Субд sql что это
Что такое SQL. Назначение и основа
Всем привет! Сегодня я максимально просто, специально для начинающих, попытаюсь рассказать Вам о том, что такое SQL, и для чего он нужен. Из данного материала Вы также узнаете, что такое база данных и система управления базами данных, а также что такое диалект языка SQL, ведь вся статья будет построена на том, чтобы плавно подвести Вас к пониманию того, что же такое SQL.
Я думаю, Вы уже представляете себе, что SQL — это некий язык, связанный с какими-то там базами данных, однако для того, чтобы лучше понимать, что же такое SQL, необходимо понять, для чего нужен SQL, для чего нужен этот язык, т.е. его назначение.
Поэтому сначала я дам Вам немного вводной информации, из которой будет ясно назначение языка SQL, и для чего он вообще нужен.
Что такое база данных
И начну я с того, что под базой данных обычно принято понимать любой набор информации, которая хранится определенным образом, и ей можно воспользоваться. Но если говорить о каких-то автоматизированных базах данных, то здесь, конечно же, речь идет о так называемых реляционных базах данных.
Реляционная база данных – это упорядоченная информация, связанная между собой определёнными отношениями. Представлена она в виде таблиц, в которых и лежит вся эта информация. И это очень важно, так как теперь Вы должны представлять себе современную базу данных просто в виде таблиц (если говорить в контексте SQL), т.е. в общем смысле база данных – это набор таблиц. Безусловно, это сильно упрощенное определение, но оно дает некое практическое понимание базы данных.
Что такое SQL
За счет того, что информация в базе данных упорядочена, разделена на определённые сущности и представлена в виде таблиц, к ней легко обратиться и найти нужную нам информацию.
И тут возникает главный вопрос: а как к ней обратиться и получить необходимую нам информацию?
Для этого должен быть специальный инструмент, и здесь к нам на помощь как раз и приходит SQL, который является тем инструментом, с помощью которого происходит манипулирование данными (создание, извлечение, удаление и т.д.) в базе данных.
SQL (Structured Query Language) — язык структурированных запросов, с помощью него пишутся специальные запросы (так называемые SQL инструкции) к базе данных с целью получения данных из базы данных или для манипулирования этими данными.
Также обязательно стоит отметить и то, что база данных, и в частности реляционная модель, основана на теории множеств, которая подразумевает объединение разных объектов в одно целое, под одним целым в базе данных как раз и имеется в виду таблица. Это важно, так как язык SQL работает именно со множеством, с набором данных, т.е. с таблицами.
Полезные материалы по теме:
Что такое СУБД
У Вас может возникнуть вопрос, если база данных это некая информация, которая хранится в таблицах, то как она выглядит физически? Как на нее посмотреть в целом?
Если очень коротко, то это просто файл, созданный в специальном формате, именно так и выглядит база данных (в большинстве случаев БД включает несколько файлов, но сейчас на этом уровне это не так важно).
Идем дальше, если база данных это файл в специальном формате, то как его создать или открыть? И тут возникает сложность, ведь просто так, без каких-либо инструментов создать такой файл, т.е. реляционную базу данных, нельзя, для этого нужен специальный инструмент, который мог бы создавать и управлять базой данных, иными словами, работать с этими файлами.
Таким инструментом как раз и выступает СУБД – это система управления базами данных, сокращенно СУБД.
Какие СУБД бывают
На самом деле, существует достаточно много различных СУБД, некоторые из них платные и стоят немалых денег, если говорить о полнофункциональных версиях, но даже у самых, так скажем, «крутых» есть бесплатные редакции, которые, кстати, отлично подходят для обучения.
Среди всех по своим возможностям и популярности можно выделить следующие системы:
Полезные материалы по теме:
Диалекты языка SQL (расширения SQL)
Язык SQL – это стандарт, он реализован во всех реляционных базах данных, но у каждой СУБД есть расширение этого стандарта, есть собственный язык работы с данными, его обычно называют диалектом SQL, который, конечно же, основан на SQL, но предоставляет больше возможностей для полноценного программирования, кроме того, такой внутренний язык дает возможность получать системную информацию и упрощать SQL запросы.
Вот некоторые диалекты языка SQL:
Таким образом, от СУБД зависит, на каком расширении Вы будете писать SQL инструкции. Если говорить о простых SQL запросах, например,
то, безусловно, во всех СУБД такие запросы работать будут, ведь SQL — это стандарт.
Примечание! Это простой SQL запрос на выборку данных из одной таблицы, выводятся два столбца.
Однако если Вы собираетесь программировать, использовать все внутренние возможности СУБД (разрабатывать процедуры, использовать встроенные функции, получать системную информацию и т.д.), то Вам необходимо изучать конкретный диалект SQL и практиковаться соответственно в той СУБД, в которой используется этот диалект. Это важно, ведь синтаксис многих конструкций различается так же, как различаются возможности и многое другое. И если, допустим, Вы запустите SQL инструкцию, в которой использованы возможности определенного расширения SQL, на другой СУБД, то такая инструкция, конечно же, не выполнится.
Например, лично я специализируюсь на языке T-SQL, и соответственно, работаю с Microsoft SQL Server, вот уже более 8 лет!
Хотя, конечно же, с другими СУБД я также работал, одно время я сопровождал два приложения, одно из которых работало с PostgreSQL, ну а второе, наверное, уже понятно, с Microsoft SQL Server.
С MySQL я работал, как, наверное, и многие, в рамках сопровождения сайтов и сервисов. Ну а с Oracle Database мне приходилось работать в рамках других проектов.
Весь свой накопленный опыт в части языка SQL я сгруппировал в одном месте и оформил в виде книг, поэтому, если у Вас есть желание изучить язык SQL рекомендую почитать мои книги:
Заметка! Начинающим рекомендую пройти мой онлайн-курс по основам SQL, с помощью которого Вы научитесь работать с языком SQL во всех популярных системах управления базами данных. Курс включает много практики: онлайн-тестирование, задания и многое другое.
Надеюсь, теперь Вы понимаете, что такое SQL, и для чего он нужен, в следующих материалах я расскажу, как создавать SQL запросы, расскажу какие инструменты для этого необходимо использовать и для каких СУБД, так как у каждой СУБД есть свои инструменты, поэтому следите за выходом новых статей в моих группах в социальных сетях: ВКонтакте, Facebook, Одноклассники, Twitter и Tumblr. Подписывайтесь, и Вы не пропустите выход нового материала!
Какую СУБД выбрать и почему? (Статья 1)
Заметил, что когда спрашиваешь кого-нибудь, особенно на собеседовании, какие типы СУБД существуют, то первое что вспоминают многие – это реляционные базы данных, и NoSQL, а вот про разновидности часто забывают или не могут сформулировать их отличие. Поэтому начнем с простого перечисления наиболее используемых.
Нужно обязательно сделать ремарку, что некоторые крупные производители, имеют в своем арсенале несколько типов СУБД, как в виде отдельных продуктов, так и в виде внутренней реализации. Например, у Oracle на самом деле чего только нет, начиная с классической реляционной СУБД, продолжая с отдельным продуктом Oracle NoSQL Database, который может использоваться и как документная, и как колоночная, и как ключ-значение. Отдельное решение от того же Oracle, Autonomous Data Warehouse – это уже специализированное решение для хранилищ данных. Еще один отдельный продукт от Oracle – Oracle Graph Server для работы с графами, и еще много другого. Этому можно посвятить отдельную серию статей.
Реляционные СУБД
Начнем по порядку, классические, реляционные СУБД чаще всего используются для построения решений OLTP (Online Transaction Processing). В таких решениях СУБД работает с небольшими по размерам транзакциями, но идущими большим потоком, и при этом от системы требуется минимальное время отклика, а так же возможность, при определенных условиях, отменить любые изменения выполняемых в рамках транзакции. Если вы строите систему, в рамках которой требуется хранить значительное количество сущностей (таблиц), с различными типами связей между ними (один-к-одному, один-к-многим, многие-ко-многим), то это скорее всего про реляционные СУБД.
Когда выбирать реляционную СУБД
Один из основных признаков, который говорит о том что нужно выбирать реляционную СУБД – это высокая нормализация данных. Дополнительными признаками будет необходимость обработки большого кол-ва коротких транзакций, с большей долей операций на вставку
Когда не выбирать реляционную СУБД
Если предполагается хранить не структурируемые данные, или наоборот очень простые структуры типа ключ-значение, то лучше посмотреть в сторону документных СУБД и специализированных СУБД типа ключ-значение соответственно.
Так же один из признаков, что имеет смысл подумать не о реляционных СУБД, это такой факт как необходимость часто обновлять значения в одних и тех же строках. Обычно это обходится «дорого» в реляционных СУБД, и нужно применять «продвинутую магию» что бы делать это корректно.
Конечно, тут есть много «но», или «а если очень хочется», и других ситуаций, когда данные рекомендации можно игнорировать. Это нормально, особенно когда за дело берется эксперт, который знает как это сделать.
СУБД типа ключ-значение
Наверное один из самых простых типов СУБД. В упрощенном виде, это некая таблица с уникальным ключом и собственно связанным с ним значением, в котором может быть что угодно. Чаще всего такие СУБД используют для кэширования, т.к. они очень быстро работают, а это и не сложно, когда есть уникальный ключ, и запрос возвращает только одно значение. У некоторых представителей данных СУБД есть возможность работать полностью в памяти, а так же есть возможность задавать срок жизни записи, после истечения которого, записи будут автоматически удаляться.
Когда выбирать СУБД ключ-значение
Если СУБД будет использоваться для кэширования данных или для брокеров сообщений, то это очень подходящий тип. Так же, такая СУБД хорошо подходит для баз где нужно хранить достаточно простые структуры, и иметь к ним очень быстрый доступ.
Когда не выбирать СУБД ключ-значение
Если вы предполагаете хранить в базе данных много сущностей (таблиц), а у сущностей будут сложные структуры с разными типами данных. Так же, если вы предполагаете делать из этой таблицы сложные запросы которые возвращают множества строк.
Документные СУБД
Иногда встречаются мнения что модель данных в документных БД похожа на модель данных в объектно-ориентированных базах данных. В этом есть доля правды, единственная реальная разница между ними заключается в том, что базы данных документов только сохраняют состояние, но не поведение.
Так же, само название «документо-ориентированная» подчас вводит в заблуждение, и мне встречались коллеги, которые считали, что это база для систем документооборота. Нет, это не так.
Интересно, что документные СУБД развиваются достаточно активно, и сейчас некоторые из них, в том числе, поддерживают проверку схемы.
Известными представителями таких СУБД являются CouchDB, MongoDB, Amazon DocumentDB.
Когда выбирать документную СУБД
Если нужно хранить объекты в одной сущности, но с разной структурой. Если нужно хранит структуры, включая объекты, списки и словари, особенно в формате близкому к JSON.
На самом деле область применения документных СУБД очень широкая. Их можно использовать как компактную базу данных для отдельно взятого микро-сервиса, так и для вполне масштабных решений, в качестве хранилища состояний чего-либо.
Когда не выбирать документную СУБД
Не самое лучшее решение для реализации транзакционная модели, и точно не лучший вариант для формирования отчетности.
Графовые СУБД
Очень простой пример, это организация связей в различного типа социальных сетях, где нужно хранить связи между пользователями (узлами) по разным критериям (родственные связи, коллеги, общие интересы).
Когда выбирать графовые СУБД
Точно стоит обратить внимание на графовые СУБД, если строите какое-то подобие социальной сети, или реализуете систему оценок и рекомендаций. Ну и во всех случаях когда вы хорошо понимаете что такое графы, и для чего это нужно.
Когда не выбирать графовые СУБД
Практически во всех остальных случаях, кроме указанных выше, лучше воздержаться от использования графовых СУБД.
Колоночные СУБД
Колоночные СУБД очень похожи на реляционные. Они так же состоят из строк, которые имеют атрибуты, а строки группируются в таблицах. Различия в логических моделях несущественные, а вот на уровне физического хранения данных различия значительные.
Основные преимущества колоночных СУБД – эффективное выполнения сложных аналитических запросов на больших объемах, и легкое, практически мгновенное, изменение структуры таблиц с данными, плюс существенная компрессия и сжатие, которое позволяет значительно экономить место.
Когда выбирать колоночные СУБД
Когда не выбирать колоночные СУБД
Учитывая специфику колоночных СУБД, будет не эффективно ее использовать, если выборки достаточно простые, параметры выборки статичны, и если преобладают выборки по ключевым значениям. Так же, если количество строк в таблице, из которой делается выборка, меньше сотен миллионов строк, то скорее всего не будет большого преимущества, по сравнению с реляционной СУБД.
Нужно так же иметь ввиду, что в колоночных СУБД могут быть и другие ограничения. Например, может отсутствовать поддержка транзакций, а язык запросов может отличаться от классического SQL, и прочее.
Итоги
Важное замечание – не пытайтесь сразу все задачи решить в рамках одной СУБД. Это более чем нормально иметь несколько разных типов СУБД. Так же, не пытайтесь сразу определиться с производителем СУБД, или связать свою жизнь с одним конкретным брендом.
При выборе типа СУБД следует, прежде всего, исходить из типа решаемых задач, типов обрабатываемых данных, перспектив роста и масштабирования.
Обращайте так же внимание на популярность и наличие широкого круга разработчиков и средств разработки – это даст вам возможность, при необходимости, найти ответ на возникший вопрос быстро.
Итак, в таблице представленной ниже, кратко собрано то, что описано выше в статье.
Тип СУБД
Когда выбирать
Примеры популярных СУБД
Нужна транзакционность; высокая нормализация; большая доля операций на вставку
Oracle, MySQL, Microsoft SQL Server, PostgreSQL
Задачи кэширования и брокеры сообщений
Для хранения объектов в одной сущности, но с разной структурой; хранение структур на основе JSON
CouchDB, MongoDB, Amazon DocumentDB
Задачи подобные социальным сетям; системы оценок и рекомендаций
Neo4j, Amazon Neptune, InfiniteGraph, InfoGrid
Хранилища данных; выборки со сложными аналитическими вычислениями; количество строк в таблице превышает сотни миллионов
Vertica, ClickHouse, Google BigTable, Sybase \ SAP IQ, InfoBright, Cassandra
Надеюсь данная статья оказалась полезной.
В следующих статьях посмотрим на выбор между облачными и on-premise СУБД, платными и бесплатными, и многое другое.
Что такое SQL и как он работает
Википедия гласит, что SQL — это декларативный язык программирования, применяемый для создания, модификации и управления данными в реляционной базе данных, управляемой соответствующей системой управления базами данных. Не самое удобоваримое определение. Чтобы понять, о чём вообще речь, разберём его.
Декларативный язык программирования говорит, что должно быть сделано, а не как это необходимо сделать. Ещё один пример декларативного языка — HTML. Рассмотрим такой код:
С его помощью мы заявляем (declaration — заявление) браузеру, что хотим увидеть блок с классом className и кнопкой с текстом «Ясно. Понятно.» внутри. Для этого мы не создаём каких-либо переменных, циклов, условий. Мы знаем, что браузер нас понял, сам разберёт команду и вернёт результат или ошибку.
Здесь смысл довольно прост: мы даём команду и получаем результат. Мы не описываем, как эту команду выполнять. Чтобы понять, что такое реляционная база данных, разберём, что такое база данных в принципе. Декомпозируем это понятие на «база» и «данные».
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:
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.
Теперь про базы
Получается, что БД — это совокупность данных, представленных определённым образом (в нашем случае — таблицей), и набор инструментов для манипулирования ими.
Данные могут быть сгруппированы не только в таблицы, но и в коллекции. У каждой базы есть свой инструмент для создания таблиц/коллекций, добавления, удаления или изменения данных, а также для составления выборки. В статье мы рассмотрим базы, которые состоят из таблиц, а инструментом манипулирования данными будет язык SQL.
Таблицы между собой могут объединяться в схемы — в одной базе данных их может быть несколько, а может и не быть деления на схемы вообще. Это зависит от БД.
Вернёмся к определению из Википедии и вспомним про слово «реляционные». Реляционные (от англ. relation — отношения) — это базы данных, таблицы которых могут выстраиваться в различных отношениях. Возьмём предыдущий пример и добавим в него тех самых «отношений». Создадим таблицу «Производитель», а ту, что в примере, обозначим как «Каталог».
Теперь таблицу «Каталог» можно оформить в другом виде:
Получилось так, что у таблиц «Каталог» и «Прозводитель» появились отношения. Значения из столбца «Каталог» ссылаются на строки из таблицы «Производитель». Добавлением отношения мы решили нескольких проблем:
Это не все проблемы, которые мы решили добавлением отношений. Для понимания других проблем необходимо углубиться в тему баз данных. Разделение данных на таблицы с отношениями — это процесс нормализации. Так можно достигать различных нормализованных форм данных. При достижении каждой из нормализованных форм мы избавляем данные от дополнительных проблем.
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, язык описания данных) — язык, включающий операторы для работы со структурой данных. Операторы DDL нужны для реализации этих возможностей:
DDL используется, когда нужно создать структуру для хранения данных. Он не отвечает за сами данные — только за то, как они будут разделены по таблицам и схемам.
DML (Data Manipulation Language, язык манипуляции данными) — язык, который нужен для добавления, удаления, изменения данных и для выборки их из базы. Иными словами, для манипулирования данными. Пройдёмся по операторам:
DCL (Data Control Language, язык управления доступом к данным) — набор операторов, необходимых для предоставления доступа к данным. Кроме данных, в БД есть такие сущности, как пользователи. Нужно обязательно иметь возможность ограничить пользователям доступ к данным. Например, мы не хотим, чтобы менеджер проекта мог редактировать данные или их структуру. Для этого есть три группы операторов.
Есть такое понятие, как транзакции. Это набор команд (там может быть и всего одна), который завершается успешно тогда, когда правильно выполнены все команды из него. В случае неудачного завершения одной команды из транзакции, она вся откатывается (отменяются результаты выполнения предыдущих команд), реализуя принцип атомарности. Обычно в транзакцию включаются DML-команды.
Для управления транзакциями существует TCL (Transaction Control Language — язык управления транзакциями). Операторы здесь следующие:
TCL есть только в тех БД, которые поддерживают транзакции. Самое время поговорить о видах БД.
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.
MySQL
MySQL — свободная реляционная СУБД. Разрабатывалась как легковесная замена тяжёлым СУБД, которую можно было установить на маломощный сервер, без сильных потерь в возможностях. MySQL трудится под капотом таких гигантов, как YouTube, Facebook, Twitter, GitHub.
СУБД написана на C и C++. MySQL породил множество ответвлений, которые сейчас стали самостоятельными СУБД, например Percona и MariaDB.
Oracle Database
История Oracle Database начинается с 1977 года. Это объектно-реляционная система управления данными. Это довольно тяжёлая СУБД, поддерживает системы любой сложности, например, в банковской или финансовой сферах. У неё нет бесплатной лицензии. Процедурный SQL — PL/SQL. Языки написания СУБД — Java/C/С++
Microsoft SQL Server
Microsoft SQL Server — система управления реляционными базами данных, разработанная Microsoft. Первая версия SQL Server появилась 29 апреля 1989 года. Это конкурент Oracle Database. Есть бесплатная лицензия для разработчиков, но не для коммерческого использования. Процедурный SQL — Transact-SQL. СУБД написана на C/C++/C#.
PostgreSQL
PostgreSQL — свободная объектно-реляционная система управления базами данных. Эта СУБД увидела свет 8 июля 1996 года. Конкурент MySQL в веб-разработке проектов любой сложности, также соперничает с базами от Oracle и Microsoft в промышленной разработке. У неё прекрасная русскоязычная документация. Как и MySQL, имеет бесплатную лицензию для коммерческой разработки, за что так же, как и MySQL, горячо любима. Процедурный SQL — PL/pgSQL. Разработана на языке С.
Каждая из приведённых СУБД работает на своём расширении SQL. У каждой — своя ниша применения, плюсы и минусы.
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.
Википедия гласит, что SQL — это декларативный язык программирования, применяемый для создания, модификации и управления данными в реляционной базе данных, управляемой соответствующей системой управления базами данных. Не самое удобоваримое определение. Чтобы понять, о чём вообще речь, разберём его.
Декларативный язык программирования говорит, что должно быть сделано, а не как это необходимо сделать. Ещё один пример декларативного языка — HTML. Рассмотрим такой код:
С его помощью мы заявляем (declaration — заявление) браузеру, что хотим увидеть блок с классом className и кнопкой с текстом «Ясно. Понятно.» внутри. Для этого мы не создаём каких-либо переменных, циклов, условий. Мы знаем, что браузер нас понял, сам разберёт команду и вернёт результат или ошибку.
Здесь смысл довольно прост: мы даём команду и получаем результат. Мы не описываем, как эту команду выполнять. Чтобы понять, что такое реляционная база данных, разберём, что такое база данных в принципе. Декомпозируем это понятие на «база» и «данные».
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:
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.
Теперь про базы
Получается, что БД — это совокупность данных, представленных определённым образом (в нашем случае — таблицей), и набор инструментов для манипулирования ими.
Данные могут быть сгруппированы не только в таблицы, но и в коллекции. У каждой базы есть свой инструмент для создания таблиц/коллекций, добавления, удаления или изменения данных, а также для составления выборки. В статье мы рассмотрим базы, которые состоят из таблиц, а инструментом манипулирования данными будет язык SQL.
Таблицы между собой могут объединяться в схемы — в одной базе данных их может быть несколько, а может и не быть деления на схемы вообще. Это зависит от БД.
Вернёмся к определению из Википедии и вспомним про слово «реляционные». Реляционные (от англ. relation — отношения) — это базы данных, таблицы которых могут выстраиваться в различных отношениях. Возьмём предыдущий пример и добавим в него тех самых «отношений». Создадим таблицу «Производитель», а ту, что в примере, обозначим как «Каталог».
Теперь таблицу «Каталог» можно оформить в другом виде:
Получилось так, что у таблиц «Каталог» и «Прозводитель» появились отношения. Значения из столбца «Каталог» ссылаются на строки из таблицы «Производитель». Добавлением отношения мы решили нескольких проблем:
Это не все проблемы, которые мы решили добавлением отношений. Для понимания других проблем необходимо углубиться в тему баз данных. Разделение данных на таблицы с отношениями — это процесс нормализации. Так можно достигать различных нормализованных форм данных. При достижении каждой из нормализованных форм мы избавляем данные от дополнительных проблем.
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, язык описания данных) — язык, включающий операторы для работы со структурой данных. Операторы DDL нужны для реализации этих возможностей:
DDL используется, когда нужно создать структуру для хранения данных. Он не отвечает за сами данные — только за то, как они будут разделены по таблицам и схемам.
DML (Data Manipulation Language, язык манипуляции данными) — язык, который нужен для добавления, удаления, изменения данных и для выборки их из базы. Иными словами, для манипулирования данными. Пройдёмся по операторам:
DCL (Data Control Language, язык управления доступом к данным) — набор операторов, необходимых для предоставления доступа к данным. Кроме данных, в БД есть такие сущности, как пользователи. Нужно обязательно иметь возможность ограничить пользователям доступ к данным. Например, мы не хотим, чтобы менеджер проекта мог редактировать данные или их структуру. Для этого есть три группы операторов.
Есть такое понятие, как транзакции. Это набор команд (там может быть и всего одна), который завершается успешно тогда, когда правильно выполнены все команды из него. В случае неудачного завершения одной команды из транзакции, она вся откатывается (отменяются результаты выполнения предыдущих команд), реализуя принцип атомарности. Обычно в транзакцию включаются DML-команды.
Для управления транзакциями существует TCL (Transaction Control Language — язык управления транзакциями). Операторы здесь следующие:
TCL есть только в тех БД, которые поддерживают транзакции. Самое время поговорить о видах БД.
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.
MySQL
MySQL — свободная реляционная СУБД. Разрабатывалась как легковесная замена тяжёлым СУБД, которую можно было установить на маломощный сервер, без сильных потерь в возможностях. MySQL трудится под капотом таких гигантов, как YouTube, Facebook, Twitter, GitHub.
СУБД написана на C и C++. MySQL породил множество ответвлений, которые сейчас стали самостоятельными СУБД, например Percona и MariaDB.
Oracle Database
История Oracle Database начинается с 1977 года. Это объектно-реляционная система управления данными. Это довольно тяжёлая СУБД, поддерживает системы любой сложности, например, в банковской или финансовой сферах. У неё нет бесплатной лицензии. Процедурный SQL — PL/SQL. Языки написания СУБД — Java/C/С++
Microsoft SQL Server
Microsoft SQL Server — система управления реляционными базами данных, разработанная Microsoft. Первая версия SQL Server появилась 29 апреля 1989 года. Это конкурент Oracle Database. Есть бесплатная лицензия для разработчиков, но не для коммерческого использования. Процедурный SQL — Transact-SQL. СУБД написана на C/C++/C#.
PostgreSQL
PostgreSQL — свободная объектно-реляционная система управления базами данных. Эта СУБД увидела свет 8 июля 1996 года. Конкурент MySQL в веб-разработке проектов любой сложности, также соперничает с базами от Oracle и Microsoft в промышленной разработке. У неё прекрасная русскоязычная документация. Как и MySQL, имеет бесплатную лицензию для коммерческой разработки, за что так же, как и MySQL, горячо любима. Процедурный SQL — PL/pgSQL. Разработана на языке С.
Каждая из приведённых СУБД работает на своём расширении SQL. У каждой — своя ниша применения, плюсы и минусы.
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.