Системы управления базами: СУБД, актуальные в 2024

Любая организация, создающая свою IT-инфраструктуру и открывающая представительство в интернете, сталкивается с необходимостью решить, какую систему управления базами данных или, сокращенно, СУБД она будет использовать. В этой статье мы подробно расскажем, для чего нужны СУБД, какие бывают их виды и на что ориентироваться, выбирая подходящую именно вашему бизнесу.

Что такое СУБД и для чего нужны бизнесу

Начать следует с основных терминов. База данных — это массив упорядоченных структурированных данных, где каждому элементу соответствует свой набор свойств. Базы могут различаться по структуре и типам представления данных; иногда данные могут быть зашифрованы. Именно в базах данных хранится информация о транзакциях пользователей и их действиях на сайте.

Соответственно, система управления базами данных — это специальный софт, который выступает для БД интерфейсом или связующим звеном между пользователями и массивами данных. Благодаря СУБД ваши сисадмины смогут без проблем удалять, добавлять, фильтровать и находить элементы, менять их структуру и создавать резервные копии.

Грамотно подобранная СУБД нужна в IT-инфраструктуре компании для выполнения следующих операций:

• Создания БД с целью их дальнейшего администрирования, которое включает изменение, разделение, объединение и удаление;
• Сохранения данных в структурированном виде и выбранном формате;
• Защиты данных от несанкционированных изменений, будь то халатность сотрудников или происки злоумышленников;
• Загрузки и сортировки данных с помощью гибкой системы фильтров;
• Создания бэкапов БД, поддержания их целостности и развертывания в случае происшествий.

Классификация систем управления базами данных

Сегодняшний рынок может предложить бизнесу несколько сот, а то и тысяч наименований систем управления базами данных — как проприетарных, так и распространяющихся бесплатно. Однако заслуживают внимания лишь десятки, а изменения в социально-политических реалиях и, как следствие, политиках компаний, производящих софт, иногда сужают этот выбор до единиц.

Тем не менее, чтобы сориентироваться, как лучше управлять базами данных в рамках именно вашего проекта, необходимо понимать, какие типы СУБД в принципе существуют и как работают. Тем более что, решений с открытым кодом, которые можно доработать под свои нужды, не так уж мало.

Далее поговорим о том, какие типы СУБД вообще существуют. Как и для большинства других программных продуктов, для систем управления базами данных предусмотрено несколько классификаций, построенных вокруг тех или иных параметров. Рассмотрим основные из них.

Расположение баз данных

Принято выделять локальные и распределенные системы управления базами данных.

• Локальные СУБД. Все содержимое базы размещается на одном компьютере, как правило — сервере организации.
• Распределенные СУБД. Подразумевают работу с базами данных, не ограниченными одной системой, а распределенными по нескольким сайтам и состоящими из двух и более файлов, которые хранятся облачно.

Большинство современных СУБД могут выступать как в локальном, так и распределенном качестве, например — OpenEdge, SQLite, Microsoft SQL Server.

Хранение данных и обработка

Согласно этому основанию для классификации, системы управления базами данных делят на на клиент-серверные, файл-серверные и встраиваемые.

• Клиент-серверные СУБД. Система управления для работы с базой данных, находится на то же машине, к которой пользователи и обращаются с запросами. Часто используется в электронной коммерции, т.к. позволяет посетителям интернет-магазинов оперативно получать информацию о новых товарах и услугах.
• Файл-серверные СУБД. На сервере находится база данных, а система управления — на устройствах, с которых к ней поступают запросы. Т.е. для обращения к базе, пользователю нужно иметь настроенную СУБД на локальной машине. Такая архитектура часто используется в локальных сервисах организаций: эти системы управления базами данных предназначены для электронных офисов и CRM-систем с клиентскими данными.

• Встраиваемые СУБД. Локальные системы управления базам данных, которые встраиваются в приложение как отдельный модуль и используются для управления данными только внутри него. Как правило они написаны в виде библиотек для разных языков программирования. В качестве примеров можно привести Microsoft Access или, более актуальную для российского рынка, «1С:Бухгалтерию», которая имеет встраиваемую СУБД.

Язык запросов

Существуют два основных типа языка запросов: SQL и NoSQL.

• SQL. Язык, предназначенный для того, чтобы делать к базам данных структурированные запросы. Подавляющее большинство систем управления базами данных относится к типу, использующему этот язык.
• NoSQL. Язык, предназначенный для неструктурированных запросов и написанный, например, на Python или JavaScript. СУБД с ним чаще всего применяются в работе с Big Data.

Структура и организация данных

Любая система управления базами данных включает четыре основных элементов:

• Ядро. Контролирует функционирование системы целиком. Все процессы, связанные с обработкой и хранением данных проходят через ядро, которое отслеживает и фиксирует любые изменения в таблицах.
• Компилятор. Обрабатывает пользовательские SQL-запросы, преобразуя их в понятные для железа команды и затем возвращая полученный результат.
• Утилиты. Позволяют пользователям вводить запросы, а сисадминам работать с настройками доступа и другими параметрами.
• Базы данных. Сами БД, содержащие данные, с которыми работает система управления.

С точки зрения структуры и организации данных существует большое число разных типов СУБД. Рассмотрим наиболее распространенные из них.

1. Реляционные СУБД

Старейший вариант, обязанный своим появлением фирме Oracle еще в 1979, и до сих пор остающийся одним из самых востребованных: по некоторым данным до 90% информационных систем до сих пор используют реляционные базы.

В основе лежит реляционная модель, в которой данные упорядочиваются в форме таблиц. СУБД, использующие реляционные базы, надежны и безопасны, а также максимально просты в работе, что является залогом их популярности, однако могут демонстрировать низкую производительность при работе с большими объемами данных, а также не всегда удобны, если данные не структурированы.

В качестве некоммерческих вариантов можно назвать MySQL и SQLite: первая подойдет для высоконагруженных веб-проектов, связанных с разработкой и аналитикой, вторая — для сервисов, подразумевающих локальное хранение данных.

Из платных решений до недавнего времени широкую популярность имели Oracle Database и Microsoft SQL Server, включающие такие функции, как поддержка многопоточной обработки, масштабирование баз данных, защита информации и автоматическое управление ресурсами. Однако в связи с уходом Oracle и Microsoft с российского рынка, использовать на свой страх и риск можно при условии, что лицензия была оплачена ранее, а, главное — лишь в автономном режиме без возможности установки обновлений и помощи поддержки.

Также можно обратить внимание и на российские варианты, базирующиеся на открытом проекте PostgreSQL.

2. Key-value СУБД

Второй тип СУБД, это «ключ — значение» (key-value database или key-value store). NoSQ-базы данных в таких системах представлены в виде хеш-таблиц, где каждой записи соответствует только один идентификатор, состоящий из ключа и значения. При этом структура элементов в таблице не обязана быть жесткой: она может быть похожа на лог, в котором новые записи заносятся в конец, а не в определенное место.

Key-value СУБД как правило применяются в проектах, для которых приоритетной является скорость ответа на запрос, а сами данные достаточно просты. Примером может послужить хранения кэша данных, онлайн-списков, обработки истечения срока действия, разделения сеансов, построения рейтинга и т.д. В качестве примеров баз такого типа можно назвать Redis, DynamoDB и Aerospike.

3. Документные СУБД

СУБД, работающие с базами, в которых данные структурируются в виде отдельных документов, а не таблиц или «логов». Это дает возможность хранить и эффективно работать со слабо структурированной информацией, которая хранится целиком и также выдается по одному запросу.

С реляционными такие СУБД роднит то, что в них также можно использовать ссылки на другие записи в базе, однако они куда эффективнее для хранения каталожной информации: например, в интернет-магазинах каждый товар чаще всего имеет большое число атрибутов, управлять которыми с помощью реляционных СУБД затруднительно. В числе примеров документных баз можно упомянуть MongoDB, CouchDB и Amazon DocumentDB.

4. Графовые СУБД

СУБД, использующие базы данных, в которых элементы представлены в форме графов (graph store), каждый узел которых образует связи с другими узлами и напоминает паутину. Данные хранятся в каждом узле хранятся, а взаимосвязи между ними называются ребрами. В ребрах прописаны начальный и конечный узлы, направление и тип, которые описывают характер связи между узлами, например «дуб — дерево».

Прохождение графа занимает мало времени, что построение связей происходит не при запросах к БД, а хранится в них постоянно. Благодаря этому графовые СУБД часто можно встретить в социальных сетях, рекомендательных сервисах, системах поиска скидок, разных агрегаторах и других проектах, где для пользователя нужно получить информацию о взаимосвязи между несколькими данными. Среди известных graph store можно назвать Amazon Neptune, Neo4j и InfiniteGraph.

5. Колоночные СУБД

Еще один тип СУБД — Column family store. На первый взгляд может показаться, что их базы данных похожи на SQL (и там, и там есть столбцы и строки), однако в колоночных базах данных колонки существуют независимо друг от друга и добавление в них новых атрибутов никак не отражается на остальных частях базы, что позволяет хранить в этих NoSQL-базах неструктурированные записи.

В отличие от реляционных систем управления базами данных, где при запросе поиск осуществляется по всей таблице, в колоночных он производится только по конкретным столбцам, что на порядок ускоряет получение нужных данных для анализа. Это делает колоночные СУБД незаменимыми для получения данных из таблиц, размер которых может достигать сотен ТБ, а возможность сильного сжатия данных экономит место на серверах. Это делает колоночные СУБД незаменимыми для аналитических систем класса business intelligence (ROLAP) и аналитических хранилищ данных (data warehouses). В числе известных колоночных баз данных можно назвать ClickHouse, Apache Druid, Vertica, BigQuery и Teradata.

Резюме

Подводя итоги, можно констатировать, что выбор СУБД зависит от задач бизнеса, его IT-инфраструктуры и бюджета. Санкционное давление и уход с отечественного рынка таких крупных игроков, как Oracle и Microsoft стали для многих компаний стимулом для перехода на доработанные опенсорсные решения, и сегодня на российском рынке можно найти достойные решения, основанные на проекте PostgreSQL.

Также всегда актуальным остается облачное решение СУБД, которое можно получить у хостинг-провайдеров в качестве сервиса, чтобы сэкономить и обеспечить бесперебойную работу IT-систем. Если вашей организации требуется готовое облачное решение для любых целей (удаленная работа офиса, нагруженные онлайн-проекты, резервное хранение данных), обратитесь в Максиплейс и вы сможете легко арендовать облачную инфраструктуру. Обратите внимание, что в расширенную поддержку (SLA premium) у нас входит полное администрирование СУБД от профессиональных инженеров.