Типи баз даних, їх переваги та недоліки

Інформація - дивовижний і багатогранний об'єкт дослідження. Предметні галузі розуміння і застосування феномену інформації стрімко ростуть, як і обсяг досліджень цього об'єкта, застосування знань на практиці. У сучасних уявленнях про системи управління базами даних владу ідеї реляційних відносин настільки велика і непохитна, що всі інші моделі подання інформації досі описуються однаково.

Статичність - підстава динаміки знання

Класифікація по моделі даних - це статика. Для побудови будь-якої моделі фахівці узагальнюють накопичений потенціал, малюють картинки, зв'язки між даними і визначають (приклад, предметна область - обробка тексту): текст - це абзац або багато абзаців; кожен абзац побудований з пропозицій; не кожен абзац має одну пропозицію; будь-яка пропозиція може містити кілька фраз або слів; майже всі фрази складаються з слів; слова - це букви. Виходить, що структура бази даних та спектр, закладений спочатку, суперечливі. Така модель формальна, вона залежна від області застосування, завжди є предметом для розвитку уявлень. Але як тільки картинки намальовані, а зв'язки побудовані, з'ясовується, що слова можуть містити цифри, бути абревіатурою, назвою країни і словом, яке зовсім не має значення, а інший абзац може містити посилання на веб-ресурс або три крапки. У будь-якому випадку, це буде новий сенс.

Невизначеність сенсу

Є дане: назва країни. Його передбачуване значення - РФ = Росія = Російська Федерація. Але це також асоціація з СРСР і 15 республіками. Є й інші варіанти за назвами різних країн. Індія = колонія = зв'язок з Англією. Америка = США = штати = територія, відкрита Колумбом = територія, де зібралися представники інших країн і утворили нову націю, що спірно з багатьох причин.


Слово, яке зовсім не має значення, може бути «адресою» в конкретний інформаційний простір. Це привід для розвитку технологій баз даних. Одне дане, але у нього так багато сенсу, що стосується всієї технології і зобов'язує переглянути принципові моменти. Формально тип, який вказаний в моделі даних, не може бути рядком символів, числом або структурою даних. Якщо в ньому сидить реальне значення, значить, в ньому визначається зміст, а зміст - це динаміка, а не фіксована рядок символів. Це фактор невизначеності, який обумовлює розвиток кожної моделі даних.

Поняття бази даних

Побудова статичної моделі важливо. Це етап формування уявлень про те, що актуально в області застосування і розуміння, що може в ній розвиватися далі. На сучасному рівні знань динаміка - це дискретна послідовність статичних моделей, а точніше - серії втілень уявлень у формі доступній для розуміння не тільки автором, тобто поза його свідомості, в моделі, в графіці, в зв'язках, в програмних описах. На загальну думку, «база даних - це інформаційна модель, що дозволяє впорядковано зберігати дані про групу об'єктів, що володіють однаковим набором властивостей. Інформація в базах зберігається в упорядкованому вигляді». Енциклопедичне «знання» зазвичай говорить: «База даних представлена в об'єктивній формі сукупність самостійних матеріалів (статей, розрахунків, нормативних актів, судових рішень та інших подібних матеріалів), систематизованих таким чином, щоб ці матеріали могли бути знайдені і оброблені за допомогою електронної обчислювальної машини».
Деякі автори по-старому (до того, як комп'ютери стали персональними, переносними і кишеньковими) виділяють особливу когорту: настільні бази даних, до яких відносять все, що менше одного терабайта, а також не має відношення до Oracle.

Типи баз даних

Практично загальноприйнято визначати три напрямки, типу і суттєві відмінності. Це: Ієрархічна база даних. Мережева (розподілена) база даних. Реляційна база даних. Практично всі вчені і фахівці сходяться в одному: реляційні відносини - основа. Всі типи баз даних - це сукупність відносин між даними. Досить давно в ієрархічних базах в деревах відносин була помічена динаміка: що спочатку було позначено вершиною - стало підставою, а інша гілка здобула статус вершини. Практика застосування мережевих баз даних зумовила реальну потребу не тільки розписати одну базу даних по багатьом серверів, кластерів та локальних машин, але і виконати зворотну проекцію: на множині комп'ютерів різні картини (моделі) від однієї бази даних на одному сервері.

Область застосування також визначає, які типи баз даних допустимі в інформаційному просторі завдання. Поза всяким сумнівом, в більшості випадків буде і ієрархічна, і розподілена складові. Як називати конкретні реляційні відношення - не суть важливо.

Уявлення про переваги і недоліки

Апаратна складова вийшла на рівень гарантованої надійності, швидкості та ефективності. Справа за малим: програмна складова повинна забезпечити свій рівень компетенції. Одні автори відносять до переваг: контроль, надмірність, несуперечність даних; спільне використання, забезпечення їх цілісності; безпека, стандарти, ефективність; компроміс при суперечливих вимог; доступність, продуктивність роботи; простота супроводу, паралельна робота; служби резервного копіювання і відновлення. Інші дивляться на переваги інакше: ефективне використання пам'яті і відмінні показники затрат часу на виконання операцій; ефективне маніпулювання даними; одні і ті ж моделі можна використовувати для вирішення багатьох завдань; простота моделювання і фізична реалізація; висока ефективність обробки. Недоліки визначають зазвичай так: складність, розмір, вартість; витрати на апаратне забезпечення (фінанси); витрати на перетворення (обчислювальні та тимчасові); серйозні наслідки при виході системи з ладу; у контексті мережевих БД: складність фізичної реалізації, жорсткість зв'язку між елементами даних, обмеження на зручність маніпуляції даними; ієрархічні БД: громіздкість, складність фізичної реалізації для великих деревовидних структур; реляційні БД: відсутність стандартних засобів ідентифікації кожного запису. Фактично області застосування обумовлюють різні об'єкти бази даних, що формує відмінності в критеріях оцінки переваг і недоліків. Те, що не має значення в одній області застосування, вкрай актуально в інший. Одна і та ж база даних може стати причиною успіху або зіпсувати всю справу.

Організація інформації та даних

За загальним правилом, інформація - це природне явище, а дані - це сфера компетенції алгоритму, програми або розробника. Часто не роблять особливої різниці між термінами інформація, дані та об'єкти бази даних.
Формалізація області застосування - це модель: реальний об'єкт і предмет у цьому об'єкті. Наприклад, компанія та її фінансова складова, або компанія і планування виробництва. В кожній з цих двох завдань відрізняються не тільки дані, але і умови їх використання. В бухгалтерії час і дата має одне значення і не може трансформуватися за межі конкретних умов (дата здачі звітів в податкову, дати платежів у бюджет, дати оплати комунальних послуг, виплата зарплати). У планово-виробничому відділі час і дата має зовсім інший сенс, але вона тут ніяк не прив'язана ні до місяця, ні до кварталу, зате має істотну відмінність - дата може бути початком і кінцем періоду. Навіть формат представлення числової інформації може мати важливе значення і на нього впливає зовнішнє обставина. Вчора гроші вимірювалися тисячами і мільйонами, сьогодні це рублі і копійки. Вчора потрібно було двадцять цифр цілої частини і нуль в дробовій, сьогодні досить п'яти цифр цілої частини, але обов'язково дві цифри - в дробової. Це зокрема, але їх в реальності виникає безліч. Неупереджений аналіз баз даних та їх застосувань дозволяє визначити основний критерій для формування правильної їх організації: реально функціональна база даних - це така система управління інформацією, яка відображає її динаміку і може підлаштовуватися без участі програміста.

Динаміка організації даних

Жорстка модель даних існує до того моменту, поки не змінилися зовнішні обставини. На початку 90-х ніхто не думав, що дві цифри в поле дати, відведені під рік - достатні. Скільки паніки і проблем викликав бар'єр 640 Кб пам'яті на зорі комп'ютеробудування. Наскільки жахливо виглядає сьогодні спосіб доступу до даних dBase, Clarion, FoxPro, у той час як на початку 90-х всіх все влаштовувало. Задоволені були і розробники, і користувачі. Але тоді інформації було мало, та й алгоритми були примітивні. Що стане, якщо сьогодні вийде з ладу хоча б одна надвелика база даних? Oracle та інші лідери галузі зі знанням справи і відповідально підходять до проектування організації даних. Це навіть не рівень таблиць або окремих баз, а реальні інформаційні потоки і системи, що відображають глобальні трансформації з широкого спектру завдань. Сьогодні ієрархічна база даних - це не тільки варіант реляційних відносин, що враховує нерівноправність даних, підпорядкованість одного або іншому залежність чого-небудь від події, об'єкта або дії споживача. Ієрархія доповнює реляційну концепцію в тому сенсі, що розмежовує роботу на рівні бази даних, таблиці, запитів і власне інформації. Але не тільки ієрархію можна застосувати в її однозначному і природному значенні, але і мережева база даних може існувати на одному комп'ютері, не відрізняючись за функціональності і можливостям від себе такої, що працює на сотні серверів по всьому світу.

Приклад: стеження за поштовими відправленнями

Реалізація - це мережна база даних. Але не просто база або система, а різні країни і компанії, які надають послугу, накопичують і обробляють інформацію. Це ієрархічна база даних на рівні окремо взятої компанії, причому в кожній реалізації буде подібна ієрархія відносин. Всередині країни є своя мережева інфраструктура. У кожному конкретному застосуванні, коли відвідувач веб-ресурсу шукає поштове відправлення, спрацьовує вся мережева база даних, яка не була спроектована як єдине ціле, але утворилася «сама по собі» внаслідок області застосування. Фактор множинності реалізацій і цілком конкретний запит з відповіддю на нього. Подібність по складовим елементам і функціональності, а також існують тільки конкретні способи надання поштового відправлення для відправки. Є ідентичні по країнам способи доставки і перетину митниці. Результатом стає структура бази даних на місцях. Це зумовлює доступність і можливість реалізації «автоматичного» механізму обміну даними. Але лінії зв'язку не завжди працюють коректно. Сервера можуть ставати і на техобслуговування.

Локальний кеш розподіленої інформації

У системі стеження за поштовими відправленнями ніколи не потрібно доступ до всієї інформації відразу. Це звичайне явище у всіх областях застосування: є вся накопичена і доступна інформація, а є та її маленька частина, яка актуальна на конкретний момент часу. Ніщо не заважає веб-ресурсу створити локальний спосіб розподіленої бази даних. Наприклад, прийшов відвідувач. Ще до того, як він сформулює запит, можна довантажити варіанти відповіді. Якщо є досвід роботи з відвідувачами з конкретної країни, то може бути відомо, з яких країн очікуються дані. У деяких країнах система стеження завантажена, в основному, локальними запитами (всередині країни), ніщо не заважає оптимізувати цей момент, а зовнішні відправлення віддати на відкуп іншим веб-ресурсів. У деяких випадках необхідно не тільки надати відвідувачу зовнішню інформацію, але і зіставити відомості по відповіді на один і той же запит від різних систем стеження. Сказати, що в такому випадку вийде об'єктно-реляційна модель інформації та доступу до неї в певному сенсі можливо, але для реалізації цієї моделі буде потрібно представити інструмент моделювання дій компаній, що працюють в області стеження, тобто розвивають свій функціонал.

Системи розподіленої обробки інформації

Є тільки два варіанти, коли типи бази даних можуть істотно відрізнятися. Розробник сам будує модель розподіленої обробки, моделює процеси, формулює алгоритми діалогу і виконує всі суміжні дії. Другий варіант: безліч розробників виконує свою роботу, накопичує і надає інформацію, що обумовлює появу можливості використання розподіленої обробки інформації. Зовсім не обов'язково для цього створювати власний ресурс. Будь-яка пошукова система - це приклад управління через ключові слова доступом до розподілених даних. Якщо формулювати правильні запити, можна отримувати адекватні відповіді. Не має значення думка всіх тих ресурсів Мережі, розробників і власників баз даних, які надають інформацію. Важливо, що на ключове слово працює пошуковий движок, у компетенції якого знаходиться вже зібрана інформація або збирається знову.

Слово, яке зовсім не має значення

Головна проблема в галузі інформації - стрімко зростаюча динаміка, до якої користувач не тільки звик, він сам її формує і зацікавлений в адекватності використовуваних ним інструментів. Бази даних - не найбільш мобільний і динамічний інструмент. Хоче того розробник чи ні, але він завжди в полоні технологій. Він не може створити базу даних, яка не підтримується існуючими СУБД, а створювати власний варіант в 99 % випадків немає можливості і реальної необхідності. Між тим, є і частково реалізується інший підхід до створення сучасних інформаційних систем. Абстракція, яку принесло з собою об'єктно-орієнтоване програмування та хмарні технології, дозволяє визначити слово, яке спочатку зовсім не має значення, але набуває його з плином часу. Кожен займається своєю справою. Бази даних працюють у штатному режимі, з'являються нові, модернізуються старі. Веб-ресурси беруть на себе функції систем управління базами даних на рівні користувача. Пошукові системи асоціюють ключові слова і запити з простором доступної інформації, зібраної з їх унікальним критеріям. У цих двох прикладах і веб-ресурси - віконця в бази даних і пошукові системи, зібрану за критеріями інформацію, являють собою реально працюючу ідею динамічного використання інформації.

Динамічні бази даних

Проблема безпеки призвела до проблеми обмеження доступу. Багато імен і паролів, багато співробітників і зростання числа втрат інформації, доступу, персональних даних. Робота заради роботи - не найкраще рішення. Компанія прагне до виконання своєї місії, а не до того, щоб її служба безпеки підтримувала нормальну роботу її забудькуватих співробітників. Людський фактор тут важливо враховувати. Адекватний і затребуваний відповідь динамічні бази даних, які миттєво захоплюють всю інфраструктуру компанії і її співробітників, автоматом надають кожному, відповідно до його повноважень, з будь-якого пристрою. Служби технічної підтримки, абонентський сервіс, колл-центри - належний відповідь різноманітні системи тікетів з'єднують у єдину базу даних, але не тільки голосові та електронні повідомлення від клієнтів, а також події, що випливають з роботи компанії. Характерна риса сучасної обробки інформації: фахівці навчилися працювати в динаміці і використовувати статичний потенціал громіздких баз даних в умовах мінливої потреби.

Світ об'єктів, систем і рішень

Реальні об'єкти та чинні системи об'єднуються в області застосування людиною, яка приймає рішення. Сам факт відвідування ресурсу, звернення до об'єкта, використання системи має мету і отриманий результат. Немає необхідності фантазувати про штучному інтелекті, коли цілком достатньо накопичувати практику прийняття рішень людиною і використовувати її. Зовсім не обов'язково прив'язувати рішення, прийняті співробітниками однієї компанії до роботі цієї структури. Сфера антивірусного захисту вже давно збирає вірусні погрози зі всіх можливих напрямів і узагальнює їх для використання в кожному конкретному випадку. Чим вище обсяг захоплення зростаючих загроз, тим ефективніша боротьба з ними на конкретних робочих місцях. Коли інформаційна система здатна накопичувати досвід прийняття рішень, це хороший початок і свідоцтво компетентності розробників, гарантія стабільності розвитку споживачів і загального успіху.