роли моста между пользователями и базой данных.

Q2: Какова цель проектирования базы данных?

A2: Цели проектирования базы данных заключаются в том, чтобы четко определить информационные потребности, создать план для реализации, обеспечить целостность и согласованность данных, обеспечить удобный интерфейс и оптимизировать производительность базы данных.

Q3: С какими проблемами сталкиваются при проектировании базы данных?

A3: Некоторые проблемы заключаются в понимании и точном представлении требований к данным, обеспечении целостности и согласованности данных, проектировании удобного интерфейса и оптимизации производительности. Сочетание этих потребностей требует тщательного рассмотрения и планирования.