Архитектура СУБД — Основы реляционных баз данных

Зачем нужны базы данных? Данные, с которыми работают программы, не существуют сами по себе: их нужно как-то хранить, уметь добавлять, извлекать, читать, обновлять и удалять. Все эти действия было бы сложно проводить, если бы базы данных не имели бы конкретной продуманной структуры. В этом уроке мы изучим подробнее архитектуру баз данных, чтобы лучше представлять себе то, с чем предстоит работать далее в курсе.

Сложность СУБД

Программы Postgresql, Mysql, Oracle, SQL Server являются СУБД — Системой Управления Базами Данных. СУБД не то же самое, что и база данных (БД). БД — это хранилище данных, у которых определенная внутренняя структура. Но кто-то должен ее обслуживать: создать, обновлять, записывать в нее данные, выбирать их. Именно этим и занимается СУБД — специальная программа, которую необходимо установить на ту машину, где планируется размещать базу данных.

Когда компьютеры только появились, задачу хранения данных каждый решал по-своему. Самый простой способ хранить данные — положить их в файл. Но тогда неизбежно встанут вопросы:

• Как потом найти эти данные?
• А если разные данные имеют разную структуру и разный размер?
• А что, если данные понадобятся нескольким пользователям одновременно?
• А что, если во время обновления произойдет сбой?
• А если данных станет настолько много, что они не поместятся в один файл?

Именно из-за этих вопросов разработка систем хранения — очень сложная и затратная история. Инженеры довольно быстро поняли, что базами данных должна заниматься специализированная программа, функционирующая независимо от софта, который они разрабатывают.

СУБД — невероятно сложные программы, к которым предъявляются практически максимальные требования по надежности, скорости работы и эффективности. Неспроста считается, что если СУБД меньше 10 лет, то это слишком молодой продукт для использования в серьезных приложениях.

Как устроены СУБД

СУБД реализуется как клиент-серверное приложение:

• Сервером выступает сама СУБД — она управляет файлами баз данных, принимает запросы от клиентов и выполняет их команды
• Клиентом считается любое приложение, желающее взаимодействовать с базой данных.

Клиентские приложения могут быть разнообразны по форме:

• Текстовая утилита
• Графическое приложение
• Веб-сервер, использующий базу данных для отображения веб-страниц
• Специализированный инструмент для обслуживания баз данных

Сервер в такой архитектуре спроектирован так, что он может работать с большим количеством одновременных подключений от разных клиентов. Подобная схема имеет большое значение в реальной жизни. Как правило, база данных используется большим количеством пользователей одновременно.

Иногда сервер и клиент располагаются на одной машине. Это удобно во время разработки:

Утилита psql с точки зрения СУБД является клиентом. Если СУБД не запущена, то консоль не сможет запуститься:

psql
psql: error: connection to server on socket "/tmp/.s.PGSQL.5432" failed: No such file or directory
    Is the server running locally and accepting connections on that socket?

По умолчанию соединение происходит с той машиной, на которой запускается REPL. Это поведение можно изменить, если задать соответствующие параметры. Но пока этот вопрос мы не будем рассматривать подробно.

Выводы

В этом уроке мы изучили архитектуру баз данных. Теперь мы лучше представляем, с чем нам предстоит работать далее в курсе. Также мы узнали, что БД и СУБД — это разные вещи. В первом случае речь идет о хранилище данных, у которых определенная внутренняя структура. Но чтобы обслуживать ее, применяют систему управления базами данных, которой и является СУБД. Она реализуется как клиент-серверное приложение.

Остались вопросы? Задайте их в разделе «Обсуждение»

Вам ответят команда поддержки Хекслета или другие студенты.