База данных субд access

Виды СУБД

Познакомимся с новым понятием — СУБД, системой управления базой данных.

Сергей Кузнецов в книге «Основы баз данных» описал СУБД как комплекс программ, позволяющих создать базу данных (БД) и манипулировать данными (вставлять, обновлять, удалять и выбирать). Система обеспечивает безопасность, надёжность хранения и целостность данных, а также предоставляет средства для администрирования БД.

Получается что, СУБД — это SQL плюс комплекс программного обеспечения. Очень часто базы данных путают с системой управления базой данных. Это нормально: понятия неразрывны, сама по себе БД без системы управления мало чем отличается от текстового файла со строчками

Важно не только хранить данные, но и управлять ими. СУБД применяются везде, где нужно структурировано хранить данные — от простого блога до проектов Data Science

Есть много популярных СУБД, рассмотрим несколько из них. 

Вернёмся к SQL

Если читателю показалось, что мы ушли в сторону от SQL, так оно и есть. Но очень трудно понять, что такое SQL, не зная, с чем он работает.

Выходит, что SQL — это язык программирования, необходимый для написания команд к БД, после выполнения которых она вернёт результат. Результат будет зависеть от команды, написанной на SQL. Как в любом другом языке программирования, в SQL есть операторы для работы с данными, из которых складываются команды. Операторы распределены по четырём языкам:

• DDL — Data Definition Language;
• DML — Data Manipulation Language;
• DCL — Data Control Language;
• TCL — Transaction Control Language.

Обзор самых популярных СУБД

Самыми популярными при решении задач Data Mining являются СУБД:

• MySQL — реляционная СУБД, имеющая открытый исходный код, позволяющая поддерживать табличные БД  с простой структурой и сложными условиями запросов. Она отличается гибкостью и высокой скоростью обработки информации, простотой интерфейса и способностью синхронизации с другими БД и используется для построения прогностических моделей в e-commerce, IT и финтехе (то есть в сферах, где наиболее активно применяется Data Mining);

• Microsoft SQL Server. Эта фирменная разработка Microsoft, подходящая к установке в ОС Windows и Linux. Ее характеризуют простой интерфейс, надежность сохранности данных и совместимость с с различными программными продуктами Windows. В интеллектуальном анализе данных эти СУБД используются главным образом для обработки данных из Microsoft Excel;

• Oracle — объектно-реляционная СУБД с простой установкой и первоначальной настройкой, с возможностью расширения функционала. Ей присущи высокие надежность, практичность и быстродействие. В частности, в Data Mining для e-commerce эта СУБД позволяет решать задачи определения эффективности различных видов продаж и построения моделей потребностей клиентов в зависимости от ситуации на рынках;

• PostgreSQL — объектно-реляционная СУБД, предназначенная для работы с базами данных различных сайтов и web-сервисов. Она подходит практически ко всем популярным платформам и используется в облачных сервисах.

Обучиться работе с перечисленными СУБД все желающие смогут, пройдя курс профессиональной переподготовки по программе «Инструментальные средства бизнес-аналитики», которую проводит ВШБИ НИУ ВШЭ. Записаться на обучение по данному курсу можно на нашем сайте.

Список литературы по теме:

1. Когаловский М.Р. Энциклопедия технологий баз данных. — М.: Финансы и статистика, 2002. — 800 с.
2. Кузнецов С. Д. Основы баз данных. — 2-е изд. — М.: Интернет-университет информационных технологий; БИНОМ. Лаборатория знаний, 2007. — 484 с. Дейт К. Дж. Введение в системы баз данных = Introduction to Database Systems. — 8-е изд. — М.: Вильямс, 2005. — 1328 с. Коннолли Т., Бегг К. Базы данных. Проектирование, реализация и сопровождение. Теория и практика = Database Systems: A Practical Approach to Design, Implementation, and Management. — 3-е изд. — М.: Вильямс, 2003. — 1436 с.
3. Гарсиа-Молина Г., Ульман Дж., Уидом Дж. Системы баз данных. Полный курс = Database Systems: The Complete Book. — Вильямс, 2003. — 1088 с. C. J. Date Date on Database: Writings 2000–2006. — Apress, 2006. — 566 с.

PostgreSQL

PostgreSQL является еще одним выдающимся решением с открытым исходным кодом, работающим во всех основных операционных системах, включая Linux, UNIX (AIX, BSD, HP-UX, SGI IRIX, Mac OS X, Solaris, Tru64) и Windows. PostgreSQL полностью отвечает принципам ACID (атомарность, согласованность, изолированность, устойчивость).

Достоинства

• Возможность создания пользовательских типов данных и методов запросов;
• Среда разработки баз данных выполняет хранимые процедуры более чем на десятке языков программирования: Java, Perl, Python, Ruby, Tcl, C/C ++ и собственный PL/pgSQL;
• GiST (система обобщенного поиска): объединяет различные алгоритмы сортировки и поиска: B-дерево, B+-дерево, R-дерево, деревья частичных сумм и ранжированные B+ -деревья;
• Возможность создания для большего параллелизма без изменения кода Postgres, например, CitusDB.

Недостатки

• Система MVCC требует регулярной «чистки»: проблемы в средах с высокой скоростью транзакций;
• Разработка осуществляется обширным сообществом: слишком много усилий для улучшений.

Данные

В контексте баз данных под данными понимают набор значений, который собирается в строки и столбцы, тем самым представляя таблицу. Представим, что у нас есть каталог мебельного магазина. Нам нужно сохранить все данные из раздела «Шкафы» этого каталога в таблицу. Мы решили, что все шкафы отличаются друг от друга характеристиками:

• название производителя;
• название модели;
• высота;
• длина;
• цвет;
• количество дверей.

Составим таблицу и вобьём в неё выдуманные данные.

У нас есть таблица с данными. Столбцами мы показываем, как они будут храниться. В примере я указал, что мы будем хранить информацию в структуре: производитель, модель, высота, длина, цвет, количество дверей. Иными словами, я создал структуру таблицы.

Добавляя в таблицу строки, я вводил в неё данные, ориентируясь на структуру, заданную в столбцах. Чем больше строк, тем больше данных. Чем больше столбцов, тем подробнее будут эти данные.

Ещё есть такое понятие, как «значение» — это пересечение столбца и строки. Например, у последней строки в столбце «Цвет» написано «хаки». Здесь «хаки» — значение. Если мы начнём группировать таблицы и добавим возможность манипулирования ими, то получим базу данных.

Microsoft SQL Server

Мне нравится26Не нравится24

Microsoft SQL Server – это система управления реляционными базами данных, разработанная компанией Microsoft. Ее активно используют в корпоративном секторе, особенно в крупных компаниях. И это не просто СУБД – это целый комплекс приложений, позволяющий не только хранить и модифицировать данные, но еще и анализировать их, осуществлять безопасность этих данных и многое другое.

По результатам опросов компании РУССОФТ, именно Microsoft SQL Server чаще всего используют софтверные организации.

В остальных рейтингах Microsoft SQL Server уверенно занимает третью строчку, поэтому данной СУБД мы отдаем вторую строчку нашего рейтинга.

Требования к проектированию БД

О видах и особенностях реляционных БД мы уже поговорили. Теперь давайте подробнее обсудим сложности их проектирования. В данном случае этот процесс начинается с постановки задач, исходя из нужных требований, особенностей использования, недостатков либо достоинств той либо иной системы управления. В случае с СУБД MySQL необходимо правильно составить общую структуру.

Требования обычно следующие:
1. База данных должна быть относительно простой в плане обработки информации.
2. Она должна быть максимально компактной и неизбыточной настолько, насколько это возможно без ущерба для функциональности.

Возможны и другие требования, причём нередко они противоречат друг другу

Именно поэтому важно найти оптимальный баланс с точки зрения архитектуры, учитывая назначение конечного продукта

Так как проектирование — важнейший процесс, им занимается проектировщик. Обычно к работе привлекают профессиональных администраторов серверов либо архитекторов БД, имеющих большой практический опыт. Нужно четко понимать, что проектируется и какие результаты должны получиться на выходе. Это бывает непросто, так как, если речь идёт о серьёзных проектах, готовая структура может включать в себя десятки и сотни таблиц, которые бывают связаны друг с другом как простыми, так и замысловатыми способами.

Результат проектирования — диаграмма или схема. Это подробное схематическое описание, в котором указываются, какие данные будут храниться, сколько столбцов в таблице, тип столбцов в таблице, как связаны таблицы между собой и многое другое. При правильном и грамотном проектировании система будет работать стабильно и без сбоев. В обратном случае ожидайте проблем, так как нет ничего хуже, чем ошибиться на этапе построения архитектуры проекта.

Если вы хотите овладеть базами данных на высоком профессиональном уровне, записывайтесь на соответствующий курс в OTUS. Практикующие эксперты научат вас особенностям управления БД и тому, как эффективно взаимодействовать с любой реляционной СУБД, используя для этого язык структурированных запросов SQL.

Иерархическая база данных, структура иерархических данных

Когда речь идёт о хранении иерархических данных, каждый объект хранит информацию в виде определенной сущности, и у каждой сущности могут быть родительские и дочерние элементы, а у дочерних, в свою очередь, тоже могут быть дочерние элементы. Таким образом, можно сказать, что это данные, которые подлежат строгой иерархии (представьте себе своеобразное дерево).

Простой пример иерархических данных — документ в формате XML либо файловая система компьютера.

Нельзя не упомянуть и то, что базы данных этого вида оптимизированы под чтение информации. При такой структуре данные можно быстро выбирать из нужной области, отдавая запрашиваемую информацию пользователям. Например, компьютер легко работает с конкретной папкой либо файлом, которые, по сути, можно назвать объектами структуры иерархических данных. Но когда нужно перебрать всю информацию, это может занять время (если вернуться к вышеописанному примеру, то проверка антивирусом всех уголков нашего компьютера выполняется не так быстро, как хотелось бы).

На рисунке представлена классическая структура иерархической базы данных. Вверху находится родитель (его ещё называют корневым элементом), ниже размещены дочерние элементы. Элементы с данными, находящиеся на одном уровне, можно назвать братьями либо соседними элементами. БД данной категории бывают с разным количеством уровней и разной степени вложенности.

Реляционные базы данных

Реляционная модель базы данных состоит из трех частей:Структурная часть – описывает, какие объекты рассматриваются реляционной моделью. Реляционная база данных состоит из набора отношений. Схемой реляционной базы данных называется набор заголовков отношений, входящих в базу данных.Целостная часть – описывает ограничения специального вида, которые должны выполняться для любых отношений в любых реляционных базах данных. Это целостность сущностей и целостность внешних ключей.Манипуляционная часть – описывает два эквивалентных способа манипулирования реляционными данными – реляционную алгебру и реляционное исчисление.

Термины реляционных баз данных.

Встраиваемые

Встраиваемая система управления базой данных — это система, которая может быть связана с клиентским приложением таким образом, чтобы приложение и СУБД работали в едином адресном пространстве. Вместе со встроенной базой данных приложение может быть развернуто как единая программа, которая функциональна, эффективна и автономна. Благодаря связыванию приложения с базой данных, прикладная система выигрывает от снижения общей сложности и уменьшения затрат на администрирование. Во многих случаях встраиваемая система управления базой данных — самый подходящий вариант для систем с ограниченными ресурсами. Однако, встраиваемые СУБД зачастую подходят лишь для решения задач узкой спецификации.

Достоинства реляционных баз

• Имеют простую структуру, которая подходит к большинству типов данных.
• Используют SQL, который широко распространен и по умолчанию поддерживает операции объединения.
• Позволяют быстро обновлять данные. Вся БД хранится на одном компьютере, а отношения между записями используются как указатели, то есть вы можете обновить одну запись — и все связанные с ней записи немедленно обновятся.
• Реляционные БД также поддерживают атомарные транзакции. Что это? Предположим, я хочу перевести X долларов от Алисы к Бобу. Я хочу осуществить 3 действия: уменьшить баланс Алисы на X, увеличить баланс Боба на X и задокументировать транзакцию. Я могу назначить эти действия атомарной единицей БД — или произойдут все действия, или ни одно. Это защищает от ошибок при сбоях.

BDB (BerkeleyDB)

Таблицы типа BDB обслуживаются транзакционным обработчиком Berkeley DB, разработанным компанией Sleepycat. При создании таблиц данного типа формируются два файла: первый с расширением frm, в котором определяется структура базы данных, а второй с расширением db, в котором размещаются данные и индексы.

Особенности типа BDB:

• Для каждой таблицы ведется журнал. Это позволяет значительно повысить устойчивость базы и увеличить вероятность успешного восстановления после сбоя.
• Таблицы BDB хранятся в виде бинарных деревьев. Такое представление замедляет сканирование таблицы и увеличивает занимаемое место на жестком диске по сравнению с другими типами таблиц. С другой стороны, поиск отдельных значений в таких таблицах осуществляется быстрее.
• Каждая таблица BDB должна иметь первичный ключ, в случае его отсутствия создается скрытый первичный ключ, снабженный атрибутом AUTO_INCREMENT.
• Поддерживаются транзакции на уровне страниц.
• Подсчет числа строк в таблице при помощи встроенной функции count() осуществляется медленнее, чем для MyISAM, так как в отличие от последних, для BDB-таблиц не поддерживается подсчет количества строк в таблице, и MySQL вынужден каждый раз сканировать таблицу заново.
• Ключи не являются упакованными, и ключи занимают больше места.
• Если таблица займет все пространство на диске, то будет выведено сообщение об ошибке и выполнен откат транзакции. 
• Для обеспечения блокировок таблиц на уровне операционной системы в файл db в момент создания таблицы записывается путь к файлу. Это приводит к тому, что файлы нельзя перемещать из текущего каталога в другой каталог.
• При создании резервных копий таблиц необходимо использовать утилиту mysqldump или создать резервные копии всех db файлов и файлов журналов. Обработчик таблицы хранит незавершенные транзакции в файлах журналов, их наличие требуется при запуске сервера MySQL.

Данные

Вокруг нас всегда много разных данных, например:

• телефонные номера;
• дела на день;
• записи на бумажках, стикерах и в блокнотах;
• опубликованные мысли разных людей;
• фотографии в смартфоне;
• и всё остальное, что можно прочитать, увидеть или услышать.

Если это компьютерная игра, то данными будут типы и местоположения врагов, их уровень здоровья, уровень здоровья героя, тип героя, его положение, характеристики карты.

Если это приложение для работы с клиентом, то там будут храниться имя клиента, его заказы, номер телефона, уровень в программе лояльности.

Если это служба слежения за гражданами — фотография, имя, посещённые станции метро и улицы, место работы.

Виды СУБД

Базы данных различаются между собой тем, как внутри них связаны данные. Соответственно различаются и СУБД, которые эти БД поддерживают. Внутренние связи данных внутри БД называются моделями данных.

По поддержке баз данных различных моделей данных СУБД различаются на:

• Иерархические;
• Сетевые;
• Реляционные;
• Объектно-ориентированные;
• Объектно-реляционные.

Иерархические БД – это деревья данных, где каждый вышерасположенный объект имеет в подчинении несколько нижерасположенных. Доступ к данным осуществляется посредством движения по объектам сверху-вниз.

Сетевые отличаются от иерархических тем. Что каждый потомок в них может иметь несколько предков (множественное наследование).

Реляционные – безусловный лидер среди СУБД (93% всего рынка). Основаны на поддержке реляционных БД, то есть наборов таблиц и их отношений с возможность изменения обеих.

Объектно-ориентированные (ООСУБД) управляют абстрактными объектами, которые наделены свойствами и наделены методами для выполнения действий.

Объектно-реляционные (ОРСУБД) – реляционные СУБД, поддерживающие обьекты свойства и методы из объектно-ориентированной СУБД.

По способу доступа к БД:

• Файл серверные.
• Клиент-серверные;
• Встраиваемые.

В файл серверных базы данных располагаются на сервере, а СУБД на клиенте. В клиент – серверных базы данных и СУБД располагаются на сервере. Встраиваемые – мини СУБД, обычно встроенные внутри приложения.

По степени распределённой данных:

• Локальные: клиент и сервер – один компьютер;
• Распределенные – клиент и сервер разные компьютеры.

Система управления базами данных (СУБД)

Система управления базами данных (сокращенно СУБД) – это программное обеспечение для создания и работы с базами данных.

Главная функция СУБД – это управление данными (которые могут быть как во внешней, так и в оперативной памяти). СУБД обязательно поддерживает языки баз данных, а также отвечает за копирование и восстановление информации после каких-либо сбоев.

Реляционные СУБД и язык SQL

Реляционные и объектно-реляционные СУБД являются одними из самых распространенных систем. Они представляют собой таблицы, в которых каждый столбец (он называется «field» или «поле») упорядочен и имеет определенное уникальное название. Последовательность строк (их называют «records» или «записи») определяется последовательностью ввода информации в таблицу. При этом обрабатывание столбцов и строк может происходить в любом порядке. Таблицы с данными связаны между собой специальными отношениями, благодаря чему с данными из разных таблиц можно работать – к примеру, объединять их при помощи одного запроса.

Для управления реляционными базами данных применяется особый язык программирования – SQL. Сокращение расшифровывается как «Structured query language», в переводе на русский – «язык структурированных запросов».

Команды, которые используются в SQL, делятся на:

• манипулирующие данными,
• определяющие данные,
• управляющие данными.

Схема работы с базой данных выглядит следующим образом:

MongoDB

Самая популярная NoSQL система управления базами данных. Лучше всего подходит для динамических запросов и определения индексов. Гибкая структура, которую можно модифицировать и расширять. Поддерживает Linux, OSX и Windows, но размер БД ограничен 2,5 ГБ в 32-битных системах. Использует платформы хранения MMAPv1 и WiredTiger.

• Разработчик: MongoDB Inc. в 2007
• Написана на C++

Особенности

• Высокая производительность.
• Автоматическая фрагментация.
• Работа на нескольких серверах.
• Поддержка репликации Master-Slave.
• Данные хранятся в форме документов JSON.
• Возможность индексировать все поля в документе.
• Поддержка поиска по регулярным выражениям.

Достоинства документных баз

• Позволяют хранить объекты с разной структурой.
• Могут отображать почти все структуры данных, включая объекты на основе ООП, списки и словари, используя старый добрый JSON.
• Несмотря на то, что NoSQL не схематичны по своей природе, они часто поддерживают проверку схемы. Это значит, что вы можете сделать коллекцию со схемой. Эта схема не будет простой, как таблица: это будет JSON схема со специфическими полями.
• Запросы к NoSQL очень быстрые — каждая запись независима и, следовательно, время запроса не зависит от размера базы. По той же причине эта БД поддерживает параллельность.
• В NoSQL масштабирование БД осуществляется добавлением компьютеров и распределением данных между ними, этот метод называется горизонтальное масштабирование. Оно позволяет автоматически добавлять ресурсы к БД, когда нам нужно, не провоцируя простои.

Что такое база данных

Обычно под базой данных принято понимать любой набор информации, который хранится определенным образом, и этой информацией можно воспользоваться.

Однако если говорить о компьютерных базах данных, то здесь, конечно же, речь идет о так называемых реляционных базах данных.

Логически такая база данных представлена в виде таблиц, в которых и хранится вся эта информация.

Физически база данных представляет собой, конечно же, обычные файлы, созданные в специальном формате.

И здесь возникает вопрос, если база данных — это файлы, созданные в специальном формате, то как создать такие файлы и редактировать их?

Для этого, как Вы понимаете, нужен специальный инструмент, т.е. программа, которая могла бы создавать базы данных и управлять ими, иными словами, работать с файлами базы данных.

Такой программой как раз и выступает СУБД, т.е. система управления базами данных.

Что после знакомства?

Если вы не знаете, какая конкретно СУБД вам нужна, выбирайте MySQL. Она лишена изысканных возможностей, которые будут только сбивать начинающего разработчика. Большое комьюнити не оставит в беде и уже решило 95% проблем. Разнообразие графических клиентов для всех операционных систем хорошо помогает на ранних этапах. MySQL позволит набраться опыта и понять, чем она хуже или лучше других СУБД. Когда вы поймёте принципы работы MySQL, для вас не составит труда переключиться на работу с PostgreSQL или другой СУБД. Цель работы у всех СУБД одна — рациональное и надёжное хранение данных и быстрое их извлечение или изменение.

После того как вы определитесь с выбором, хорошо будет посмотреть практики других разработчиков на YouTube-каналах «Технострим Mail.ru Group» или HighLoad Channel, почитать замечательный портал ruhighload.com, где, кроме статей про базы данных, рассматриваются проблемы больших нагрузок. А для тех, кто любит почитать больше, подойдёт книга «MySQL по максимуму. 3-е издание» Бэрона Шварца, Петра Зайцева и Вадима Ткаченко. Узнать больше вы, конечно, можете и в GeekBrains — приходите ко мне или моим коллегам на курс «Основы баз данных».Освоить востребованную профессию в Data Science можно всего за полтора года на курсах GeekBrains. После учёбы вы сможете работать по специальностям Data Scientist, Data Analyst, Machine Learning, Engineer Computer Vision-специалист или NLP-специалист.

MySQL

Самый именитый представитель нашего обзора программ для разработки базы данных. Бесплатная база данных MySQL существует с 1995 года и теперь принадлежит компании Oracle. СУБД имеет открытый исходный код. Также существует несколько платных версий, которые предлагают дополнительные функции, такие как гео-репликация кластера и автоматическое масштабирование.

Поскольку MySQL является отраслевым стандартом, она совместима практически со всеми операционными системами и написана на языках C и C ++. Это решение является отличным вариантом для международных пользователей. Сервер СУБД может выводить клиентам сообщения об ошибках на нескольких языках.

Достоинства

• Проверка на стороне сервера;
• Может использоваться как локальная база данных;
• Гибкая система привилегий и паролей;
• Безопасное шифрование всего трафика паролей;
• Библиотека, которая может быть встроена в автономные приложения;
• Предоставляет сервер в качестве отдельной программы для сетевого окружения клиент/сервер.

Недостатки практической разработки и администрирования баз данных MySQL Приобретена компанией Oracle:

• пользователи полагают, что MySQL больше не подпадает под категорию бесплатного и открытого программного обеспечения;
• больше не поддерживается сообществом;
• пользователи не могут исправлять ошибки и патчи;
• проигрывает другим решениям из-за медленных обновлений.

MySQL

Мне нравится39Не нравится13

MySQL – бесплатная реляционная система управления базами данных. Разработку и поддержку MySQL осуществляет компания Oracle. MySQL широкое распространение получила в интернете, как система хранения данных у сайтов, иными словами, подавляющее большинство сайтов хранят свои данные в базе MySQL. Поэтому не удивительно, что MySQL занимает лидирующую строчку нашего рейтинга.

В рейтинге Stack Overflow MySQL занимает первое место, т.е. программисты больше всего задают вопросы, связанные именно с MySQL.

Во всех остальных рейтингах MySQL уверенно занимает вторую строчку, и это один из самых стабильных результатов среди всех наших сегодняшних участников. Именно поэтому MySQL и занимает первую строчку рейтинга самой популярной СУБД.