Введение в базы данных

1.

Определение базы данных
Структурированная совокупность данных для долговременного
хранения. Обеспечивает целостность, безопасность,
многопользовательский доступ. Управляется через СУБД (систему
управления БД).

2.

Система управления базами данных (СУБД) - ПО для создания БД, изменения
данных, запросов, защиты информации.
Выбор конкретного ПО зависит от требований к производительности,
масштабируемости и функциональности системы.
Примеры: PostgreSQL, MySQL, Oracle. Они обеспечивают эффективное
управление данными и поддерживают различные модели доступа.

3.

Архитектура СУБД
Ядро — обработка запросов, транзакции.
Движок хранения — запись на диск (страницы/блоки/таблицы).
Оптимизатор запросов — выбор оптимального плана выполнения.
Мониторинг производительности — отслеживание эффективности
работы компонентов.
Управление ресурсами — распределение нагрузки между элементами
системы.

4.

ACID-свойства транзакций
A — атомарность (всё или ничего)
C — согласованность (данные всегда корректны)
I — изолированность (транзакции не мешают друг другу)
D — долговечность (данные не теряются после сбоя)

5.

Классификация БД
По модели данных
Реляционные (SQL) — таблицы, строки, столбцы, ключи.
Примеры: PostgreSQL, MySQL.
Иерархические — древовидная структура (связи «один ко многим»).
Пример: файловая система ОС.
Сетевые — связи «многие ко многим» между узлами.
NoSQL — нереляционные модели:
Документные (MongoDB),
Ключ-значение (Redis),
Колоночные (ClickHouse),
Графовые (Neo4j).
По способу размещения:
Централизованные — одна копия на сервере.
Распределённые — данные разнесены по узлам (например, Apache Cassandra).
По назначению:
Операционные (OLTP) — для транзакций (банки, заказы).
Аналитические (OLAP) — для анализа больших объёмов (отчёты, дашборды).
Выбор модели данных зависит от требований к производительности и
особенностям хранения информации.

6.

Реляционная модель
Данные в виде таблиц (отношений). Строки =
записи, столбцы = атрибуты.
Первичный ключ (PK) — уникальный
идентификатор.
Внешний ключ (FK) связывает данные из одной
таблицы с другой.
Таблицы могут иметь связи, например, один ко
многим и многие ко многим.

7.

Нормализация
Нормализация — это
процесс проектирования БД для устранения избыточности и аномалий. Есть
несколько форм:
1НФ: атомарность значений (в одной ячейке — одно значение) и наличие первичного
ключа.
2НФ: таблица
соответствует 1НФ и все неключевые атрибуты зависят от всего составного ключа.
3НФ: таблица соответствует 2НФ, где все неключевые столбцы зависят только от
первичного ключа (нет транзитивных зависимостей)

8.

SQL: язык запросов
SQL — язык общения с БД.
Примеры:
SELECT * from users
CREATE INDEX idx_email ON users(email)
4 группы команд:
DDL (CREATE, ALTER, DROP) —
определяют структура.
DML (SELECT, INSERT, UPDATE, DELETE) —
работа с данными.
DCL (GRANT, REVOKE) — управление
правами.
TCL (COMMIT, ROLLBACK) управляет
транзакциями и обеспечивает
целостность данных.

9.

Целостность данных - основа надёжности БД. Ее
подразделяют на типы
Сущностная (PK ≠ NULL) - первичный ключ не может быть NULL и
должен быть уникальным.
Ссылочная (FK → PK) - внешний ключ должен ссылаться на
существующий PK.
Доменная: значения соответствуют типу и ограничениям (CHECK age
>= 0).
Пользовательская: бизнес-правила, например, «заказ может быть
отменён только в течение 24 часов».

10.

Информационная система (ИС) —
это комплекс аппаратных, программных и человеческих ресурсов для сбора, хранения, обработки и передачи
информации.
БД — её сердце.
Примеры:
CRM (управление клиентами)
ERP (планирование ресурсов предприятия)
Системы электронного документооборота