Как устроены реляционные СУБД и в чем их особенности?

Реляционные СУБД в мире цифровой информации Онлайн-проекты обрабатывают большое количество данных самого разного типа. И для эффективного взаимодействия с различной информацией применяются и разные СУБД. Например, колоночные, графовые, поисковые и, конечно же, реляционные. Именно о последних мы сегодня и поговорим. Собирать и четко структурировать данные о клиентах, товарах и заказах, выполняя при этом запросы на чтение и запись — распространенный пример работы реляционных БД. Такие базы состоят из тесно связанных таблиц. Эту связь также называют «отношениями» (от англ. relation). Отсюда и название — реляционные. Наиболее популярные СУБД такого типа — MySQL, MSSQL, PostrgeSQL. Их главная особенность — высокая упорядоченность. Структура реляционных баз данных Главные элементы реляционных СУБД: таблицы — они же отношения; столбцы, которые еще называют атрибутами; строки или кортежи; а также первичные и внешние ключи. Таблицы Главный элемент реляционной базы данных. В таблицах хранятся сведения, например о клиентах или заказах. А еще к ним направляются запросы на поиск, просмотр, добавление и удаления данных. Информация хранится в строках и столбцах. А для создания уникальных идентификаторов и построения взаимосвязей используются ключи. Представим, что у нас есть база, которая состоит из нескольких таблиц: Clients, Orders и Catalog, в которых соответственно хранятся данные о клиентах, заказах и услугах или продуктах компании. Столбцы Основные элементы таблицы, расположенные слева направо. Обладают уникальными именами и определяют допустимые значения в ячейках, каждая из которых может содержать только одну запись. Например, таблица Clients может включать такие атрибуты, как ClientID, Name, Email и Phone. В столбцах используются данные определенного типа, например: VARCHAR — текстовая информация переменного размера. Допустимы буквы, цифры и другие символы; DATE — даты; DATETIME — даты и время; INTEGER — целые числа; BOOLEAN — логические значения вида истина или ложь. Строки Содержат сведения для конкретного типа данных из столбцов. Для приведенного выше примера c таблицей Clients первая строка может иметь вид: 1, Иван Иванов, ivan.ivanov@hoster.by, +37533999**** Первичные ключи Служат уникальными идентификаторами для записей в таблице. Например, выше мы использовали первичный ключ ClientID, благодаря которому каждый пользователь в соответствующей таблице получит уникальный номер. Это гарантирует отсутствие повтора строк и дубля записей. Полезно, например, когда есть пользователи с одинаковыми именами или товары с аналогичным названием: допустим, разные модели одной линейки. Внешние ключи Это один или несколько столбцов, которые используют первичные ключи из других таблиц для создания связи и целостности данных. Например, таблица Orders из нашей БД может включать столбцы OrderID, Date, ClientID и CatalogID где: OrderID — первичный ключ данной таблицы; а ClientID и CatalogID — вторичные ключи для связи с другими таблицами. Как работают реляционные БД Следование свойствам ACID, использование языка запросов SQL и обеспечение целостности данных — ключевые принципы работы реляционных баз. Транзакции и ACID Поддержка транзакций — одна из главных особенностей реляционных БД. Это последовательные и взаимосвязанные запросы, которые выполняются как единое целое. Например: BEGIN; UPDATE Users SET Balance = Balance - 100 WHERE UserID = 1; UPDATE Users SET Balance = Balance + 100 WHERE UserID = 2; COMMIT; Такая транзакция состоит из двух запросов и переводит 100 условных единиц с одного баланса на другой. Понятно, что она будет успешной только при выполнении обеих отдельных операций: на списание и пополнение. Работа транзакций тесно связана с соблюдением свойств ACID (Atomicity, Consistency, Isolation, Durability). И вот, что они означают. Атомарность (Atomicity) — транзакция и операции, которые она включает, выполняются полностью или не выполняются вообще. Частичный результат невозможен. Согласованность (Consistency) — после транзакции в базе фиксируются только допустимые значения. Изолированность (Isolation) — параллельные транзакции не оказывают влияния друг на друга. Устойчивость (Durability) — при успешном выполнении транзакции гарантируется сохранность изменений даже в случае сбоя. Целостность данных Информация в реляционных БД должна оставаться логичной, непротиворечивой и соответствовать правилам этой самой базы. Избежать случайных ошибок, нарушения структуры, неправильных значений и их несоответствия помогает целостность данных. За счет этого к клиенту не прикрепится заказ, которого он не оформлял, и заявка не припишется несуществующему пользователю. Чтобы все было корректно, в реляционных БД применяются три вида целостности данных: Структурная. Таблицы упорядочены, записи уникальны и каждую строку можно идентифицировать по первичному ключу. Языковая. Для операций с данными применяются SQL-запросы, и это обеспечивает командам понятность и единый стандарт. Ссылочная. Связь между таблицами не нарушается при изменении, добавлении или удалении записей. SQL-запросы SQL (Structured Query Language) — это популярный и стандартизированный язык для работы с реляционными базами. С его помощью можно добавлять, редактировать и удалять записи, а также направлять различные запросы к БД, например для фильтрации данных. Так, посмотреть все заказы за 10 сентября 2025 года можно при помощи команды: SELECT * FROM Orders WHERE Date = '2025-09-10'; Примеры реляционных СУБД MySQL. Популярная, надежная и удобная в управлении СУБД с бесплатной лицензией. Поддерживает индексы, транзакции и совместима с различными языками программирования. MSSQL. Платная СУБД от Microsoft, совместимая с соответствующими решениями, например NET и Windows Server. Поддерживает транзакции, шифрование, инструменты для резервирования и восстановления данных. PostrgeSQL. Мощная СУБД с открытым исходным кодом. Поддерживает транзакции, сложные запросы, а еще — создание собственных типов данных и функций. Потянет большой проект и внушительный объем информации. Где используются реляционные СУБД Связность и упорядоченность хранения данных востребованы в самых разных сферах. Финансы. За счет поддержки транзакций и ориентирования на свойства ACID реляционными базами активно пользуются банки, страховые и другие финансовые организации. Бизнес любого масштаба. Сведения о клиентах, заказах и товарах, — пожалуй, самые популярные данные, хранимые в реляционных БД. Медицина. Упорядочить записи пациентов, включая врачебные назначения, и обеспечить эффективное управление такими данными также помогут реляционные БД. Образование. А еще такие базы можно использовать для структурированного хранения данных студентов, их оценок и других учебных сведений. Плюсы и минусы реляционных СУБД Реляционные базы остаются одними из самых популярных в мире и при этом обладают как преимуществами, так и недостатками. Плюсы: Согласованность и структурированность. Упорядоченное хранение данных в таблицах с четкими правилами выполнения запросов делает работу с такими БД предсказуемой и эффективной. Сохраненные запросы. SQL-запросы можно сохранить на сервере, где они и будут выполняться в будущем без необходимости многократных повторов команды. Это повышает производительность системы и ее устойчивость к SQL-атакам. Синхронизация. Логика реляционных БД помогает избегать конфликтов данных с сохранением их целостности при одновременной работе нескольких пользователей. Удобное управление. SQL-запросы — не самые сложные в освоении команды. И это вкупе с понятной организацией данных делает реляционные СУБД доступными широкому кругу пользователей. Минусы: Только структурированные данные. Главный минус реляционных баз вытекает из их ключевого преимущества. Заточенность под работу с таблицами делает такие БД плохо оптимизированными для иных форматов: документов, картинок и прочих. Масштабируемость на физических серверах. Одна машина — одна база. Но объем данных постепенно растет и на физических серверах рано или поздно достигает лимита ресурсов. Тогда для масштабирования системы нужно создавать кластер: подключать дополнительные ноды и распределять между ними нагрузку. И все это, конечно, требует вложений и нуждается в настройке. Как эффективно запустить реляционные базы в облаке? Проблема сложного масштабирования отпадает сама по себе, если развернуть базу в облаке. При чем не просто в виртуальной среде, а в защищенном облачном сервисе DBaaS. И вот какие это обеспечит преимущества. Высокие стандарты безопасности. Наша инфраструктура размещена в аттестованном контуре и подходит для работы с персональными данными. При этом ваша БД будет совместима с другими защищенными услугами: облаком и выделенными серверами, а также S3-хранилищем. Быстрый запуск. MySQL, PostgreSQL или MongoDB — выбирайте подходящую базу данных и запускайте сервис в пару кликов, указав подходящую конфигурацию. Удобное масштабирование. Количество ядер CPU, объем RAM и дискового пространства можно будет изменить в любой момент. Надежность и доступность. На старте или уже при использовании сервиса можно создать кластер БД из минимум трех нод для обеспечения отказоустойчивости. Также по умолчанию доступно автоматическое резервное копирование. Экономия расходов. И при этом вы оплачиваете только используемые ресурсы. А еще вам не придется тратиться на покупку и обслуживание собственного оборудования. Оставляйте заявку по ссылке, чтобы скорее развернуть свою облачную базу данных в защищенном контуре, и воспользоваться всеми преимуществами нашего DBaaS. ]]>