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