Базы данных являются важной частью современных программных систем. Они используются для эффективного, надежного и безопасного хранения и извлечения данных. Базы данных можно разделить на несколько категорий, включая реляционные, NoSQL, документно-ориентированные, графовые базы данных и другие. В каждом типе баз данных используются разные методы хранения и извлечения данных, и каждый из них имеет свой уникальный набор преимуществ и недостатков.
В этой статье мы подробно обсудим, как базы данных хранят данные, уделяя особое внимание реляционным базам данных.
Реляционные базы данных:
Реляционные базы данных являются наиболее распространенным типом баз данных. Они используют таблицы для хранения данных, где каждая таблица представляет одну сущность или концепцию. Например, таблица может представлять сотрудников, клиентов или заказы.
Каждая таблица состоит из строк и столбцов, причем каждая строка представляет один экземпляр объекта, а каждый столбец представляет определенный атрибут этого объекта. Например, строка в таблице сотрудников может представлять одного сотрудника со столбцами для имени этого сотрудника, адреса, номера телефона и других соответствующих сведений.
Когда данные вставляются в таблицу, они сначала проверяются на соответствие схеме или структуре таблицы. Эта схема определяет типы данных и ограничения, которые применяются к каждому столбцу. Например, столбец может быть определен как целочисленный тип, что означает, что он может содержать только целые числа.
После проверки данных они записываются в файл данных на диск. Файл данных разделен на страницы, каждая из которых содержит фиксированное количество строк. Каждая страница обычно имеет размер в несколько килобайт, и строки на каждой странице расположены в определенном порядке, например, по первичному ключу.
Первичные ключи:
Первичный ключ — это уникальный идентификатор для каждой строки в таблице. Он используется для обеспечения уникальной идентификации и извлечения каждой строки. Первичные ключи могут быть либо отдельными столбцами, либо составными ключами, состоящими из нескольких столбцов.
Индексы:
Индексы используются для ускорения запросов, позволяя базе данных быстро находить строки, соответствующие определенным критериям поиска. Индексы создаются для одного или нескольких столбцов таблицы и хранятся отдельно от файла данных.
Когда выполняется запрос, включающий критерии поиска, соответствующие индексу, база данных использует этот индекс для поиска соответствующих строк в файле данных. Этот процесс намного быстрее, чем сканирование всего файла данных.
Журналы транзакций:
Журналы транзакций используются для обеспечения согласованности и надежности данных. Когда база данных выполняет такую операцию, как вставка, обновление или удаление, она сначала записывает запись об этой операции в журнал транзакций. Эта запись включает сведения об операции, такие как таблица, затронутые строки и новые значения.
В случае сбоя, такого как отключение питания или сбой оборудования, база данных может использовать журнал транзакций для восстановления после сбоя. Он может воспроизводить транзакции, записанные в журнале, чтобы вернуть базу данных в согласованное состояние.
Параллельный контроль:
Параллельное управление используется для обеспечения того, чтобы несколько пользователей могли одновременно получать доступ к одним и тем же данным и изменять их, не мешая друг другу. Это критически важная функция в многопользовательских средах, где многие пользователи могут одновременно обращаться к одним и тем же данным.
Параллельный контроль достигается с помощью различных методов, включая блокировку, оптимистичный контроль параллелизма и многоверсионный контроль параллелизма.
Блокировка — самый простой и распространенный метод. Когда пользователь изменяет строку, база данных блокирует эту строку, чтобы предотвратить ее одновременное изменение другими пользователями. Блокировка снимается, когда транзакция фиксируется или откатывается.
Оптимистичный контроль параллелизма работает, позволяя нескольким пользователям одновременно обращаться к одним и тем же данным, но обнаруживая и разрешая конфликты, когда они возникают. Этот подход используется, когда конфликты редки, а стоимость блокировки высока.
Параллельный контроль нескольких версий работает за счет поддержки нескольких версий каждой строки в базе данных. Когда пользователь изменяет строку, создается новая версия строки, а старая версия сохраняется. Это позволяет нескольким пользователям одновременно читать и записывать одни и те же данные без блокировки. Когда пользователь запрашивает базу данных, база данных возвращает соответствующую версию строки на основе временной метки или номера версии, связанного с каждой версией.
Заключение:
В заключение, базы данных используют различные методы для эффективного, надежного и безопасного хранения и извлечения данных. В реляционных базах данных для хранения данных используются таблицы, каждая из которых представляет одну сущность или концепцию. Когда данные вставляются в таблицу, они проверяются и записываются в файл данных на диске. Первичные ключи и индексы используются для обеспечения эффективного извлечения данных, а журналы транзакций и управление параллелизмом используются для обеспечения согласованности и надежности данных.
В целом, понимание того, как базы данных хранят данные, имеет решающее значение для разработки и внедрения эффективных программных систем, которые могут обрабатывать большие объемы данных и работать с несколькими пользователями. С появлением больших данных и растущим значением принятия решений на основе данных базы данных становятся важнее, чем когда-либо, и понимание их основных принципов имеет решающее значение для успеха в современном мире, управляемом данными.
Подпишитесь на DDIntel Здесь.
Посетите наш сайт здесь: https://www.datadriveninvestor.com
Присоединяйтесь к нашей сети здесь: https://datadriveninvestor.com/collaborate
