Co je relační databáze a proč ji potřebujete?

Databáze jsou tichými pracovními koňmi, které pohánějí prakticky každou moderní organizaci. Od malých firem až po globální podniky jsou databáze tak všudypřítomné, že je často považujeme za samozřejmost.

Přesto je klíčem k plnému využití jejich potenciálu pochopení toho, jak tyto klíčové systémy fungují a proč jsou tak důležité. Cílem tohoto článku je objasnit jeden z nejběžnějších typů databází: relační databázi. Prozkoumáme její základy, výhody a důvody, proč je stále základem správy dat pro podniky po celém světě.

Relační databáze je typ databáze, která organizuje data do tabulek, které jsou strukturovány pomocí řádků a sloupců. Každá tabulka, nazývaná také relace, představuje konkrétní osobu nebo myšlenku. Řádky v tabulce jsou určeny pro jednotlivé záznamy a sloupce pro podrobnosti o těchto záznamech.

Relační databáze poskytují strukturovaný a efektivní způsob ukládání, vyhledávání a správy velkých objemů dat. Zajišťují integritu a konzistenci dat prostřednictvím vztahů mezi tabulkami a použitím primárních a cizích klíčů. Navíc jejich použití strukturovaného dotazovacího jazyka (SQL) umožňuje výkonné možnosti dotazování, což usnadňuje zpracování složitých datových operací a analýz. To znamená, že podniky mohou data s jistotou ukládat, rychle je vyhledávat a činit chytřejší obchodní rozhodnutí.

Pokud ztrácíte čas a peníze tím, že se snažíte procházet nekonečnými daty, můžete být hlavním kandidátem na relační databázi. V této příručce se dozvíte, jaké jsou výhody relačních databází a jak pomohou vaší firmě udržet si konkurenceschopnost.

Pokud chcete vidět sílu relačního datového modelu, podívejte se na mocný tabulkový procesor. Pokud vám vyhovuje používání tabulkových procesorů k třídění řádků dat, už tušíte, proč jsou relační databázové modely tak efektivní.

Stejným způsobem fungují i relační databáze, které rozdělují několik forem dat do intuitivních tabulek a strukturují tak informace. Poskytují standardní způsob reprezentace a dotazování dat, který lze použít v jakékoli aplikaci. Strukturovaný dotazovací jazyk (SQL) je nejpoužívanějším jazykem pro databázové dotazy.

V relačním databázovém modelu zůstávají datové struktury (například datové tabulky, indexy a pohledy) rovněž odděleny od fyzických úložných struktur.

Relační databáze je z hlediska organizace podobná tabulkovému procesoru, je však mnohem složitější. Tyto struktury umožňují podnikům získat cenný přehled o jejich obchodní výkonnosti a o vztazích mezi velkými objemy dat.

Relační databáze často organizují data do tabulky (někdy nazývané "relace"). Každá tabulka bude představovat určitou entitu v podniku, například zákazníky nebo konkrétní objednávky.
Například podnik, který pracuje v oblasti péče o pleť, může mít několik tabulek věnovaných různým zákazníkům a jejich objednávkám. Tyto tabulky se mohou zaměřovat na množství objednávek nebo zákazníky, kteří si koupili určitý produkt, a skládají se z řádků a sloupců (známých také jako záznamy a atributy). Každý řádek bude mít jedinečný záznam, zatímco každý sloupec bude mít specifický atribut.

Abychom pokračovali ve výše uvedené metafoře, firma zabývající se péčí o pleť má tabulku věnovanou několika zákazníkům. Tato tabulka by pak mohla obsahovat sloupce, které uvádějí nákupní aktivitu produktů na akné, ekzémy a suchou pleť. Každý řádek může obsahovat jedinečný záznam, například žádost o vrácení peněz.

Největším lákadlem pokročilých databázových systémů je snadné vyhledávání informací v krátkém čase. SQL je v současné době standardním jazykem pro interakci s relační databází.

Tento jazyk, známý jako Structured Query Language, umožňuje správcům databází provádět operace, jako je aktualizace, správa a dotazování dat. Jazyk SQL je standardizován normami ANSI i ISO, což zaručuje, že budete mít vždy kompatibilitu s různými relačními systémy správy databází.

Surová data je neuvěřitelně těžké procházet (a navíc časově náročné). Primární a cizí klíče poskytují identifikaci, která zajišťuje, aby se data navzájem nezaměňovala. Mohou také omezit redundanci dat (neboli příliš mnoho kopií stejných dat).

Primární klíč je jedinečný identifikátor pro každý záznam v tabulce, který zajišťuje, že žádné dva řádky nemohou mít stejnou hodnotu primárního klíče. Jednoznačně odlišuje každý řádek v tabulce.

Cizí klíč je pole (nebo skupina polí) v jedné tabulce, které identifikuje řádek v jiné tabulce. To umožňuje propojit obě tabulky. Tento vztah zachovává stejný primární klíč odkazované tabulky; hodnota v poli cizího klíče musí odpovídat hodnotě v primárním klíči odkazované tabulky.

Klíčovým pojmem relačních databází je transakce. Z databázového hlediska je transakce posloupnost jedné nebo více operací prováděných jako jednotka práce. Představte si ji jako soubor pokynů, které je třeba vyplnit společně, aby databáze zůstala přesná a konzistentní

.Co je to databázová transakce?

Představte si, že převádíte peníze ze spořicího účtu na běžný účet. Tento proces zahrnuje dva kroky:

1. Odečtení peněz z vašeho spořicího účtu
2. Přidání stejné částky na váš běžný účet

V relační databázi by se tyto dva kroky provedly jako jedna transakce. Tím je zajištěno, že buď budou úspěšně dokončeny oba kroky, nebo žádný z nich. Nechtěli byste, aby peníze odešly z vašeho spořicího účtu, aniž by se objevily na vašem běžném účtu, nebo naopak

!Proč jsou transakce důležité?

Transakce jsou klíčové pro zachování integrity a přesnosti vašich dat. Zajišťují, že databáze zůstane v konzistentním stavu, i když se provádí více operací současně nebo když se během procesu něco pokazí.

Zde je několik klíčových důsledků transakcí v relačních databázích:

1. Integrita dat: transakce pomáhají udržovat přesnost a konzistenci dat. Pokud některá část transakce selže, celá transakce se vrátí zpět, čímž se zabrání částečným aktualizacím, které by mohly vést k nekonzistenci dat.
2. Řízení souběžnosti: transakce umožňují více uživatelům pracovat se stejnými daty současně, aniž by se vzájemně rušili. To je důležité zejména v systémech, kde k datům potřebuje přistupovat a upravovat je mnoho uživatelů současně.
3. Obnova po chybě: pokud dojde k selhání systému uprostřed transakce, databáze se může obnovit do předchozího konzistentního stavu. Tím se zabrání ztrátě dat a zajistí se spolehlivost databáze.
4. Zjednodušuje složité operace: Transakce umožňují seskupit více operací dohromady, čímž zjednodušují složité procesy a zajišťují jejich správné provedení jako celku.

Díky použití transakcí poskytují relační databáze robustní a spolehlivý způsob správy dat, který zajišťuje jejich přesnost a konzistenci i ve složitých prostředích s velkým provozem.

Zatímco relační databáze ukládá informace do tabulek, sloupců a řádků, nerelační databáze (někdy označovaná jako databáze NoSQL) je méně strukturovaná. To však nutně neznamená, že je to pro vaši firmu horší (nebo lepší) varianta.

Začněme od začátku. Relační databáze jsou silně strukturované a mají vysokou míru integrity dat. Tyto databáze velmi dobře zajišťují, aby se data neduplikovala, neztrácela nebo nezneužívala. Poskytují podnikům vysokou úroveň zabezpečení a velmi rychlou odezvu. Relační databáze také používají pevné schéma. Pro všechny aplikace, které vyžadují velký objem složitých dotazů nebo transakcí, jsou nejvhodnější.

Nerelační databáze může také poskytovat velké množství dat, ale s menší organizací. Díky tomuto přístupu jsou flexibilní a škálovatelné pro podniky, které rostou příliš rychle na to, aby je omezovaly. Nerelační databáze ukládají data v různých formátech, jako jsou páry klíč-hodnota, dokumenty, širokosloupcová úložiště nebo grafy, v závislosti na konkrétním typu databáze NoSQL.

Tato flexibilita jim umožňuje efektivně zpracovávat nestrukturovaná nebo částečně strukturovaná data. Na rozdíl od relačních databází lze databáze NoSQL snadno horizontálně škálovat a přidávat další servery pro zvládání rostoucího zatížení, což je ideální pro rozsáhlé datové aplikace. Umožňují také navrhnout datový model tak, aby se měnil podle toho, jak jej měníte. To je užitečné zejména při rychlém vývoji a měnících se potřebách dat.

Nerelační databáze je nejvhodnější pro podniky, které pracují s velkými objemy různých typů dat, jako jsou platformy sociálních médií, weby elektronického obchodování nebo systémy pro správu obsahu.

Například společnost zabývající se elektronickým obchodováním, která potřebuje ukládat profily zákazníků, katalogy produktů, obsah vytvořený uživateli a transakční data, může z databáze NoSQL významně těžit.

Dynamické schéma a horizontální škálovatelnost umožňují společnosti efektivně zvládat velký objem čtení a zápisů, podporovat širokou škálu datových formátů a rychle se přizpůsobovat měnícím se obchodním potřebám bez výrazných prostojů nebo restrukturalizace.

Relační databáze se jeví jako docela podobná vektorovému modelu, protože v obou případech jde o hledání vztahů mezi velkými objemy dat. Liší se především způsobem organizace datových bodů a také typem dat.

Vektorové databáze pracují jak se strukturovanými daty, tak s nestrukturovanými daty (i když obvykle nestrukturovanými). Pomocí vektorových vložených dat může každý uživatel rychle vyhledat data. Přesněji řečeno, jsou schopny najít pronikavé souvislosti mezi datovými body.

Zatímco relační databázový model stále využívá strukturu podobnou tabulce, vektorové databáze převádějí data do číselné reprezentace. Vektorové databáze jsou proto užitečné i pro trénování programů umělé inteligence a strojového učení. Tyto údaje pomáhají vytvářet digitální nástroje, které jsou jemnější v tom, jak chápou lidské chování.

Databáze jsou všestranné nástroje, které lze použít mnoha způsoby k řešení různých problémů při správě dat. Pochopení těchto aplikačních vzorů vám pomůže lépe využít databáze pro vaše konkrétní potřeby. Zde je několik běžných vzorů:

1. Transakční systémy (OLTP): Systémy pro zpracování transakcí online (OLTP) jsou určeny pro správu transakčně orientovaných aplikací. Ty se obvykle používají v každodenním provozu, kde je důležité rychlé zpracování mnoha malých transakcí. Příkladem jsou bankovní systémy, platformy elektronického obchodování a rezervační systémy.
2. Analytické systémy (OLAP): Systémy pro online analytické zpracování dat (OLAP) jsou optimalizovány pro složité dotazy a analýzu dat. Často se používají v aplikacích business intelligence k analýze velkých objemů historických dat pro získání informací a trendů. Do této kategorie obvykle spadají datové sklady.
3. Systémy pro správu obsahu: Databáze jsou základem systémů pro správu obsahu (CMS) a ukládají články, mediální soubory, uživatelská data a metadata. Tento vzor je běžný u publikačních platforem, wiki a systémů pro správu dokumentů.
4. Vyhledávače: Specializované databázové systémy, které nejsou vždy tradičními relačními databázemi, pohánějí vyhledávače. Jsou navrženy tak, aby zvládaly velké objemy dat a poskytovaly rychlé a relevantní výsledky vyhledávání.
5. Systémy ukládání do mezipaměti: Některé databáze se používají jako vysokorychlostní mezipaměť pro ukládání často přistupovaných dat. Tento vzor zlepšuje výkonnost aplikace tím, že snižuje zatížení primárních datových úložišť.
6. Data časových řad: Databáze optimalizované pro data časových řad se používají v aplikacích, které pracují s velkými objemy informací s časovým údajem, jako jsou senzory internetu věcí, finanční obchodní systémy a monitorovací nástroje.
7. Grafové databáze: Tyto specializované databáze slouží k ukládání a dotazování vzájemně propojených dat. Jsou užitečné zejména pro sociální sítě, doporučovací systémy a systémy pro odhalování podvodů.

Porozumění těmto vzorům vám pomůže vybrat správné databázové řešení pro vaše konkrétní potřeby. Mnoho moderních systémů pro správu databází, jako je InterSystems IRIS, je navrženo tak, aby podporovaly více vzorů, což umožňuje flexibilní a efektivní správu dat v různých případech použití.

Relační databáze jsou pro podniky neuvěřitelným přínosem díky tomu, jak efektivně ukládají a organizují data. Podniky mohou získat hlubší přehled o svých zákaznících nebo klientech, což jim pomůže činit chytřejší rozhodnutí. Níže uvádíme jen několik výhod, které vám přinese používání relačního systému správy databází.

Relační databáze pomáhají zajistit, aby data byla vždy přesná a konzistentní v celé databázi. Když může jediná ztráta dat způsobit vlnový efekt v celém podniku, tyto databáze šetří čas a peníze. Tato integrita dat zůstává konstantní díky omezením a pravidlům.

Má také takzvanou "referenční integritu". Tento termín označuje způsob, jakým databáze udržuje logické vztahy mezi jednotlivými tabulkami. Cizí klíče mohou správně odkazovat na primární klíče, což pomáhá uživatelům vyvozovat přesné závěry mezi sadami dat.

Další výhodou relačního databázového systému je složitost a flexibilita dotazů. Díky jazyku SQL budete moci provádět složité dotazy, které mohou spojovat více tabulek, agregovat data a filtrovat výsledky. Podobně mohou uživatelé vytvářet dotazy za běhu. Mohou podle potřeby načítat konkrétní data, čímž šetří čas, který lze věnovat jiným podnikovým operacím.

Existuje mnoho nástrojů, které vám pomohou proniknout do databází a analyzovat data. Patří mezi ně open-source platformy business intelligence, nástroje pro vizualizaci dat a řešení pro extrakci, transformaci a načítání (ETL), která mohou různými způsoby manipulovat s daty. Mezi oblíbené open-source možnosti patří Apache Superset pro business intelligence, Grafana pro vizualizaci dat a Apache NiFi pro procesy ETL. Tyto nástroje umožňují uživatelům snadněji pracovat s databázemi a přeměnit nezpracovaná data na užitečné informace a vizuálně přitažlivé přehledy, aniž by museli mít pokročilé znalosti jazyka SQL.

Když se firma rychle rozrůstá, je hledání nových řešení pro ukládání dat časově náročné a zdlouhavé. Relační databáze jsou schopny zpracovávat velmi velké objemy dat i množství souběžně pracujících uživatelů.

Jejich rychlý výkon také umožňuje mnohem efektivnější řešení složitých úloh, jako je indexování, ukládání do mezipaměti a optimalizace dotazů. Vyhledávání dat je nejen přesnější, ale také netrvá tak dlouho.

Nedávné studie zjistily, že náklady na narušení bezpečnosti dat vzrostly z 3,86 milionu dolarů na 4,24 milionu dolarů, což je číslo, které se v nejbližší době nemusí zpomalit. Relační databázové systémy nabízejí vyšší úroveň zabezpečení, která může vašim uživatelům - a zákazníkům - zajistit klid.

Relační model poskytuje granulární systémy řízení přístupu. Ty umožňují správcům jasněji definovat role a oprávnění uživatelů a omezit přístup k citlivým datům.

Podobně funkce šifrování dat pomáhají chránit data v klidu i při přenosu. Ať už jsou data nepoužívaná nebo dotazovaná, můžete být klidní, protože je nepravděpodobné, že by se dostala do nesprávných rukou.

V neposlední řadě relační model zajišťuje nezávislost dat a snižuje tak riziko nákladných chyb. Existují dva druhy, které vaše firma využije - nezávislost na logických datech a nezávislost na fyzických datech.

Nezávislost na logických datech zajišťuje, že změny logického schématu neovlivní fyzické uložení dat. Na druhou stranu fyzická nezávislost dat zajišťuje, že změny fyzického úložiště neovlivní logické schéma. Tento přístup poskytuje větší flexibilitu při ukládání dat, správě databáze a provádění změn. Pokud dojde k chybě, můžete snáze zmírnit škody.

I když jsou relační systémy správy databází pro podniky s velkým množstvím dat docela užitečné, nejsou dokonalé. Pro menší a začínající podniky může být složitost a nedostatečná škálovatelnost problémem.

Relační databáze mají složitý návrh schématu, který vyžaduje pečlivé plánování pro efektivní provoz. Srovnejte tento přístup například s datovým jezerem - přímočarou a nestrukturovanou sbírkou nezpracovaných dat.

Časová náročnost a praktická povaha relační databáze může být pro menší obchodní modely příliš náročná. Problémem může být také zajištění toho, aby normalizované tabulky nebyly zbytečné a aby byla zachována jejich integrita.

Relační databáze nejsou optimalizovány pro ukládání a dotazování nestrukturovaných dat. Nebudete tak moci ukládat textové dokumenty, obrázky ani multimédia.

Pokud vaše firma pravidelně zpracovává velké objemy různých druhů dat, může být pro vás atraktivnější datové jezero nebo vektorová databáze.

I když relační databáze není nemožné škálovat, nemusí vyhovovat rychle se rozvíjejícímu podniku. Relační databáze lze škálovat vertikálně (například přidáním více prostředků na jeden stroj). Při horizontálním škálování (například při distribuci dat na více strojů) však narážejí na omezení.

Na výběr máte spoustu systémů pro správu relačních databází, ale některé jsou vhodnější pro určité obchodní modely.

Velmi velká firma může dát přednost jednomu z nich pro jeho multimodální přístup, zatímco menší firma může vyžadovat flexibilitu.

• MySQL: tento open-source RDBMS je oblíbený pro svou spolehlivost, výkon a snadné použití.
• PostgreSQL: jejich pokročilý open-source RDBMS je dobře známý pro své robustní funkce a úzkou shodu se standardy SQL.
• InterSystems IRIS: náš systém pro správu databází poskytuje multimodální přístup k podpoře podniků ve velkém měřítku.

InterSystems IRIS vám nabízí více než jen relační databáze. Náš systém pro správu multimodelových databází podporuje různé datové modely, jako jsou relační, dokumentové, klíč-hodnota a grafy.

To znamená, že podporuje nejen vytváření relačních databází , ale také poskytuje možnosti zpracování různých typů dat v rámci jediné platformy.

Díky robustní podpoře jazyka SQL a pokročilým možnostem dotazování umožňuje InterSystems IRIS podnikům efektivně definovat a řídit relační data.

Flexibilita platformy v oblasti správy schémat umožňuje bezproblémové úpravy podle vývoje obchodních potřeb, což zajišťuje, že struktura databáze zůstane v souladu s cíli organizace.

Klíčovou výhodou systému InterSystems IRIS je důraz na optimalizaci výkonu, zejména u rozsáhlých dat. Na rozdíl od řešení, jako je PostgreSQL, která se potýkají s rostoucími soubory dat, si InterSystems IRIS udržuje vysoký výkon i při zpracování terabajtů dat. Díky funkcím, jako je inteligentní rozdělování dat a optimalizované provádění dotazů, zajišťuje InterSystems IRIS lineární škálování výkonu databáze s růstem dat.

Toto zaměření na výkon je doplněno silnými funkcemi vysoké dostupnosti, včetně clusteringu a replikace dat. Tyto funkce zajišťují, že dochází jen k malým výpadkům a že k důležitým datům lze přistupovat bez přerušení.

InterSystems IRIS nabízí také kompletní bezpečnostní opatření s řízením přístupu na základě rolí a šifrováním dat. Tato opatření chrání vaše důležité informace a pomáhají vám dodržovat pravidla.