СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ РЕЛЯЦИОННЫХ И НЕРЕЛЯЦИОННЫХ БАЗ ДАННЫХ

COMPARATIVE ANALYSIS OF RELATIONAL AND NON-RELATIONAL DATABASES

Fedor Starovoitov

Student, Department of Instrumental and Applied Software, MIREA-Russian Technological University (RTU MIREA),

Russia, Moscow

АННОТАЦИЯ

В данной статье сравниваются различия двух основных типов баз данных: реляционных (SQL) и нереляционных (NoSQL). Каждое направление имеет свои особенности, так как их структура спроектирована по-разному. Отсюда вытекает множество преимуществ и недостатков использования того или иного типа баз данных, о которых пойдет речь в данной статье.

ABSTRACT

This article compares the two main underlying databases: relational (SQL) and non-relational (NoSQL). Each direction has its own characteristics, since their structure is designed in different ways. This implies many advantages and disadvantages of using one or another type of database that is used in this article.

Ключевые слова: база данных, реляционные базы данных, нереляционные базы данных, SQL, NoSQL.

Keywords: database, relational databases, non-relational databases, SQL, NoSQL.

В сфере информационных технологий история развития реляционных баз данных – сокращено РБД или SQL, начинается с компании IBM, когда ее работник - британский ученый Эдгар Франк Кодд придумал первую реляционную модель данных в 1970 году [1]. С тех пор и по сегодняшний день эта модель имеет доминирующие место по частоте использования в мире и на это есть ряд причин, который будет описаны ниже. В основе РБД лежит хранение структурированных и связанных между собой данных, которые зачастую представляют собой объекты из реального мира. Например, сведения о заказе человека или его контактные данные.

Но на сегодняшний день стремительное развитие информационных технологий повлекло за собой необходимость хранения огромных объемов данных в БД. Такое количество информации в РБД хранить неудобно и дорого, к тому же ограничивает возможности разработчиков. Именно поэтому была придумана нереляционная модель данных – NoSQL. Нереляционные базы позволяют хранить динамические структуры данных, которые возможно представлять несколькими способами: документо-ориентированно, в виде графов, на основе «ключ-значение», в колоночном виде и другими. В данной модели могут храниться огромные объемы данных в виде одной сущности, что делает ее не менее востребованной, чем РБД.

Графическое представление хранения данных в РБД и НРБД можно увидеть на рисунке 1 [2]. Слева представлены несколько таблиц, связанных между собой, где данные хранятся в структурированном виде, что характерно РБД. Справа же продемонстрированы разные форматы хранения информации, которые были описаны выше, что характерно НРБД.

Рисунок 1. Графическое представление хранения данных

Особенности SQL

Вся информация в БД строго структурирована и связана с другими таблицами, информация в ячейках всегда записывается по шаблону, заранее определенному на этапе проектирования БД.

Все реляционные базы данных придерживаются ACID-принципов [3]:

Atomicity – атомарность. Условие, которое гарантирует, что любая транзакция либо выполнится целиком, либо не выполнится вовсе.

Consistency – согласованность. Гарантирует, что каждая успешная транзакция фиксирует сведения, которые соответствуют всем правилам и нормам.

Isolation – изолированность. Гарантирует, что транзакции, выполняющиеся параллельно, никак не повлияют друг на друга.

Durability – долговечность. Гарантирует, что все изменения, внесенные успешной транзакцией, являются совершенными.

Преимущества

Таким образом, из данных принципов можно выявить первое и главное преимущество РБД – согласованность и целостность данных в любой момент времени, что уменьшает вероятность неожиданного поведения системы. Это играет решающую роль для компаний, которые буквально построены на работе с данными, например, банкам.

Также несомненным преимуществом РБД является язык запросов SQL, который используется для извлечения, обновления, удаления и других разновидностей работы с данными. Этот язык универсален для всех РБД, что обеспечивает легкий переход от одной системы управления – к другой.

Недостатки

Главное преимущество РБД является также и его главным недостатком. При развитии проекта, или же другими словами – масштабировании, зачастую приходится менять структуру БД, а так как у РБД она строгая, то любые изменения необходимо заранее отражать в таблицах, а потом осуществлять миграцию данных. В условиях необходимости хранения большого количества информации (Big Data) в современном мире, это проблематично и экономически невыгодно.

Особенности NoSQL

В отличие от РБД, НРБД, как было сказано выше – используются для хранения неструктурированных данных.

Преимущества

Главным достоинством НРБД несомненно является то, что NoSQL не накладывает ограничений на типы хранимых данных и способы их хранения.

Возможность удобного хранения и быстрой обработки огромного количества информации, в отличие от РБД.

Помимо этого, эта модель также удобна ее гибкостью и легко масштабируется – разработчики могут легко редактировать текущую схему без необходимости миграции данных в новую, как это необходимо делать в РБД. Это значительно ускоряет и тем самым удешевляет разработку динамически меняющегося продукта.

Так как связи между таблицами отсутствуют, это позволяет разделять информацию для хранения на разных серверах, что также обеспечивает простоту масштабирования.

Недостатки

Главным недостатком НРБД, как и в случае с РБД, является его главное преимущество. Отсутствие связей между таблицами и определенной структуры схемы усложняет работу разработчиков по реализации отсутствующего функционала.

Отсутствие универсального языка запросов, NoSQL СУБД используют API для выполнения действий с данными, что облегчает работу, но только в рамках данной СУБД, так как API у каждой компании разные. Это усложняет переход от одной системе к другой.

Так как НРБД появились сравнительно недавно, в отличие от РБД – поэтому возникает множество сбоев и ошибок при работе с данной моделью.

Вывод

Исходя из проведенного анализа двух типов БД, нельзя точно определить какая модель лучше – преимущество каждой перекрывает недостатки другой. Можно сделать вывод, что выбор модели зависит от конкретной ситуации и задачи, которую надо решить с использованием БД. Чаще всего SQL подходит для структурированных данных и задач, где важна их целостность. NoSQL же применима при необходимости обработки больших объемов данных или неструктурированной информации.

Список литературы:

1. Кодд, Эдгар биография. — Текст : электронный // Wikipedia : [сайт]. — URL: https://clck.ru/V3unj (дата обращения: 23.05.2021).
2. NoSQL. — Текст : электронный // bigdataschool : [сайт]. — URL: https://www.bigdataschool.ru/wiki/nosql (дата обращения: 23.05.2021).
3. Kleppmann, M. Высоконагруженные приложения. Программирование масштабирование поддержка / M. Kleppmann. — Санкт-Петербург : Питер, 2018. – 740 с.
4. Структура реляционных база данных. — Текст : электронный // Oracle : [сайт]. — URL: https://clck.ru/V3yji (дата обращения: 23.05.2021).