Система управления базами данных (СУБД) относится к набору компьютерных программ, предназначенных для создания и модификации баз данных. Она служит набором программного обеспечения, обеспечивающим целостность данных. Кроме того, СУБД действует как посредник между конечным пользователем и базой данных, одновременно предоставляя нескольким пользователям платформу для совместного создания данных в базе данных, доступа к ним и манипулирования ими.
Характеристики СУБД
Ниже мы подробнее остановимся на некоторых характеристиках Системы управления базами данных (СУБД).
1. Объект реального мира:
- Одной из фундаментальных и легко понятных характеристик системы управления базами данных (СУБД) является ее практичность. СУБД специально разработана для удовлетворения сложных требований крупных коммерческих организаций и защиты их ценных данных.
- База данных в СУБД имеет возможность хранить различные типы информации, такие как цены на овощи, молоко, хлеб и так далее. В СУБД сущности, представляющие объекты реального мира, зеркально отражены.
- Например, при создании базы данных студентов необходимо определить сущность, соответствующую реальному студенту, инкапсулирующую его соответствующие данные. Обычно используемые атрибуты в базе данных студентов обычно включают, среди прочего, имя, возраст, пол и регистрационный номер.
2. Самоописывающийся характер
- В рамках Системы управления базами данных (СУБД) базы данных состоят из СУБД, каждый уровень которых содержит метаданные, которые относятся к данным о данных.
- Например, в базе данных школы метаданные могут включать такую информацию, как общее количество строк в таблице и название самой таблицы.
- Таким образом, неотъемлемая характеристика самоописания в СУБД является результатом того, что данные хранятся в базе данных в структурированном формате, что позволяет ей автоматически предоставлять исчерпывающую информацию.
3. Атомарность операций (Transactions):
- Концепция атомарности в системе управления базами данных (СУБД) подразумевает представление о том, что операция должна либо выполняться полностью, либо не выполняться вообще, не оставляя промежуточных состояний. Эта характеристика атомарности очень важна и полезна в СУБД. Чтобы более четко понять концепцию атомарности, рассмотрим следующий пример:
- В контексте банка каждый банк поддерживает свою собственную базу данных, содержащую исчерпывающую информацию о клиентах. Транзакции представляют собой наиболее распространенные атомарные операции, проводимые банком. Предположим, Sona желает перевести 1000 рупий на счет Archita. С помощью функции атомарности базы данных эта передача может быть надежно выполнена. Однако, если возникает проблема с учетной записью Archita или сбой в поддержании атомарности в базе данных, счет Sona может быть списан, но средства не будут зачислены на счет Archita.
- Когда база данных обладает функцией атомарности, такие транзакции либо происходят полностью, либо не происходят вообще. В случае неудачной транзакции средства автоматически возвращаются на счет отправителя.
- По сути, успешное завершение транзакции зависит от надлежащего функционирования базы данных. Если база данных работает безупречно, транзакция будет успешной. И наоборот, если в базе данных обнаруживаются ошибки, весь банковский сервер может испытывать простои.
4. Параллельный доступ без аномалий:
- В данном контексте “аномалии” относятся к способности нескольких пользователей получать доступ к базе данных и извлекать информацию без возникновения каких-либо проблем.
- Чтобы лучше проиллюстрировать эту концепцию, давайте еще раз рассмотрим пример банка. Предположим, что Сону одалживает свою банковскую карту своей сестре Архите и поручает ей снять 5000 рупий в банкомате. Одновременно Сону также переводит 2000 рупий своему брату Мону. Обе операции успешно выполнены. Изначально на банковском счете Сону было 10000 рупий. После транзакций перевода и вывода средств, когда Сону проверяет свой банковский баланс, он правильно отражает 3000 рупий. Такое точное обновление банковского баланса становится возможным благодаря параллельной функции базы данных.
- Таким образом, мы видим, что параллелизм является отличной особенностью базы данных, позволяющей выполнять несколько операций одновременно без ошибок.
5. Хранит любые структурированные данные:
- База данных обладает способностью хранить данные в хорошо организованном формате.
- Хотя на различных веб-сайтах часто можно встретить примеры баз данных студентов для облегчения понимания, важно понимать, что базы данных способны хранить неограниченный объем данных.
- Важной характеристикой системы управления базами данных (СУБД) является ее способность структурированно хранить различные типы реальных данных.
6. Целостность:
- Термин “целостность” в данном контексте относится к требованию точности и согласованности данных. Давайте проиллюстрируем это на примере.
- Рассмотрим банк с именем ABC Bank, который поддерживает свою собственную базу данных для хранения данных клиентов. Если будет предпринята попытка получить доступ к реквизитам счета в базе данных, которых нет в записях банка, база данных выдаст неверный вывод. Аналогично, если клиент меняет свой адрес, но обновленная информация не отражается в базе данных, это приводит к несогласованности данных.
- Следовательно, важно, чтобы данные, хранящиеся в базе данных, были точными и непротиворечивыми. Например, если баланс счета клиента изначально равен нулю, а впоследствии он вносит на свой счет 6000 рупий, неспособность обновить новый баланс счета в базе данных вызовет у клиента значительные проблемы.
7. Простота доступа (запросы к СУБД):
- До появления СУБД данные обычно хранились с использованием системы файлов и папок.
- Поиск имени учащегося в такой системе был сложной задачей, поскольку каждую операцию поиска приходилось выполнять вручную. Однако с внедрением СУБД доступ к базе данных значительно упростился.
- В СУБД любой тип хранимых данных может быть легко извлечен путем выполнения простого поискового запроса. Этот метод поиска намного быстрее по сравнению с процессами ручного поиска.
- Более того, СУБД предоставляет набор CRUD-операций (Создание, Чтение, Обновление, Удаление), которые позволяют выполнять различные типы запросов в базе данных.
8. Базы данных SQL и без SQL:
- Существуют два различных типа баз данных, а именно SQL и Не-SQL, которые выходят за рамки СУБД (системы управления базами данных).
- Базы данных SQL хранят данные в виде таблиц, используя строки и столбцы для структурирования информации. С другой стороны, базы данных без SQL могут хранить данные в различных форматах, не ограничиваясь табличными структурами. Например, MongoDB, широко используемая база данных без SQL, хранит данные в формате JSON (объектная нотация JavaScript).
- Доступность как баз данных SQL, так и не-SQL обеспечивает гибкость в выборе подходящего метода хранения данных на основе конкретных требований проекта. Важно отметить, что не должно быть споров относительно баз данных SQL или не-SQL. Пригодность каждого типа базы данных зависит от конкретного проекта или варианта использования.
- Такая гибкость является характерной чертой СУБД, поскольку позволяет пользователям выполнять операции и выполнять запросы как к базам данных SQL, так и без SQL.
9. Свойства ACID:
- Для поддержания согласованности в базе данных СУБД придерживается набора свойств, обычно называемых свойствами ACID. Важно упомянуть эти свойства во всей их полноте, поскольку они играют жизненно важную роль в обеспечении надежности базы данных.
- ACID означает атомарность, согласованность, изоляцию и долговечность.
- Ранее мы обсуждали атомарность, которая влечет за собой требование о том, чтобы транзакция была либо полностью завершена (100%), либо не выполнялась вообще (0%). Согласованность, с другой стороны, гарантирует, что любые изменения, внесенные в данные, будут последовательно отражены во всей базе данных.
- Изоляция относится к способности поддерживать независимое выполнение нескольких транзакций без вмешательства других транзакций. Каждая транзакция работает так, как если бы она выполнялась изолированно от других, даже если они могут выполняться одновременно.
- Долговечность означает, что после успешного завершения и фиксации транзакции ее последствия должны сохраняться в базе данных даже в случае последующих сбоев или сбоев системы. Изменения, внесенные транзакцией, должны быть долговечными и оставаться неизменными.
- В совокупности эти свойства ACID работают для поддержания целостности, надежности и непротиворечивости базы данных, обеспечивая успешное выполнение транзакций и операций с данными.
10. Безопасность:
- База данных должна предоставлять ограниченный доступ своим пользователям, ограничивая их способность вносить изменения в данные и предотвращая несанкционированный доступ.
- Доступ ко всей базе данных не должен предоставляться пользователям, а их привилегии должны быть ограничены на основе их авторизованных ролей.
- Аутентификация играет решающую роль в регулировании доступа пользователей к СУБД. Она гарантирует, что пользователи могут входить в систему с соответствующими учетными данными и им предоставляется доступ только к определенным частям базы данных, доступ к которым им разрешен. Например, в организации администратор может иметь доступ для модификации базы данных организации с учетом изменений, таких как добавление или увольнение новых сотрудников. С другой стороны, сотрудникам предоставляется доступ только к их индивидуальным профилям и ограничен доступ к базе данных других сотрудников или организации в целом.
Заключение:
В заключение, Система управления базами данных (СУБД) обладает несколькими важными характеристиками, которые способствуют ее функциональности и эффективности. Эти характеристики включают практичность, понятность, атомарность, параллельный доступ, целостность данных, поддержку различных типов баз данных (SQL и без SQL), свойства ACID и ограниченный доступ пользователей. Эти функции гарантируют, что СУБД может эффективно создавать, хранить, манипулировать и извлекать данные, сохраняя при этом согласованность, безопасность и доступность.
Часто задаваемые вопросы (FAQs) о характеристиках СУБД:
Вопрос 1. Каковы свойства ACID в СУБД?
Свойства ACID в СУБД означают атомарность, согласованность, изоляцию и долговечность. Эти свойства обеспечивают надежную обработку транзакций базы данных, поддерживают целостность данных, позволяют транзакциям выполняться независимо и гарантируют долговечность завершенных транзакций.
Вопрос 2. Каково значение атомарности в СУБД?
Атомарность гарантирует, что транзакция в СУБД либо полностью завершена (100%), либо не выполняется вообще (0%). Она предотвращает неполные или частичные транзакции, поддерживая целостность и согласованность базы данных.
Вопрос 3. Как параллельный доступ приносит пользу СУБД?
Параллельный доступ позволяет нескольким пользователям получать доступ к базе данных и управлять ею одновременно, не мешая друг другу. Это повышает эффективность, сокращает время ожидания и повышает общую производительность системы.
Вопрос 4. Насколько важна целостность данных в СУБД?
Целостность данных в СУБД гарантирует, что данные, хранящиеся в базе данных, являются правильными, непротиворечивыми и аккуратными. Это предотвращает несоответствия данных, несанкционированные модификации и ошибки, поддерживая надежность данных.
Вопрос 5. Почему ограниченный доступ пользователей имеет решающее значение в СУБД?
Ограниченный доступ пользователей необходим для защиты базы данных от несанкционированного доступа и обеспечения безопасности данных. Это гарантирует, что пользователи имеют ограниченные привилегии и могут получать доступ к данным и изменять их только в пределах своей разрешенной области, предотвращая несанкционированные манипуляции с данными или утечки.
Вопрос 6. Чем отличаются базы данных SQL и без SQL в СУБД?
Базы данных SQL хранят данные в таблицах структурированного формата с использованием строк и столбцов, в то время как базы данных без SQL могут хранить данные в различных форматах, отличных от таблиц, таких как JSON. Базы данных SQL идеально подходят для структурированных данных, в то время как базы данных без SQL являются гибкими и подходят для обработки неструктурированных или полуструктурированных данных.