Зачем нужен сервер баз данных

Сервер баз данных (SQL)

Сервер баз данных (БД, СУБД, SQL) обслуживает базу данных и отвечает за целостность и сохранность данных, а также обеспечивает операции ввода-вывода при доступе клиента к информации.

Архитектура клиент-сервер состоит из клиентов и серверов. Основная идея состоит в том, чтобы размещать серверы на мощных машинах, а приложениям, использующим языковые компоненты СУБД, обеспечить доступ к ним с менее мощных машин-клиентов посредством внешних интерфейсов.

В данном разделе мы наиболее подробно остановимся на самом сервере и его аппаратной реализации.

Для работы с современными базами данных как правило используется язык SQL. В настоящее время наиболее распространены несколько програмных продуктов, реализующих систему управления базами данных (СУБД):

• Microsoft SQL Server
• Oracle Database Server
• MySQL, PostgreeSQL и т.д.

Специфика сервера базы данных заключается в том, что данные как правило обрабатываются транзакционно, т.е. система запрашивает небольшой объем данных, проводит над ними операцию и затем сохраняет. Это накладывает опреденные требования к аппаратной части сервера БД, а именно:

• большой объем оперативной памяти для кэширования наиболее интенсивно используемых участков базы данных
• высокопроизводительная дисковая подсистема, характеризующаяся в первую очередь способностью обрабатывать большое количество мелких запросов в единицу времени (IOPS — inputs/outputs per second)
• высокая вычислительная мощность для обработки информации

Реализация описанных выше требований осуществляется следующим образом:

Оперативная память сервера баз данных

Большой объем оперативной памяти, в идеале такой, чтобы закэшировать всю базу данных целиком. Работа с оперативной памятью на порядки быстрее, чем работа с жесткими дисками, поэтому чем бОльшим объемом памяти будет распологать сервер, тем лучше, при условии, что операционная система и само приложение сервера СУБД способны адресовать и работать с таким количеством памяти. Современные операционные системы и приложения фактически не имеют данных ограничений, т.к. способны адресовать до 64Гб и более. Двухпроцессорные серверы способны оснащаться 128Гб оперативной памяти, а четырех- и восьмипроцессорные — до 256Гб.

Дисковая подсистема сервера баз данных

Для получения максимальной производительности дисковой подсистемы на транзакционных задачах ее строят следующим образом: несколько жестких дисков объединяются в RAID-массив, т. к. в RAID-массиве операции чтения-записи происходят одновременно на нескольких дисках, то рост производительности (количества операций ввода-вывода в секунду, IOPS) растет пропорционально количеству жестких дисков в массиве. В качестве жестких дисков рекомендуется использовать диски SAS (Serial Attached SCSI)на 10000 об/мин или 15000 об/мин. Данные диски оптимизированы для работы на транзакционных нагрузках и по этому показателю имеют вдвое-втрое более высокую производительность, чем диски SATA. Кроме того, диски SAS изначально проектировались под работу в RAID-массивах и показывают практически линейный рост производительности массива при увеличении количества дисков в нем.

Вычислительная мощность сервера баз данных

Современные процессоры стали значительно производительнее, чем 2-3 года назад благодаря внедрению технологии многоядерности. Сейчас сервер с 8-ю ядрами (фактически процессорами) доступен практически каждой организации. Благодаря этому, появилась возможность обрабатывать существенные объемы информации на относительно недорогом оборудовании. Для «тяжелых» систем постепенно отпадает необходимость в приобретении дорогостоящих многопроцессорных RISC-систем, стоящих при равной производительности на порядки дороже. В настоящий момент существуют четырех- и восьмипроцессорные серверы стандартной архитектуры x86 с поддержкой четырех и даже шестиядерных процессоров, что позволяет иметь в одной системе до 32-х ядер.

Компания STSS рада предложить своим закачикам широкий спектр серверов для СУБД самого различного уровня. Начиная от небольших баз данных на 10-20 пользователей, и заканчивая системами корпоративного уровня с числом пользователей, превышающем 1000 человек.

Нами разработано уникальное решение — четырехпроцессорный сервер с большим количеством отсеков для жестких дисков. Уникальное сочетание высокой вычислительной мощности и высокопроизводительной дисковой подсистемы в одном конструктиве позволяет сэкономить до 50% по сравнению с традиционным решением — сервер + внешний RAID-массив

На нашем сайте серверы баз данных представлены в следующих разделах:

Сервер баз данных SQL server

SQL server — это система управления базами данных, в работе с которой используется язык программирования SQL. О принципах работы и основных видах серверов баз данных SQL server будет рассказано в представленной статье.

Особенности функционирования SQL server

СУБД SQL server используются для создания, размещения, хранения и управления реляционными (табличными) базами данных на специальных серверах или в облаке. Они работают через настольные приложения и web-сайты. К основным преимуществам их функционирования относятся:

• высокоскоростной доступ к данным, обеспечиваемый надежной клиент-серверной архитектурой СУБД;
• простота работы и администрирования, обусловленные понятной структурой языка программирования SQL;
• безопасность хранения информации в БД — благодаря возможности шифрования данных и резервного копирования.

Специфика работы сервера базы данных SQL server заключается в транзакционной обработке данных. Это означает, что по каждому запросу от СУБД обрабатывается и сохраняется небольшое количество информации.

Применение SQL server позволяет автоматизировать решение различных бизнес-задач, поддерживать проведение аналитики данных в режиме онлайн, отслеживать направление ресурсов СУБД, управлять транзакциями (операциями по обработке данных).

Виды SQL-серверов

Для реализации функций СУБД на сегодняшний день чаще всего используются следующие SQL-серверы:

• MS SQL server — многопользовательский программный продукт, разработанный компанией Microsoft, обладающий высокой производительностью и отказоустойчивостью, тесно интегрированный с ОС Windows. Этот сервер поддерживает удаленные подключения, работает с многими популярными типами данных, дает возможность создавать триггеры и хранимые данные, имеет практичные и удобные утилиты для настройки;
• Oracle Database server — СУБД, предназначенная для создания, консолидации и управления базами данных в облачной среде. Используя этот сервер, можно как автоматизировать обычные бизнес-операции, так и выполнять динамический многомерный анализ данных (OLAP), проводить операции с документами xml-формата и управлять разделенной и локальной информацией;
• IBM DB2 — семейство СУБД для работы с реляционными базами данных, признанное самым производительным, имеющим высокие технические показатели и возможности масштабирования. SQL-серверы этой группы характеризуются мультиплатформенностью, способностью к мгновенному созданию резервных копий и восстановлению БД, реорганизации таблиц в онлайн-режиме, разбиению баз данных, определению пользователями новых типов данных;
• MySQL — СУБД, разработанная и поддерживаемая компанией Oracle. В основном она используется локальными или удаленными клиентами, позволяя им работать с таблицами разных типов, поддерживающих полнотекстовый поиск или выполняющих транзакции на уровне отдельных записей;
• PostgreSQL — СУБД с открытым исходным кодом, работающая с объектно-реляционными (поддерживающими пользовательские объекты) базами данных. Также PostgreSQL предназначена для создания, хранения и извлечения сложных структур данных. Она поддерживает самые различные типы данных (среди них — числовые, текстовые, булевы, денежные, бинарные данные, сетевые адреса, xml и другие).

Обучение работе с серверами баз данных SQL server возможно для всех желающих в рамках профессиональной подготовки по курсу«Инструментальные средства бизнес-аналитики», которую проводит ВШБИ НИУ ВШЭ. Записаться на обучение по данному курсу можно на нашем сайте.

Как выбрать сервер под базу данных

В ИТ-инфраструктуре любой компании важное место занимает сервер БД, где хранится и обрабатывается вся корпоративная информация, поэтому неудивительно, что требования к серверу базы данных особенно высоки — оборудование должно удовлетворять стандартам безопасности и отказоустойчивости, а также обладать достаточной производительностью.

Далеко не последнюю роль играет программное обеспечение и сам тип базы данных: именно от этого зависит, насколько быстро и эффективно приложения будут извлекать, обрабатывать и передавать данные. Более того, вся корпоративная информация должна быть защищена, чтобы злоумышленники не смогли получить к ней доступ. К счастью, этого можно достичь с помощью грамотно подобранной системы управления базами данных.

База данных — это место для хранения и систематизации всех данных, тогда как система управления базами данных (СУБД) представляет собой ПО для управления этой базой данных.

На рынке систем управления базами данных представлено свыше 300 инструментов. В сегменте серверного оборудования — еще более широкий выбор. Однако как подобрать оптимальную конфигурацию как «железа», так и программной части?

Типы баз данных: SQL или NoSQL

Когда дело доходит до выбора базы данных, одной из самых больших проблем остается подбор типа структуры данных — SQL (реляционной) и NoSQL (нереляционной). Несмотря на то, что обе они достаточно производительны, между ними есть принципиальные отличия.

Базы данных SQL

Реляционная БД представляет собой набор таблиц с заданными отношениями между друг другом. Для формирования запросов к реляционной базе данных система управления БД оперирует языком структурированных запросов SQL. В сущности это стандартное приложение, которое предоставляет достаточно простой программный интерфейс для взаимодействия с данными.

Базы данных SQL состоят из строк, или по-другому кортежей, и столбцов, или попросту атрибутов. Кортежи в этой таблице имеют идентичные атрибуты.

Преимущества SQL

Реляционная БД подходит для хранения структурированных данных: например, номера телефонов, даты, почтовые адреса. Базы данных SQL — развитая технология: она достаточно документирована, может похвастаться широкой поддержкой и хорошо функционирует со всеми фреймворками и библиотеками. К примерам таких баз данных SQL можно отнести популярные PostgreSQL и MySQL.

Надежность и безопасность — другое ключевое качество реляционных БД. В SQL реализована система разрешений, которая определяет, кому позволено читать и редактировать базу данных. Администратор предоставляет конкретному пользователю права доступа для манипуляции с данными, что не позволяет третьим лицам извлечь важную информацию.

Внедрение реляционной системы управления БД гарантирует защиту от утери и повреждения данных, благодаря соответствию свойствам ACID: атомарности, согласованности, изоляции и долговечности.

• Атомарность символизирует единство любой транзакции (последовательных SQL-операций): таким образом, транзакция может либо провалиться, либо завершиться без ошибок, и если одна операция из этой последовательности приведет к ошибке, вся транзакция целиком завершится неудачей.
• Под согласованностью имеется в виду запись в БД только той информации, которая соответствует всем правилам. Если входные данные не указаны, сервер БД SQL возвращается в исходное состояние до проведения транзакции. Это позволяет исключить повреждения базы данных при проведении транзакции с ошибкой.
• Изоляция подразумевает, что незаконченные транзакции не вносят изменений в систему. Это гарантирует, что все транзакции обрабатываются безопасно и независимо.
• Долговечность означает, что данные сохраняются системой в том числе в случае сбоя транзакции. Благодаря высокому уровню надежности, данные не будут потеряны, даже если система окажется поврежденной.

Соответствие свойствам ACID особенно принципиально для приложений, обрабатывающих финансовые и разного рода другие конфиденциальные личные данные. Благодаря своим положительным сторонам в плане сохранности данных, реляционные БД подходят для реализации финтех-проектов.

Недостатки SQL

Тем не менее, SQL-базы обладают и существенными недостатками:

• Недостаточная гибкость. Реляционные БД неэффективны при работе с неструктурированными данными, в связи с этим они не применимы для аналитики или работы с Big Data.
• Обмениваться информацией между программными компонентами становится тем более затруднено, чем сложнее структура данных. Поэтому в больших компаниях реляционные БД часто используются независимо.
• Базы данных SQL могут функционировать лишь на одном физическом сервере, что приводит к дополнительным тратам на дорогостоящее оборудование при необходимости работы с большим объемом данных.

Ряд таких недостатков заставил разработчиков создавать альтернативы реляционным БД, в результате чего распространение получили базы данных NoSQL.

NoSQL

Базы данных NoSQL, также именуемые нереляционными либо распределенными, являются альтернативным решением. Они могут хранить и работать с неструктурированными данными, как например, с медиа-контентом и различными файлами, тем самым предлагая разработчикам большую гибкость и масштабируемость.

Информацию в NoSQL БД можно изменять на лету, не нанося ущерб имеющимся данным. Также нереляционные базы данных можно распределить на нескольких физических серверах, в связи с чем облегчается процесс масштабирования по сравнению с реляционными БД.

А так как нереляционные БД не полагаются на один сервер базы данных, они демонстрируют большую отказоустойчивость. Это означает, что при выходе из строя одного сервера база данных продолжит функционировать.

Классификация нереляционных БД подразделяет их на 4 вида.

Хранилища «ключ-значение». Наипростейший тип БД NoSQL, который может сохранять исключительно пары ключ-значение. Такой тип хранилища может стать подходящим при требовании к быстрому поиску информации посредством ключа. Amazon DynamoDB и Redis — типичные примеры баз данных «ключ-значение». Однако такой подход не позволяет выполнять большинство операций, доступных в других типах баз данных.

Хранилища документов. Документо-ориентированные БД хранят всю информацию об определенном объекте в едином файле стандарта XML, BSON либо JSON. Документы одного типа можно сгруппировать в коллекции либо списки. Такой подход позволяет девелоперам не переживать о типах данных и отношениях между ними. Благодаря своим свойствам, документо-ориентированные БД могут быть использованы для эффективного прототипирования и анализа данных.

Колоночные СУБД. Работая как со структурированными, так и с неструктурированными данными, колоночная БД подходит для задач, в которых требуется быстрый поиск по значениям столбцов. В БД данного вида любой столбец хранится в качестве логического массива. Колоночные СУБД гарантируют легкую масштабируемость и дублируемость, однако уступают аналогам по производительности.

Графовые базы данных. В графовых БД каждая сущность или узел являются изолированным документом с метаданными произвольного формата. Узлы соединяются ребрами, которые и определяют их отношения. Подобная реализация значительно упрощает визуализацию данных.

MySQL

MySQL — это реляционная система управления базами данных (СУБД), которая распространяется как свободное программное обеспечение. Является одной из наиболее популярных, так как отличается гибкостью, легкостью, удобством в использовании.

Освойте профессию «Аналитик данных»

Слово «реляционный» означает, что базы представлены в виде связанной информации и описываются как набор связей. MySQL работает с языком запросов SQL, который традиционно используется в базах данных.

Кто пользуется MySQL

• Бэкенд-разработчики, задача которых — управлять базой данной на серверной стороне сайта или приложения.
• Разработчики десктопных и мобильных приложений, в которых есть база данных для хранения информации.
• Администраторы баз данных — специалисты, которые занимаются построением и настройкой базы.

В основном MySQL используется для работы со средними и небольшими проектами. Она имеет открытый исходный код, поэтому любой разработчик может с ним ознакомиться. Сейчас систему поддерживают известная компания Oracle и независимое сообщество разработчиков-энтузиастов.

Профессия / 12 месяцев
Аналитик данных

Находите закономерности и делайте выводы, которые помогут бизнесу

Для чего нужна MySQL

• Удобный доступ к базам данных.
• Корректное распределенное хранение данных на сервере.
• Быстрый поиск нужной информации в базе с помощью языка SQL.
• Идентификация и обработка отдельных данных, их преобразование и отправка.
• Создание, редактирование и удаление записей, которые есть в базе.
• Отправка транзакций — «пакетов» из нескольких запросов к базе.
• Множественный доступ к базе с разных устройств — например, из браузеров нескольких пользователей.
• Выдача разных прав доступа различным пользователям.
• Обеспечение безопасности данных: их защита, шифрование и контроль доступа.
• Возможность контролировать версии базы данных: делать бэкапы, обновлять базу или откатывать назад.
• Контроль состояния базы данных.

Читайте также Кто такой аналитик данных и чем он занимается

Как устроена база данных MySQL

MySQL имеет клиент-серверную архитектуру. Это означает, что база данных хранится в одном источнике — на сервере. А связываться с ней могут клиенты — сторонние устройства. Клиенты отправляют запросы к БД, а потом получают от сервера информацию.

Примерно таким образом работают сайты: в их «внешней», видимой человеку части есть возможность послать на сервер запрос. Это любая отправка формы: вход в личный кабинет, публикация комментария или поиск по сайту.

Клиент-серверная архитектура делает хранение данных безопаснее: клиентские компьютеры не могут получить к ним бесконтрольный доступ. Им открывается только часть данных, которую можно получить по запросу. Вся информация находится на сервере, а клиенты не перегружены, поэтому им не нужны большие вычислительные мощности.

Распространено выражение «сервер MySQL», которое как раз обозначает расположенную на сервере базу данных под контролем этой СУБД.

Станьте аналитиком данных и получите востребованную специальность

Преимущества MySQL

Гибкость. СУБД легко настраивается под индивидуальные потребности и особенности конкретного сайта. Для нее есть много дополнительных расширений или плагинов, она легко устанавливается на хостинги. Некоторые хостинги позволяют подключить сервер MySQL в несколько кликов. Система поддерживает множество типов таблиц и может работать внутри автономных программ. Так как проект бесплатный и имеет открытый исходный код, энтузиасты добавляют поддержку новых видов таблиц.

Универсальность. MySQL работает на ОС семейств Windows, Linux, Unix, Solaris и других. Также СУБД имеет API для большинства популярных языков программирования: C и C++, PHP, Python, Ruby, Java и других. Хотя в основном MySQL используется для веб-проектов, она может работать автономно — в систему входит специальный внутренний сервер. Он позволяет поднять локальную базу данных на конечном устройстве — так хранят информацию приложения, которые не взаимодействуют с сетью.

Читайте также SQL, R или Python: какой язык учить аналитику данных?

Высокая производительность. Со средними и небольшими базами MySQL работает быстрее, чем другие популярные решения. Это особенность связана с ее внутренней структурой.

Бесплатный доступ и открытый исходный код. MySQL — полностью бесплатное свободное ПО, которым может воспользоваться каждый. Код системы открыт для всех желающих, поэтому пользователи могут отредактировать работу собственного SQL-сервера. Это требуется не часто, но такая возможность дает большую гибкость в работе.

Безопасность. MySQL обеспечивает высокий уровень безопасности при хранении и передаче данных. У системы продвинутая система контроля прав для разных пользователей, есть шифрование и верификация. Для СУБД существуют плагины, которые увеличивают уровень безопасности на стороне сервера и дополнительно защищают данные.

Популярность. Благодаря бесплатному доступу, простому входу и универсальности MySQL — одно из самых популярных решений для управления БД. У системы развитое сообщество по всему миру, на ней реализовано множество проектов, и специалисты, умеющие с ней работать, ценятся везде.

Недостатки MySQL

Медленное развитие. Система бесплатная, поэтому обновления выходят редко. Это популярный недостаток открытого ПО. В случае с MySQL медленное развитие связано с политикой компании Oracle. Она осторожно относится к идеям независимых разработчиков и не слишком активно работает с проектом сама.

Недостаток функций. В MySQL по умолчанию меньше функций и возможностей, чем в других СУБД. Это обеспечивает легкость и простоту освоения, но при этом для любых дополнительных действий необходимо скачивать плагины и расширения.

Снижение производительности при работе с большими проектами. Система отлично работает на небольших и средних базах данных. Но в больших проектах MySQL может начать вести себя непредсказуемо из-за множества одновременных запросов к базе. Это связано со структурными особенностями MySQL — изначально она не была предназначена для таких задач.

Как начать работу с MySQL

MySQL Community Edition, то есть бесплатная открытая версия, распространяется по лицензии GPL. Она предполагает, что системой можно пользоваться свободно, но только в бесплатных проектах. Для коммерческого использования понадобится покупать расширенную версию — она платная.

Новичкам, которые хотят научиться работать с MySQL, достаточно бесплатного варианта. Его можно скачать на официальном сайте проекта в виде исходного кода. Там же можно загрузить API и коннекторы — инструменты для связи с разными языками программирования, средами и технологиями.

Если у вас уже есть сервер на каком-нибудь хостинге, можно проверить возможность подключения базы данных MySQL в личном кабинете. Большинство крупных хостингов позволяют так делать — тогда подключение займет всего несколько кликов. В этом случае ничего скачивать не нужно. Ознакомиться с документацией можно на этой странице.

Аналитик данных

Аналитики влияют на рост бизнеса. Они выясняют, какой товар и в какое время больше покупают. Считают юнит-экономику. Оценивают окупаемость рекламной кампании. Поэтому компании ищут и переманивают таких специалистов.

Статьи по теме:

• SQL
• Где взять опыт в Java-программировании: 10 идей для тренировочных проектов

Подборка задач, чтобы получить опыт, которого ждут работодатели

Делимся ресурсами для поиска и подборкой возможностей для студентов в IT, которыми можно воспользоваться прямо сейчас