Виды баз данных и как выбрать правильную

Современные компании хранят огромное количество данных о клиентах и внутренних бизнес-процессах. Только обычные пользователи в секунду генерируют информацию в размере около 1,7 МБ. Её не удаляют, а сохраняют на серверах для анализа и доступа при необходимости.

Если компания выросла из малого бизнеса, то Google Sheets станет недостаточно, и нужно создать полноценную БД, чтобы свести данные в систему с понятной структурой и функциями для автоматизации работы.

В статье разберём основные виды баз данных, с которыми активно работают компании.

Что такое базы данных

В общем смысле БД — это набор данных, которые хранятся в таблицах, упорядоченных в общей структуре. Базы всегда состоят из 2+ таблиц, поскольку загружать всё в одну не лучшая практика. Работая с 50 000–100 000 строк и столбцов, Excel начнёт зависать даже на мощном ПК, а управление станет слишком неудобным.

Базы данных применяют во всех ИТ-проектах. Система БД может хранить огромные массивы информации, необходимые программе для функционирования. При этом базами даже огромных корпораций несложно управлять при любом объёме информации — если проработать структуру.

Виды баз данных

Классифицируют базы данных по разным видам. Здесь мы разберём наиболее распространённые, которые компании применяют для решения повседневных задач.

Иерархические

Как и в любой ступенчатой иерархии, в БД информация классифицирована по уровням. При этом они расположены с опорой на единую точку привязки, то есть у одного «родителя» может быть 2+ «детей», но у «детей» только один «родитель». В результате сущности имеют низкий ранг, а общности — верхний.

Стоит отметить, что департаменты и администрация далеки друг от друга, но они вместе формируют общность.

Это простейший тип баз данных, не использующийся в крупных проектах, так как для добавления новых элементов в модель придётся потратить много времени на обход.

Примеры использования:

• Организация файловых систем.

• DNS и LDAP-соединения.

Примеры БД:

• Каталог папок Windows.

• IMS.

• IBM DBOMP.

Преимущества	Недостатки
Простота	Сложное управление крупными БД
Высокая гибкость структур	Минимальная стандартизация
Независимость информации	Требуются значительные ресурсы

Сетевые

Сетевая БД — это иерархическая система, но с небольшой модификацией. Дочерним записям предоставлено право связываться с несколькими родителями. В итоге получается сложная сеть файлов. Каждый компонент Student, Faculty и Resources имеет две родительские записи.

Сеть — естественный способ выстраивания взаимосвязей между сущностями. СБД основаны на математике графов, то есть базу можно представить в виде ориентированного графа. Так называют структуры, состоящие из рёбер и узлов. Последние являются объектами СБД, а рёбра показывают связи между объектами.

Функциональность сетевых БД шире, чем иерархических, поэтому на рынке представлено больше актуальных решений. Примеры:

• CODASYL.

• Neo4j.

• ArangoDB.

• OrientDB.

Преимущества	Недостатки
Эффективное использование памяти ПК	Сложная реорганизация
Скорость обработки запросов выше, чем у иерархических БД	Трудность для работы в БД без профессиональных навыков
Более сложная нормализация БД

Объектно-ориентированные

Информация в БД представлена в качестве объекта и его атрибутов, методов и классов. Взаимодействие происходит без каких-либо затруднений.

В ООП у объектов есть состояние и поведение, они образуют классы и так далее, из-за чего очень похожи на ОО-языки. Они необходимы для поиска экземпляров с помощью СУБД.

Примеры СУБД:

• Db4o.

• ZODB.

• Versant Object Database.

• ObjectDatabase++.

Преимущества	Недостатки
Хорошо работают с ОО-языками	Для работы необходимы знания ООП
Естественное представление данных и возможность рассматривать информацию на разных уровнях абстракции	Нет мощных непроцедурных средств извлечения объектов
Определение типов данных, свойств и операций с ними	Для обеспечения внутренней целостности нужен процедурный код

Реляционные

В этой базе между данными есть предопределённые связи и отношения, они управляются с помощью особого языка запросов. Информация в системе получает идентификатор в виде записи.

Как работает концепция «ключ — значение»

Реляционные БД стали крайне распространёнными. Их интегрируют в Web-App и активно используют для хранения и обработки клиентских данных. Во многом популярность связана с лёгким масштабированием и переносом сведений (если сравнивать с иерархическими БД).

Примеры:

• Oracle.

• Microsoft SQL Server.

• PostgreSQL.

• MySQL.

Преимущества	Недостатки
Строгие правила проектирования	Сложная структура, обусловленная нормализацией
Полная независимость информации	Ограниченный набор типов данных (например, нет мультимедиа, геоинформации)
	Нужно выучить SQL, то есть без специальных знаний не получится управлять БД

Нереляционные (NoSQL)

Так называют типы БД, которые имеют особую модель хранения, оптимизированную под особенности вида данных. К примеру, разработчики могут создать систему простых пар Key-value, документ JSON или график из рёбер и вершин.

Базы NoSQL характеризуются минимальной сложностью проектирования, простым горизонтальным масштабированием и точным управлением доступом. Структуры NoSQL отличаются от реляционных, а обработка запросов происходит быстрее из-за горизонтального масштабирования.

Примеры NoSQL БД:

• Redis.

• Oracle NoSQL.

• Actian NoSQL Database.

Преимущества	Недостатки
Простая работа. Для создания и управления БД не нужны глубокие знания SQL, которые часто чрезмерны при решении конкретных задач	Приложение накрепко привязывает к конкретной СУБД. Если SQL универсален, то в случае с NoSQL просто перейти на другой софт не получится из-за больших различий в специфике запросов и стандартов API
Понятный синтаксис запросов. Некоторые разработчики активно применяют ORM (Object-Relational Mapping), который делает составление запросов ещё проще	Ограниченность языка запросов. NoSQL создали на основе наиболее распространённых функций SQL
Возможность хранить неструктурированные данные	Узкопрофильность знаний. На рынке труда сложно найти профессионалов по NoSQL из-за сравнительно низкого спроса на них. Найти специалиста с идеальным знанием SQL проще

Документоориентированные БД

Нереляционная БД хранит данные в JSON, BSON или XML. Пользователи могут записывать и извлекать документы в форме, которая намного ближе к объектам данных, применяемых в программах. Благодаря такому подходу не нужны дополнительные конвертации информации для использования в приложениях.

БД документов необходимы в ИТ, поскольку предлагают гибкую структуру. Благодаря этому ускоряется создание ИТ-продуктов — данные становятся подобными коду и управляются самими разработчиками: легче получить доступ и применять в работе. А для работы с БД на SQL необходим администратор со знанием специфичного языка запросов.

Документоориентированные БД обычно реализуются с применением архитектуры, которая позволяет масштабировать объёмы информации и трафика. Поэтому их активно используют онлайн-магазины и разработчики мобильных приложений.

Примеры:

• MongoDB.

• Couchbase.

• Firebase Realtime Database.

• Google Cloud Firestore.

Преимущества	Недостатки
Гибкость и масштабируемость. Нереляционная документоориентированная модель может записывать информацию в виде документов с различной структурой и любыми типами данных. Это упрощает изменение схемы информации без масштабных вмешательств	Неэффективна при выполнении запросов, требующих объединения и агрегации информации по множеству параметров
Простота использования. Модель БД имеет простой интерфейс, который легко освоят разработчики с минимальными познаниями в базах и структурах данных	Нет строгой схемы. При использовании БД легко нарушить целостность информации, из-за чего разработчикам приходится тратить больше времени на проверку и поддержку логичной структуры
Высокая производительность. Обработка данных происходит намного быстрее, чем в случае с реляционными моделями. Документоориентированные БД могут хранить данные в близком к исходному формате, поэтому не нужны сложные операции для преобразования при чтении и записи	Нет полноценных транзакций. Из-за этого документоориентированные БД не применяют в приложениях, нуждающихся в согласованности сведений и атомарности действий

Колоночные БД

Колоночные базы записывают сведения в столбцы, а не в строчном виде. БД Apache Cassandra и DataStax созданы для хранения массивов информации, которую нужно записывать и искать. Системы, ориентированные на колонки, хорошо подходят для выполнения таких задач, как составление временных рядов, хранение журналов и разработка аналитических приложений, где важна быстрая запись и высокая масштабируемость.

Колоночные СУБД призваны решить проблему неэффективной работы традиционных систем при выполнении операций типа «чтение». Они позволяют на менее мощном оборудовании быстро обрабатывать запросы и благодаря компрессии уменьшать объём базы в 5–10 раз.

Примеры:

• Amazon Redshift.

• Vertica.

• ParAccel.

• Kognito.

• Infobright.

• SAND.

Преимущества	Недостатки
Быстрое выполнение сложных выборов в таблицах	Медленная запись данных
Мгновенное изменение структуры	Не поддерживают транзакции
Экономия места на жёстком диске	Неполный синтаксис SQL

Как выбрать БД

Чтобы выбрать вид БД, нужно учитывать особенности проекта, а также стоимость СУБД и размеры сообщества. Разберём семь основных критериев, по которым определяют подходящую базу.

Масштабируемость

Масштабируемость — критический фактор. Необходимо учитывать, сможет ли база данных справиться с увеличением объёма информации в будущем.

Реляционные БД могут обрабатывать ограниченный объём данных, в то время как нереляционные справляются с массивами неструктурированной информации. БД, работающие в ОЗУ, используют для приложений, которым требуется быстрый доступ к данным.

Структура данных

Структура данных и то, насколько сложные связи между объектами предполагаются, также определяют тип базы данных. Реляционные БД лучше всего подходят для обработанных данных с предопределёнными связями. А нереляционные модели используют для сведения неструктурированной информации с неоднородными и различными связями.

Производительность

Производительность не менее важна при выборе модели БД. Следует изучить, насколько быстро она может обрабатывать запросы и извлекать данные. Базы данных в оперативной памяти обеспечивают самую высокую производительность, за ними следуют нереляционные БД, а на третьем месте стоят реляционные.

Безопасность

Безопасность — ключевой критерий, если компания планирует записывать клиентские данные. С учётом ужесточения законодательства в РФ компании должны больше внимания уделять защищённости баз и компьютеров, на которых они находятся. Необходимо убедиться, что данные будут закрыты от несанкционированного доступа, а выбранная БД обладает такими функциями, как:

• Шифрование.

• Контроль доступа.

• Механизмы аутентификации.

Стоимость

Зависит от модели, вариантов размещения и условий лицензирования. При оценке общей стоимости владения необходимо учитывать как первоначальные затраты, так и постоянные расходы на обслуживание.

Простота использования

Если у компании нет ресурсов на наём профессионального администратора, то стоит выбирать максимально жёсткие и стандартизированные системы с лёгкой настройкой. Реляционные БД имеют более структурированный подход к управлению данными, в то время как NoSQL обеспечивают большую гибкость, но могут быть сложными в управлении.

Активность сообщества

Желательно выбирать популярные решения, у которых есть активное сообщество пользователей. Тогда разработчики смогут обратиться за помощью к коллегам или найти инструкции, где уже разобрана возникшая проблема. В результате устранение неполадок будет проходить быстрее, даже если в компании работает специалист среднего уровня.

Кейс Exolve

Онлайн-магазин женской одежды имеет наработанную базу клиентов, с которой он преимущественно взаимодействовал через социальные сети. Однако в 2022–2023 гг. после ухода облачной БД возникли проблемы. Компания больше не могла информировать клиентов с помощью кода в автоматическом режиме.

Чтобы решить задачу без перехода на другую БД, компания решила использовать шлюз Exolve для запуска SMS-рассылок по своей базе. Благодаря API магазин вернул функции, к которым привык, а также получил новые.

Результаты использования SMS-шлюза:

• Расходы на разработку сократились на 19%, поскольку программистам не пришлось переделывать БД с нуля.

• Коэффициент удержания клиентов вырос на 5%.

• Пожизненная ценность клиентов увеличилась с 2 тыс. до 3,5 тыс. рублей благодаря регулярным рассылкам с выгодными предложениями.

Заключение

База данных — универсальное решение для управления массивами информации. Без неё сложно представить современный бизнес, ведь компании и клиенты генерируют огромные объёмы данных ежесекундно. При этом на ручную обработку потребуется много ресурсов. Благодаря БД и СУБД управление информацией станет проще. Главное — выбирать подходящие виды баз данных с учётом особенностей проекта, уровня специалистов и других критериев.