Як гадаєте, з чого починається розробка? Із запитання: яку базу даних обрати. Зараз існує така кількість технологій БД, що у багатьох розробників не вистачає часу чи енергії досліджувати нові. Але для початку слід розібратися з їх видами.

Якщо ви раптом не дуже знайомі з графовими та реляційними базами даних — то прийшли за адресою. Зараз ми з вами у всьому розберемося.

Що таке графові бази даних?

Графові бази даних — це нереляційні системи (NoSQL), які використовують структури графів для семантичних запитів, щоб представляти та зберігати дані. Ключовим поняттям системи є «граф» (або «ребро»), він безпосередньо пов’язує елементи даних у сховищі. 

Такі системи дозволяють визначати зв’язки між даними. Графи представляють набори інформації у вигляді вузлів, ребер та властивостей. Подібна структура дозволяє обійти обмеження реляційних БД та приділяє більше уваги відносинам між даними.

Вузли, або точки (nodes) — це екземпляри чи сутність даних. Ними є будь-який об’єкт, який ви плануєте відстежувати. Наприклад, люди, замовники, підрозділи тощо.

Ребра, чи лінії (edges) — це найважливіші концепції у графових БД. Вони показують взаємозалежності між вузлами. Ці зв’язки мають напрямок і можуть бути одно- або двоспрямованими.

Властивості (properties) містять описову інформацію, пов’язану з вузлами. 

Вузли з пояснювальними властивостями створюють взаємозв’язки, подані через ребра.

Графові БД пропонують концептуальне подання даних, тісно пов’язаних із реальним світом. Моделювати складні зв’язки набагато простіше, оскільки відносинам між точками даних приділяється така ж увага, як і самим даним.

Переваги графових БД

• Гнучка та адаптивна структура
• Чітке уявлення взаємозв’язків між даними
• Запити виводять результати у часі. Швидкість залежить від кількості зв’язків

Недоліки графових БД

• Відсутня стандартизована мова запитів. Вона залежить від платформи, що ви використовуєте
• Графи не підходять для систем на основі транзакцій
• Невелика база користувачів. Якщо виникнуть проблеми, то буде складно отримати підтримку

За даними DB-Engines, до топ 3 графових СУБД належать: 

Що таке реляційні бази даних?

Реляційна база даних — це тип БД, який спеціалізується на зв’язках між елементами даних. Вона дозволяє встановлювати взаємозв’язки між різними наборами інформації, а також використовувати їх для управління й звернення до пов’язаних даних.

Для створення та підтримки даних у багатьох реляційних базах даних використовується SQL (Structured Query Language — структурована мова запитів).

У реляційних системах управління даними (РСУБД) використовують модель, яка структурує дані у таблиці рядків (записів чи кортежів) та стовпців (атрибутів чи полів). Зазвичай у стовпцях розміщуються категорії даних, а в рядках — окремі екземпляри.

Переваги реляційних баз даних

• Показують дані простіше, а працювати з ними зручніше
• Таблична структура дозволяє використовувати складні високорівневі запити
• Легко масштабувати дані без порушення структури бази

Недоліки реляційних баз даних

• Можуть масштабуватись лише до певної межі, оскільки є обмеження по довжині стовпців
• В довгостроковій перспективі їх підтримка коштує недешево. Якщо ви створюєте базу на окремому сервері, то при її розростанні доведеться купувати додаткове місце
• Додавання нових елементів може зробити базу складною та утруднити встановлення зв’язків між новими частинами. Усе це негативно позначиться на продуктивності

За даними DB-Engines, до топ 3 реляційних СУБД належать: 

Різниця між графовою та реляційною БД

Графові бази даних не створювали для того, щоб замінити реляційні. Стандартом галузі нині вважаються останні. Але, грець зі стандартами! Тут вся справа у ваших потребах. Тому гайда розбиратися, що може запропонувати той чи інший різновид систем.

Реляційні бази даних забезпечують структурований підхід до інформації, а графові БД — більш гнучкі й орієнтовані на швидке розуміння взаємозв’язків між даними. Й та, й інша мають свою сферу застосування. 

Складні взаємозв’язки краще реалізувати через графову БД, оскільки її можливості перевершують традиційні реляційні СУБД. Тут використовується більш природний і гнучкий підхід до даних.

Під час створення моделей баз даних у реляційних системах MySQL чи PostgreSQL потрібно більш ретельне планування. 

Де застосовуються реляційні бази даних?

IBM вважає реляційні бази даних найпопулярнішими інструментами запитів у бізнесі. Таблична структура робить їх оптимальним вибором для записів із нескладними зв’язками. Наприклад, реляційні бази даних популярні для бухгалтерських та інших транзакційних даних, оскільки проста інформація зі встановленими зв’язками легко вписується у формат реляційних баз даних.

Коли обирати реляційні бази даних?

• Коли запити не містять конкретних відправних точок. Якщо вам потрібно часто сканувати таблиці та шукати дані, які відповідають визначеним категоріям 
• Коли вам потрібно зберігати ключ-значення. Наприклад, якщо єдиною метою вашої БД є зберігання особистої інформації користувача та її пошук за іменем або ідентифікатором.
• Коли вам потрібно зберігати великий обсяг інформації. Якщо у вашій моделі є дуже великі атрибути, як-от BLOB, CLOB, довгі тексти тощо.

Коли слід використовувати графові бази даних?

Є багато прикладів, коли графові БД перевершують решту систем. У цьому переконалися Netflix, eBay, Walmart тощо. Однозначно зверніть увагу на такі бази даних, якщо вам потрібно:

1. Управляти основними даними. Прив’язка всіх даних до однієї загальної точки забезпечує сталість та точність даних. Це дуже важливо для великомасштабних компаній світового рівня.
2. Дотримуватися нормативних вимог та GDPR. З графами набагато простіше керувати безпекою та відстежувати переміщення даних. 
3. Управляти цифровими ресурсами. Графові БД пропонують масштабовану та просту модель даних, що дозволяє відстежувати цифрові ресурси: документи, розрахунки, контракти тощо.
4. Виявляти шахрайські дії. Пошук підозрілих закономірностей та розкриття шахрайських платіжних схем виконується в режимі реального часу.
5. Здійснювати семантичний пошук. Це допомагає визначити значення ключових слів і видає більш відповідні варіанти, які простіше відобразити за допомогою графових БД.
6. Акцентувати на мережевому управлінні. Такі БД знижують час, необхідний для оповіщення адміністратора мережі про проблеми.
7. Впроваджувати маршрутизацію. Інформація передається через мережу шляхом пошуку оптимальних маршрутів, і це робить графові БД оптимальним варіантом для цього.

То що і коли обирати? 

SQL буде оптимальною для обробки великої кількості складних запитів, копіткого, рутинного аналізу інформації. Якщо потрібна надійна, стабільна і продуктивна обробка транзакцій зі збереженням цінності, варто віддати переваги саме реляційним базам даних.

Графова база даних — вибір тих, хто працюватиме з великими обсягами різної інформації. Тут немає чітких структурованих механізмів, завдяки чому процес завантаження та обробки відбувається максимально швидко. До того ж такі БД набагато складніше зламати, адже доступ до них обмежений. 

Якщо вам потрібно зберігати інформацію в JSON, якщо потрібно горизонтальне масштабування, якщо відомості знаходяться в колекціях з різними атрибутами та полями — варто зробити вибір на користь NoSQL.

Приклад. Якби кожна людина з вашого списку мала довгу біографію, яку потрібно було б додати у БД, то графові системи тут не підійдуть. Однак, якщо вам потрібно зв’язати ці біографії з іншими об’єктами (наприклад, людьми, які в них згадуються)  — можна залучити БД на основі графа. 

Дізнатися про рішення для масштабування баз даних зможете тут. 

Висновок

Графові та реляційні бази даних відрізняються одним фундаментальним принципом їхньої архітектури: графова модель визначає взаємозв’язок між інфою, а реляційна — ні. Ось чому графова база даних може набагато ефективніше керувати взаємозалежними даними. 

Однак, обидва підходи мають свої переваги. Графові моделі більш інтуїтивно зрозумілі при аналізі всього контексту навколо однієї точки даних — потенційно з кількома переходами. Та якщо дослідження даних з високим ступенем з’єднання не є обов’язковою вимогою, реляційна модель цілком може задовольнити ваші потреби.

Щоб розширити свої знання про БД — записуйтесь на курс Адміністрування Linux від IT Education Center. Тут ви дізнаєтеся про БД та СУБД, таблиці та запити, реплікацію та багато іншого 🎓