Лекция №1 (1)

1. Лекция №1

Введение в базы данных и СУБД. PostgreSQL

2. Оглавление

§1.1 Данные, информация, БД, СУБД
§1.2 Архитектура СУБД
§1.3 Модели данных
§1.4 Обзор СУБД: PostgreSQL и др.
§1.5 Инструменты: psql и pgAdmin

3. §1.1 Основные понятия

Данные — формализованная информация, пригодная для
обработки.
Информация — сведения о предметах, явлениях, процессах.
База данных (БД) — упорядоченное хранилище данных.
СУБД — ПО для управления БД.
Ключевое отличие: БД — данные, СУБД — программа.

4. Метаданные и схема БД

Метаданные — «данные о данных» (таблицы, столбцы, связи).
Предметная область — фрагмент реальности (например,
библиотека).
Схема — структура БД (CREATE TABLE...).
Экземпляр — текущее состояние данных.

5. §1.2 Архитектура СУБД

Три уровня архитектуры:
―Внешний — представление для пользователя.
―Концептуальный — общее описание всех данных.
―Физический — хранение на диске.

6. §1.2 Архитектура СУБД

7. Взаимодействие: Пользователь - СУБД - ОС

8. Централизованная архитектура

БД хранится на одном компьютере.
Доступ возможен локально или по сети.
Подходит для малых систем.
Нет масштабируемости.

9. Централизованная архитектура

10. Архитектура «Файл-Сервер»

Файлы БД хранятся на сервере.
Данные копируются на клиент.
Обработка — на стороне клиента.
Проблемы: конфликты, низкая производительность.

11. Архитектура «Файл-Сервер»

12. Архитектура «Клиент-Сервер»

Клиент отправляет SQL-запрос.
Сервер обрабатывает данные.
Возвращает только результат.
Преимущества: безопасность, масштабируемость, параллелизм.

13. Архитектура «Клиент-Сервер»

14. Функциональные возможности СУБД

1. Высокоуровневые:
―Хранение, изменение, выборка данных.
―Формирование отчётов.
2. Низкоуровневые:
―Управление памятью и диском.
―Транзакции, журнал, безопасность.

15. §1.3 Модели данных

Обзор моделей:
―Иерархическая
―Сетевая
―Реляционная (наиболее популярная)

16. Иерархическая модель

Древовидная структура (родитель-потомок).
Один ко многим (1:M).
Каждая запись — один родитель.
Пример: файловая система.

17. Иерархическая модель

18. Сетевая модель

Графовая структура.
Многие ко многим (M:N).
Записи могут иметь несколько родителей.
Сложна в управлении, устарела.

19. Сетевая модель

20. Реляционная модель

Данные — в виде таблиц.
Кортеж (строка), атрибут (столбец).
Первичный и внешний ключи.
Домены, атомарность, уникальность.

21. Реляционная модель

22. Принципы реляционной модели

Атомарность полей.
Уникальность строк (первичный ключ).
Порядок строк и столбцов не важен.
Каждое поле — уникальное имя.

23. §1.4 Обзор СУБД

Сравнение систем:
―PostgreSQL — мощный, open-source, GIS, JSON.
―SQLite — лёгкий, встраиваемый.
―MS SQL Server — проприетарный, Windows.

24. PostgreSQL: преимущества

Открытый исходный код (лицензия BSD).
Поддержка JSON, GIS (PostGIS).
Полная ACID, MVCC, оконные функции.
Кроссплатформенность и безопасность (RBAC, SSL).

25. §1.5 Инструменты работы

Два типа интерфейсов:
―CLI — командная строка (psql)
―GUI — графический интерфейс (pgAdmin)

26. psql (CLI)

Консольный клиент PostgreSQL.
Команды: \dt, \d, \q, \?
Поддержка скриптов, автодополнение.
Используется для автоматизации и DevOps.

27. psql (CLI)

28. pgAdmin (GUI)

Официальный графический клиент.
Визуальное создание таблиц, индексов.
Редактор SQL с подсветкой.
ER-диаграммы, визуализация БД.

29. pgAdmin (GUI)

30. pgAdmin (GUI)

31. Сравнение: CLI vs GUI

CLI: быстрее, легче, автоматизируем.
GUI: проще для новичков, визуализация.
psql — для серверов, скриптов.
pgAdmin — для проектирования, обучения.

32. Рекомендации по выбору инструмента

1. Используйте psql, если:
―Удалённое администрирование (SSH).
―Автоматизация (скрипты, миграции).
―Ограниченные ресурсы.
2. Используйте pgAdmin, если:
―Проектирование схемы БД.
―Обучение SQL.
―Нужна визуализация.