Relační a nerelační databáze představují dva různé způsoby ukládání a správy dat.

Relační databáze organizují data v tabulkách s pevně danými řádky a sloupci a používají jazyk SQL k propojení souvisejících dat ve více tabulkách. Vynikají při zpracování strukturovaných dat, jako jsou finanční záznamy a inventární systémy.

Nerelační databáze mají jiný přístup. Nabízejí flexibilní datové formáty, které si poradí s různými typy informací - od dokumentů a dvojic klíč-hodnota až po grafy a sloupce. Díky tomu jsou vhodnější pro nestrukturovaná data, jako je obsah sociálních médií, multimediální soubory a proudy obsahu XML a JSON.

Hlavní rozdíly spočívají v tom, že:

• Struktura: relační používá pevné tabulky; nerelační používá jiné struktury a jiné flexibilní formáty
• Datové typy: Relační pracuje nejlépe se strukturovanými daty; nerelační zvládá různé datové typy
• Konzistence: relační zajišťuje okamžitou konzistenci; nerelační může vyměnit část konzistence za rychlost a flexibilitu

V tomto článku si rozebereme silné a slabé stránky jednotlivých typů databází a případy jejich použití.

Dnešní podniky pracují se třemi hlavními typy dat, z nichž každý vyžaduje specifické přístupy k ukládání a správě:

1. Strukturovaná data: Nejtradičnější forma obchodních informací, která se vejde do uspořádaných tabulek s definovanými řádky a sloupci (relační databáze). Příkladem mohou být záznamy o prodeji, databáze zákazníků a finanční údaje, takže je ideální pro základní obchodní operace a výkaznictví.
2. Polostrukturovaná data: Informace, které mají určité organizační prvky, ale nevejdou se do pevných databázových tabulek (nejlépe je zpracovává relační databázový model). Vzpomeňte si na e-mailové zprávy, soubory XML a data ze senzorů IoT - tento typ kombinuje organizované i volné prvky a zároveň zachovává dostatečnou strukturu pro efektivní analýzu.
3. Nestrukturovaná data: Nejrychleji rostoucí kategorie, která zahrnuje informace bez předem definované organizace, jako jsou příspěvky na sociálních sítích, obrázky, videa a zpětná vazba od zákazníků. Tento typ vyžaduje specializovaná řešení pro ukládání dat a flexibilní datový model (obvykle nerelační), aby bylo možné získat smysluplné poznatky.

Systém pro správu databází (DBMS ) je software, který řídí databáze, stará se o ukládání, vyhledávání a zabezpečení dat.

Databáze samotná jsou pouze uspořádaná data uložená na disku - nemůžete je přímo "vidět". Představte si to jako obsah kartotéky, která je zamčená v zapečetěné místnosti. Zde přichází na řadu systém správy databází (DBMS).

DBMS slouží jako způsob, jak:

• Zobrazení dat (jako otevření kartotéky)
• Pracovat s daty (například přidávat, měnit nebo odstraňovat soubory)
• Chránit data (jako zámek a klíč)
• Organizace dat (například štítky a složky)

Systémy pro správu databází (DBMS) se dělí na dva hlavní typy. Relační DBMS používají ke zpracování strukturovaných dat v tabulkách jazyk SQL (Structured Query Language). Nerelační DBMS, nazývané také NoSQL, používají specializované metody dotazování na základě svého datového modelu - od dotazů na dokumenty až po operace procházení grafů.

InterSystems IRIS například podporuje několik přístupů a nabízí:

• Dotazy SQL pro tradiční datové operace
• Dotazy na dokumenty pro data ve stylu dokumentů
• Objektové dotazy pro objektově orientovaná data
• Dotazy na vektorové a sloupcové úložiště pro vyhrazené datové typy
• Vysokorychlostní analytické zpracování
• Nativní podpora více modelů

Výběr správného DBMS závisí na typech dat, potřebách škálovatelnosti a požadavcích na výkon. Existuje malý počet systémů, jako je InterSystems IRIS, které podporují relační i nerelační databázové modely, aby byly flexibilní.

Jak jsme již zjistili, relační databáze používají tabulky k ukládání dat a správě vztahů mezi jednotlivými informacemi. Spoléhají na strukturovaný přístup k efektivnímu uspořádání a vyhledávání dat.

Relační model je základem relačních databází. Data organizuje do tabulek s řádky a sloupci, podobně jako tabulky v aplikaci Excel. Každý řádek představuje záznam, zatímco každý sloupec představuje konkrétní atribut tohoto záznamu. Tabulky jsou propojeny pomocí klíčů. Primární klíče jednoznačně identifikují každý řádek v tabulce, zatímco cizí klíče vytvářejí spojení mezi tabulkami. Tato struktura umožňuje složité datové vztahy a efektivní dotazování.

Relační databáze podporují normalizaci dat, což je proces, který snižuje redundanci dat a zlepšuje integritu dat rozdělením velkých tabulek na menší, více zaměřené.

SQL je standardní jazyk pro práci s relačními databázemi. Umožňuje uživatelům vytvářet, číst, aktualizovat a mazat data v tabulkách.

Mezi běžné příkazy SQL patří:

• SELECT: Získání dat z jedné nebo více tabulek
• INSERT: Přidání nových záznamů do tabulky
• UPDATE: Změna existujících záznamů
• DELETE: Odstranění záznamů z tabulky

SQL podporuje také složité operace, jako jsou:

• Spojování tabulek
• Filtrování dat pomocí klauzulí WHERE
• Třídění výsledků pomocí ORDER BY
• Seskupování dat pomocí GROUP BY

Vlastnosti ACID jsou klíčové vlastnosti relačních databází, které zajišťují spolehlivost dat:

• Atomicita: Všechny části transakce uspějí nebo selžou společně. To znamená, že pokud některá část operace databáze selže, celá operace se vrátí zpět, jako by k ní nikdy nedošlo.
• Konzistence: Data zůstávají platná podle definovaných pravidel. To znamená, že všechny databázové operace musí dodržovat přednastavená omezení, formáty a vztahy, aby data zůstala přesná a logicky správná.
• Izolace: Souběžné transakce se navzájem neruší. To znamená, že pokud k databázi přistupuje více uživatelů nebo procesů současně, jejich operace jsou zpracovávány, jako by probíhaly jedna po druhé, což zabraňuje konfliktům dat.
• Trvanlivost: Dokončené transakce jsou trvalé, a to i po selhání systému. To znamená, že jakmile je potvrzeno dokončení transakce, změny se trvale uloží do úložiště a neztratí se, ani když systém bezprostředně poté spadne.

Tyto vlastnosti pomáhají zachovat integritu dat a zabránit jejich poškození v prostředí s více uživateli.

Při zvažování systému pro správu relačních databází (RDBMS) mohou organizace volit mezi řešeními s otevřeným zdrojovým kódem a podnikovými platformami:

Open-Source RDBMS:

• PostgreSQL: Pokročilé funkce a spolehlivost
• MySQL: Široce používaná pro webové aplikace

Tyto systémy nabízejí solidní funkce pro základní databázové potřeby. Moderní podniky však často vyžadují komplexnější řešení.

InterSystems IRIS jde nad rámec tradičních možností RDBMS tím, že nabízí:

• Podpora více modelových databází (relačních i nerelačních)
• Translytická schopnost pro OLTP i OLAP (transakce a analýzy)
• Vestavěná vysoce výkonná analytika
• Pokročilé zpracování zdravotnických dat
• Škálovatelnost na podnikové úrovni
• Jednotná vývojová platforma
• Nativní funkce interoperability

Zatímco řešení s otevřeným zdrojovým kódem fungují dobře pro základní potřeby, InterSystems IRIS poskytuje kompletní platformu, která eliminuje potřebu udržovat více databázových systémů.

Zvládá vše od jednoduchého ukládání dat až po komplexní analýzy, a to vše v rámci jediného spolehlivého prostředí.

Nerelační databáze nabízejí flexibilní řešení ukládání dat, která se liší od tradičních modelů založených na tabulkách. Tyto systémy zpracovávají různé typy dat a dobře se škálují pro velké datové soubory.

Nerelační databáze, známé také jako databáze NoSQL, ukládají data v jiných formátech než v tabulkách. Mohou spravovat nestrukturovaná data, jako jsou e-maily, videa a obrázky.

Systémy NoSQL nevyžadují pevné schéma - to znamená, že různé záznamy mohou mít různá pole nebo strukturu, aniž by bylo nutné aktualizovat celou databázi, podobně jako můžete přidat nový sloupec pouze do jednoho řádku aplikace Excel, aniž byste měnili všechny ostatní řádky.

Tyto databáze jsou ideální pro zpracování velkých objemů dat a webových stránek s vysokou návštěvností, často rychle a efektivně zpracovávají velké objemy informací.

Existuje několik typů nerelačních databází:

Úložiště klíčových hodnot

Úložiště klíčových hodnot jsou nejjednodušším typem nerelační databáze. Fungují jako základní slovník a ukládají data v párech, kde se každý jedinečný klíč spojuje s konkrétní hodnotou.

Můžete si je představit jako obří vyhledávací tabulku - ideální pro rychlé operace, jako je správa uživatelských relací, ukládání předvoleb nebo práce s daty v mezipaměti.

Dokumentové databáze

Dokumentové databáze mají flexibilnější přístup a ukládají data v záznamech ve stylu JSON. Na rozdíl od pevných struktur tabulek může každý dokument obsahovat různá pole a vnořené informace.

Díky tomu jsou ideální pro systémy správy obsahu, uživatelské profily a katalogy produktů, kde se struktura dat může mezi jednotlivými položkami lišit.

Grafové databáze

Grafové databáze skvěle zpracovávají propojené informace pomocí uzlů a vztahů. Jsou vytvořeny speciálně pro data, která zahrnují složité vztahy, takže jsou ideální pro sociální sítě nebo doporučovací systémy, kde je klíčové pochopit souvislosti mezi datovými body.

Nerelační databáze se často řídí modelem BASE:

• V podstatě dostupná: Databáze funguje i v případě, že některé její části selžou, a upřednostňuje dobu provozu před dokonalou konzistencí.
• Měkký stav: Hodnoty databáze se mohou v průběhu času měnit i bez nových vstupů, protože k aktualizacím může docházet v různých časech v celém systému.
• Nakonec konzistentní: I když se data mohou v různých částech databáze dočasně lišit, po dostatečně dlouhé době se všechna synchronizují a stanou se konzistentními - podobně jako se před synchronizací může ve vaší e-mailové schránce zobrazovat různý počet zpráv v telefonu a v počítači.

Tento přístup se liší od modelu ACID používaného v relačních databázích. BASE upřednostňuje dostupnost a toleranci rozdělení před přísnou konzistencí. V systémech BASE nemusí být data okamžitě konzistentní ve všech uzlech. V průběhu času se stává konzistentní. Tento kompromis umožňuje lepší škálovatelnost a výkon v distribuovaných systémech.

Model BASE se hodí pro aplikace, které mohou tolerovat určité zpoždění dat. Pro systémy vyžadující konzistenci v reálném čase, jako jsou bankovní transakce, je méně ideální.

Jednou z největších výzev při správě podnikových dat je udržet přesnost a rychlost při nárůstu dat. Databázové systémy musí efektivně zvládat rostoucí objemy dat a zátěž uživatelů. Různé přístupy ke škálování a optimalizaci výkonu mohou ovlivnit schopnosti systému.

Vertikální škálování znamená zvýšení výkonu jednoho serveru - jako upgrade počítače lepšími procesory a větší pamětí. Tento přístup sice funguje dobře pro okamžitý růst, ale nakonec narazí na fyzické limity a stává se stále dražším, podobně jako kdybyste se snažili vytvořit jeden nekonečně výkonný počítač.

Horizontální škálování využívá jiný přístup a rozděluje data na více serverů, z nichž každý zpracovává část pracovní zátěže. Místo jednoho super výkonného stroje máte mnoho běžných strojů, které spolupracují. Tento přístup nabízí téměř neomezený potenciál růstu, protože můžete podle potřeby přidávat další servery. Je obzvláště užitečná při zpracování velkého množství dat nebo mnoha uživatelů současně.

Nerelační databáze mohou vynikat v horizontálním škálování, protože se vzdávají transakční konzistence.

Relační databáze sice mohou dosáhnout distribuovaného ukládání dat pomocí technik, jako je sharding (rozdělení dat mezi servery), ale tento proces je často složitější a náročnější na správu. InterSystems IRIS má sharding a další metody, jako je zrcadlení (synchronně i asynchronně) a jedinečnou a výkonnou funkci synchronizace distribuovaných cache. Tento protokol se nazývá Enterprise Cache Protocol (ECP).

Schopnost horizontálního škálování je s růstem aplikací stále důležitější, zejména pro případy použití zahrnující velké objemy dat nebo aplikace s velkým provozem, kde je třeba pracovní zátěž rozložit na mnoho strojů.

Integrita dat je zásadní pro udržení spolehlivých informací v databázích.

Relační databáze používá omezení k vynucení pravidel a udržení přesnosti dat. Patří mezi ně:

• Omezení primárního klíče: Zajištění jedinečných identifikátorů pro každý záznam
• Kontrolní omezení: Ověření dat před jejich přidáním do databáze
• Omezení Not Null: Požadují, aby určitá pole měla hodnotu

Nerelační databáze pracují s přesností dat odlišně. Často se spoléhají spíše na kontroly na úrovni aplikace než na vestavěná omezení.

Některé databáze NoSQL nabízejí atomické operace, které udržují přesnost dat během aktualizací a zabraňují částečným nebo neúplným změnám dat.

Referenční integrita je klíčovou vlastností relačních databází, která udržuje vztahy mezi tabulkami pomocí cizích klíčů. Tím je zajištěno, že:

• Data v souvisejících tabulkách zůstávají konzistentní
• Osiřelým záznamům je zabráněno
• Aktualizace a mazání jsou v souvisejících tabulkách zpracovávány správně

Nerelační databáze obvykle nevynucují referenční integritu na úrovni databáze. Místo toho mohou použít:

• Logika aplikace pro udržování vztahů
• Denormalizované datové struktury, které snižují potřebu složitých vztahů

Tento přístup může nabídnout větší flexibilitu, ale vyžaduje pečlivou správu, aby se zabránilo nekonzistenci dat.

Relační a nerelační databáze slouží různým potřebám v moderní správě dat. Každý typ je vhodnější pro konkrétní scénáře, od platforem elektronického obchodování po komplexní analytické systémy.

Platformy elektronického obchodování často používají oba typy databází. Relační databáze spravují objednávky, platby a zásoby. Nerelační databáze zpracovávají katalogy produktů a údaje o chování uživatelů.

Aplikace pro zpracování velkých objemů dat často upřednostňují nerelační databáze. Ty dokáží rychle zpracovat obrovské množství nestrukturovaných dat. Používají se k:

• Analýza chování zákazníků
• Doporučovací motory
• Systémy pro odhalování podvodů

Nástroje Business Intelligence často využívají relační databáze, protože umožňují dobře provádět složité dotazy a udržovat integritu dat. Jsou také ideální pro generování reportů a dashboardů.

Pro analýzu v reálném čase se často upřednostňují nerelační databáze. Mohou rychle přijímat a zpracovávat datové toky. To je užitečné pro:

• Monitorovací systémy
• Data zařízení IoT
• Analýza sentimentu v sociálních médiích

Některé společnosti používají kombinaci obou. Mohou ukládat nezpracovaná data do nerelační databáze a poté zpracovaná data přesunout do relační databáze pro hlubší analýzu.

Správa dnešních komplexních datových potřeb vyžaduje řešení, které přesahuje rámec tradičních databází. InterSystems IRIS kombinuje to nejlepší z relačního i nerelačního přístupu v jedné jednotné platformě.

Proč si vybrat InterSystems IRIS?

• Zpracování jakéhokoli typu dat - od strukturovaných záznamů o pacientech až po nestrukturované lékařské snímky
• Zpracování transakcí i analýz ve stejném systému
• Snadné škálování podle toho, jak rostou vaše datové potřeby
• Vytváření aplikací s umělou inteligencí bez složitých integrací
• Propojení dříve izolovaných datových systémů
• Máte databázi na místě, v cloudu nebo v obojím

Udělejte další krok na cestě ke správě dat. Ať už vytváříte aplikace pro zdravotnictví, spravujete finanční transakce nebo analyzujete velké objemy dat, InterSystems IRIS vám poskytne nástroje, které potřebujete k úspěchu.