Для чего используют базы данных
Применение баз данных в современном мире
Компьютеризация человечества выступает главной сферой автоматизирования промышленной, управленческой и научной работы, где обязательны сохранение, обработка, получение, передача и сбор в единое целое всей информации. Автоматизирование на персональных компьютерах изменяет стандарты переработки данных, придавая слаженную работу промышленности и организаций на базе более новейшей информационной технологии.
Компьютеризация человечества выступает главной сферой автоматизирования промышленной, управленческой и научной работы, где обязательны сохранение, обработка, получение, передача и сбор в единое целое всей информации. Автоматизирование на персональных компьютерах изменяет стандарты переработки данных, придавая слаженную работу промышленности и организаций на базе более новейшей информационной технологии.Применение персонального компьютера в виде механизма обработки информации в разных областях человеческой деятельности повышает информационную культуру общества, способствуя без осложнений перейти к информационному обществу, где информация является самым ценным материалом наравне с финансовыми, энергетическими и другими ресурсами.
В нужное время полученная, правильно обработанная и четко представленная информация зачастую увеличивает эффективность принимаемых решений и, следовательно, их результат.
Автоматизированные информационные системы (АИС), в основу которых положены базы данных, появились в 60-х годах 20 века первоначально в военной промышленности, а затем перешли в бизнес — туда, где были накоплены большие объемы исходных данных.Первым базам данных нашли применение в химии, ядерной физике, космонавтике и остальных науках, которые требуют систематического подхода к работе с информацией. Последующая эволюция компьютеризации и компьютерных характеристик привело человечество к тому, что базы данных оказались в разработке фактически во всех областях занятности человека, и стали повседневно использоваться в разных экономических объектах: от сельского хозяйства до финансовых систем. Последними нововведениями применения баз данных стала всемирная сеть интернет, которая по всей сути является самой крупной и обширной базой данных.Вот несколько примеров приложений нового поколения, которые определяют потребности в новых средствах разработки баз данных и возможностях их применения в современном мире.
Мы рассмотрим несколько таких приложений.
1. Применение баз данных в системе наблюдения Земли
Система наблюдения Земли (EOS — Earth Observing System) представляет собой множество спутников, которые запускает NASA начиная с 1998 года. Их назначение — сбор информации, необходимой для исследователей, занятых изучением долгосрочных тенденций состояния атмосферы, океанов, земной поверхности. Спутники поставляют информацию в объеме 1/3 Пбайт (Petabyte — 1015 байт) в год. Эти данные объединяются с уже существующей информацией, а также с данными из других источников (зарубежные спутники, наземные станции наблюдения) и накапливаются в базе данных EOSDIS (EOS Data and Information System) в невиданных прежде масштабах.
EOSDIS предназначена для информационного обслуживания, как специалистов, так и неспециалистов. В дальнейшем предполагается, что доступ к ней будут иметь даже школьники, которые смогут знакомиться с моделями формирования погодных условий, с воздействием вулканических явлений и т.п.Вот наиболее сложные задачи, возникающие в связи с этим проектом:поддержка многих тысяч потребителей информации с огромной интенсивностью и объемом запросов, которые могут иметь как произвольный, так и регламентированный характер (как, например, ежедневное обновление данных);выработка эффективных механизмов просмотра и поиска интересующей информации.
2. Использование баз данных в военной области
В настоящее время все большее распространение находит использование и применение баз данных в военной отрасли. Как и проект EOSDIS, военная область предполагает сетевое взаимодействие огромного числа участников боевых действий. В связи с применением в военном деле элементов робототехники и искусственного интеллекта, крайне актуальным представляется интеграция систем баз данных в управление отдельными боевыми машинами и создание комплексов, направленных на взаимодействие их между собой. Наиболее продвинутой отраслью военной науки, в которой применяются информационные системы, является разработка и использование беспилотных летательных аппаратов (БПЛА). При использовании БПЛА создаются и применяются информационные системы напрямую связанные с космическими аппаратами, средствами космической навигации, со станциями метеорологических служб и системами обеспечивающих устойчивые линии и каналы связи. Происходит мгновенный обмен данными, передается огромный поток информации, который занимает временной отрезок не более 150 миллисекунд.Некоторые сложные задачи, возникающие при осуществлении этого проекта это:разработка и поддержка зашифрованных каналов передачи данных; обеспечение защиты от несанкционированного доступа к данным.
3. Применение баз данных в издательском бизнесе
В издательском бизнесе ожидается в ближайшем будущем ряд глубоких перемен. Становится возможным хранение книг и статей в электронном виде и оперативная доставка их потребителям по высокоскоростным сетевым каналам. Само понятие публикации существенно расширяется — документ может содержать графические, аудио- или видео-включения, аннотацию, другие сопроводительные элементы. Общий объем информации, которая доступна уже сегодня, превышает размеры базы данных EOSDIS, а в ближайшем будущем ожидается его рост примерно на порядок.Естественным следствием этих перемен станет сближение издательской и образовательной сфер.
4. Использование баз данных в здравоохранении
Внедрение современных информационных технологий в области здравоохранения окажет кардинальное воздействие на такие характеристики медицинского обслуживания, как стоимость, качество, повсеместная доступность.Врачу в процессе работы необходим доступ к множеству источников информации. Истории болезни пациента находятся в разных медицинских учреждениях, клиниках, страховых организациях. Для получения полной и объективной картины все данные следует собрать и систематизировать. Точно так же существует множество систем и баз данных, предоставляющих информацию о лекарствах, лечебных процедурах, диагностических средствах.Записи лечащего врача, результаты обследований, информация о счетах за лечение, договора медицинского страхования для каждого пациента должны фиксироваться в электронной форме и оставаться доступными для последующего использования. Вот ряд проблем, которые возникают в связи с реализацией подобной системы:интеграция разнородных источников уже накопленной информации; средства контроля доступа, обеспечивающие необходимый уровень конфиденциальности;интерфейсы доступа к информации, удобные для разных категорий работников здравоохранения.
5. Базы данных в системе электронной коммерции
Как и проект системы наблюдения Земли (EOSDIS), система электронной коммерции предполагает сетевое взаимодействие огромного числа участников торговых сделок. Разница заключается в том, что в EOSDIS имеется один главный поставщик информации и множество ее потребителей, а торговая система подразумевает наличие множества поставщиков и множества потребителей. Кроме того, участники в данном случае могут испытывать определенное взаимное недоверие и, возможно, имеют свои частные закрытые информационные системы. Наиболее сложные проблемы, связанные с проектами этого рода, следующие:система электронной коммерции должна иметь высоконадежные средства распределенной аутентификации;перевод денежных сумм должен осуществляться в приемлемые для бизнеса сроки;обеспечение защищенности системы от несанкционированного доступа.
Что такое база данных: принципы работы, лучшие СУБД
Что такое база данных, пожалуй, знает каждый – это место, где хранится структурированная информация и к которой у владельца всегда есть доступ. БД облегчают работу сервисов, приложений, магазинов, предприятий – сферы их использования по-настоящему неисчерпаемы.
Существуют различные типы баз данных, каждая из которых заточена под выполнение определенных задач. Также необходимы системы управления, СУБД, чтобы настраивать, вносить данные, своевременно обрабатывать запросы. Больше о принципах работы баз данных и лучших СУБД вы узнаете из нашего материала.
Суть базы данных
Что же такое база данных? База данных – это хранилище определенной информации. Она используется во многих сферах, где необходимо собирать и сохранять большой объем материала. Например, в различные веб-разработки, интернет-магазины, сайты покупки билетов и так далее.
Все, что хранится в базе данных доступно для изменения и извлечения при необходимости.
Система базы данных представляет собой хранилище, куда приложение заносит полученную информацию. У небольших приложений она встроенная, но для сохранения объема памяти рекомендуется пользоваться отдельной.
Суть базы данных
Все материалы в базе данных взаимодействуют определенным образом: за изменением одной строчки следуют изменения других данных. Это упрощает работу с большим объемом информации.
Но база данных требуется не для всего. Если у вас одностраничный сайт (лэндинг), который предназначен для рекламы и ознакомления с товаром или услугой, то создание базы данных вовсе не требуется.
Пример использования базы данных в web-разработке
Использование базы данных в сфере веб-программирования необходимо только в некоторых случаях. Задайтесь вопросами:
Ваш Путь в IT начинается здесь
Рассмотрим сайт с ведением дневника. Здесь необходимо предусмотреть хотя бы один вид формы для заполнения с несколькими полями: дата, настроение, описание дня, главные мысли и так далее.
Это может быть краткий обзор по дням, либо что-то более сложное и изобретательное.
В отличие от своих бумажных аналогов, электронные варианты дневников могут иметь множество функций. Например, простого анализа: можно увидеть, какой день был самым веселым, самым грустным, в какой день было больше всего записей и так далее.
Для того чтобы не просто хранить данные и иметь доступ к ним, но и анализировать их, обрабатывать и делать определенные расчеты, были созданы базы данных.
Система хранения информации в базах данных
Структура база данных представлена тремя уровнями от большего к меньшему:
База данных
База данных — это высокоуровневое понятие, которое означает объединение совокупности данных, хранимых для выполнения одной цели.
Для большинства современных сайтов создаются отдельные базы данных, внутри которых будет храниться вся информация. Для нашего примера личного онлайн-дневника также понадобится определенная база данных.
Система хранения информации в базах данных
Таблица
Таблица – часть базы данных. Это один из ее компонентов. В одной БД может храниться огромное количество таблиц.
Если представить, что большой шкаф – это база данных, то все, что лежит внутри, например, куча коробок – это таблицы.
Таблицы предназначены для укомплектовки одного типа информации, например, списка городов, пользователей сайта или библиотечного каталога.
Она может быть представлен в виде обычного Exсel-файла, или простого набора строк и столбцов.
Мы в GeekBrains каждый день обучаем людей новым профессиям и точно знаем, с какими трудностями они сталкиваются. Вместе с экспертами по построению карьеры поможем определиться с новой профессией, узнать, с чего начать, и преодолеть страх изменений.
Карьерная мастерская это:
Уже 50 000 человек прошли мастерскую и сделали шаг к новой профессии!
Запишитесь на бесплатный курс и станьте ближе к новой карьере:
Зарегистрироваться и получить подарки
Каждый из пользователей ПК уже умеет обращаться с такими файлами и представляет, как они выглядят. Вы самостоятельно можете определить количество строк и столбцов, заголовки и внести необходимую информацию для хранения.
Тот же процесс и в системе базы данных. При создании таблицы внутри системы, пользователь так же самостоятельно определяет ее вид и структуру.
Запись
Запись — меньший уровень из всей системы. Это часть таблицы, то есть ее содержимое. Запись нельзя разбить на части. Например, если пользователь заполняет электронную форму на сайте, то вся его информация уходит в базу данных как одна отдельная запись, которая занимает место в одной из таблиц. Запись может состоять из множества столбцов и их значений, который заранее определяются.
Попробуем рассмотреть, как бы выглядела база данных пользователей онлайн-дневника, приведенного в пример выше.
Реляционные базы данных
Этот вид базы данных представлен связанными между собой таблицами, в которых каждая строка подразумевает собой запись. Название «реляционные» происходит из взаимосвязи объектов в базе данных.
Предположим, что у вас имеется таблица с данными об учащихся и таблица с успеваемостью целого курса, которая включает в себя номер курса, полученную оценку и идентификационный номер студента. В этом случае каждая строка с оценками будет соотносится с данными студента.
Реляционные базы данных
Для запроса информации из реляционных баз данных используются SQL-подобные языки. Они имеют встроенную поддержку операции объединения. Сами по себе для упрощения работы реляционные базы могут индексировать столбцы. Организованная система строения базы позволяет определять схемы до момента ввода данных, что ускоряет работу базы и доступ к информации.
NoSQL базы данных
Существует нереляционные базы данных. В отличие от реляционных они не имеют общей структурированной схемы для записей. Большая часть NoSQL баз содержит JSON записи. Разные записи могут содержать разные поля.
Чтобы работа приносила удовольствие, нужно сначала найти правильную профессию.
Мы подготовили документы, которые помогут не ошибиться с выбором и определить, какая профессия в IT подходит именно тебе.
Благодаря этим гайдам 76% наших студентов смогли найти востребованную профессию своей мечты.
Обычно эти документы доступны только нашим студентам, мы какое-то время будем раздавать их бесплатно, но очень скоро уберем их из открытого доступа.
Скачивай и используй уже сегодня:
Гайд по профессиям в IT
5 профессий с данными о навыках и средней заработной плате
Чек-лист эффективного обучения от Geekbrains
6 правил, которым необходимо следовать для облегчения обучения
Все профессии, которые есть в IT-сфере
63 профессии и необходимые для них навыки
Рекомендации по книгам для востребованных специалистов
6 направлений деятельности и полезная литература по каждому из них
Такая группа баз данных называется NoSQL (Not only SQL — не только SQL). Несмотря на то, что большинство NoSQL баз данных поддерживают SQL, не стоит выбирать именно этот вариант использования. Рассмотрим 4 вида баз данных NoSQL.
Начальной единицей в этой системе является документ, каждый из которых определяется как своего рода запись – JSON. В зависимости от документа может различаться его схема, количество полей и так далее. Документные базы данных позволяют индексировать некоторые поля для ускорения анализа запросов.
С помощью таких БД очень легко обрабатывать большой объем информации, используя параллельные вычисления, так как все элементы в них не имеют между собой связи ни структурной, ни логической.
Начальная единица таких баз данных – колонка таблицы. Сохранение новой информации каждый раз задействует новый столбец, поэтому из такой базы данных очень легко получить нужную информацию. Колоночный вариант сохранения данных позволяет лучше сжимать содержимое из-за своей однородности.
Если вам в ходе использования базы данных каждый раз необходимо обращаться сразу к нескольким блокам информации, то лучше всего применять колоночные базы данных. Так как при поиске они считывают столбец, а не целую строку как в других видах БД. Это ускоряет и облегчает процесс поиска.
Такие базы данных работают исключительно на основе ключа. В них вы можете запрашивать только определенный ключ и затем получать его значение.
NoSQL базы данных
В таких базах данных нельзя обратиться сразу к нескольким блокам информации и получить данные из нескольких строк/столбцов. Например, вы не сможете выбрать сразу все записи с упоминанием города Москва. Преимущество баз ключ-значение заключается в поле времени жизни (Time-to-Live, TTL), в котором можно задать отдельно для каждой записи и состояния, когда их нужно удалить из базы данных программ.
Необходимо определять уникальные ключи, хорошие идентификаторы, основанные на заранее известных вам данных. Зачастую они дороже, чем другие типы баз данных, так как используют оперативную память.
Эти базы данных в первую очередь используются для кэширования, так как имеют высокую скорость работы и не требуют сложных запросов. Поле времени жизни помогает избавляться от ненужных файлов без посторонней помощи. Такие БД могут использоваться для любых данных, которые требуют быстрых запросов и соответствуют формату ключ-значение.
В первую очередь такие базы данных были разработаны для работы с графовым материалом, например, социальные сети или сети знаний. Они содержат в себе узлы, которые отображают объекты базы данных, и ребра, которые показывают взаимосвязь между ними.
ТОП-5 систем управления базами данных
Система управления базами данных (сокращенно СУБД) – это программное обеспечение для создания и работы с базами данных.
Основной задачей СУБД является управление информацией, которая располагается как во внешней, так и в оперативной памяти. СУБД поддерживает языки баз данных, а также отвечает за копирование и восстановление информации после каких-либо сбоев.
MySQL
MySQL – самая распространенная система управления базами данных. Она используется во многих крупных компаниях, таких как Facebook, Wikipedia, Twitter, LinkedIn, Alibaba и других. MySQL представляет собой реляционную СУБД, которая относится к свободному программному обеспечению: она распространяется на условиях GNU Public License. Это достаточно быстрая и гибкая СУБД, которая отлично подходит для работы с мелкими и средними проектами.
Рассматривая плюсы MySQL, можно выделить в первую очередь большое разнообразие таблиц, от более известных MyISAM и InnoDB, до нестандартных HEAP и MERGE. В этом плане MySQL постоянно развивается и увеличивает число поддерживаемых таблиц. По сравнению с другими системами, MySQL отличается высокой скоростью работы. Еще одним преимуществом будет возможность одновременного доступа неограниченного числа пользователей. А объем данных может достигать до 50 миллионов. Этот вариант хорошо подходит, если вы рассматриваете работу с базой данных в табличной форме.
MySQL
Не слишком обширный функционал данной СУБД по сравнению с другими облегчает работу с ней.
С MySQL можно работать в двух режимах: текстовый и графический. Переход из одного режима в другой возможен благодаря приложению phpMyAdmin. Чтобы работать в этом приложении не нужно знать SQL-команды. Управление своей базой данных можете осуществлять через обычный браузер без дополнительных программ.
MySQL отлично подойдет тем, кому нужная быстрая, простая и понятная СУБД для работы с проектами.
PostgreSQL
Данный тип СУБД – объектно-реляционный. PostgreSQL есть в свободном доступе. Ее работа основана на языке SQL, однако, в отличие от MySQL, PostgreSQL поддерживает стандарт SQL-2011. Большим преимуществом данной системы управления баз данных является неограниченное количество записей в таблице и неограниченный размер базы данных.
В сравнении с MySQL СУБД PostgreSQL может похвастаться доскональным описанием всех функций и возможностей в официальной документации.
На данный момент PostgreSQL считается одной из самых продвинутых систем управления базами данных. По своему функционалу она весьма обширная и встает наравне с такой мощной СУБД, как Oracle.
SQLite
Если вы ищите компактную и встраиваемую СУБД, то обратите внимание на реляционную SQLite.
SQLite отличается быстротой работы, что достигается за счет хранения всех данных в одном файле и минимальному объему занимаемой памяти. Структура SQLite значительно отличается от более мощных СУБД, таких как MySQL и PostgreSQL. Из-за того, движок и интерфейс SQLite находятся в одной библиотеке, запросы и анализ информации производится очень быстро. Другие СУБД (MySQL, PostgreSQL, Oracle и т.д.) используют парадигму «клиент-сервер», когда взаимодействие происходит через сетевой протокол. Отличный вариант для работы с информационными базами данных.
Однако несмотря на плюсы данной СУБД, она имеет свои недостатки: отсутствие системы пользователей и невозможность увеличения производительности.
Oracle
Эта система управления данными относится к объектно-реляционному типу. Своим название она восходит к компании, создавшей эту систему – фирма Oracle. Также как и в SQL, здесь используется процедурное расширение под названием PL/SQL, а также язык Java.
Oracle зарекомендовала себя как надежная и стабильно работающая система, которая обеспечивает высокую защиту базы данных организаций и гарантирует безопасностью. Ей отдают предпочтение крупные корпорации, которые в первую очередь обращают внимание на возможность быстрого восстановления данных после сбоев, отлаженная процедура бэкапа, возможность масштабирования и другие ценные возможности.
Oracle
Но цена за использование данной СУБД намного выше, чем у других. Поэтому ее пользователи преимущественно большие фирмы, а не маленький или средние предприятия. Несмотря на все свои плюсы и опережение конкурентов по функционалу и характеристикам, цена на доступ и дальнейшее обслуживание Oracle опускает ее в рейтинге 2016 года в России на 6-е место.
MongoDB
Данный тип СУБД в первую очередь направлен на хранение иерархических структур данных. Также ее называют документоориентированной. По-другому, MongoDB – это документное хранилище без использования таблиц или схем, которое имеет открытый исходный код.
Высокую скорость работы обеспечивает несколько факторов. Во-первых, использование идентификатора, что позволяет производить быстрые операции над объектом. Во-вторых, так как MongoDB относится к классу нереляционных баз данных, значит она использует объектный язык запросов. Поэтому одинаковые на первый взгляд приложения будут отличаться производительностью в зависимости от использованной СУБД.
В отличие от более сложных СУБД, MongoDB имеет множество ограничений в функционале. Поэтому этот вариант следует выбирать при хранении баз данных несложных проектов.
Составьте четкие требования для выбора системы управления базой данных. Отталкивайте от того, что необходимо вам в первую очередь. Попробуйте несколько моделей баз данных и решите, что для вас наиболее удобно и выгодно.