База данных, или БД, — один из основных компонентов любого серьёзного приложения. Она нужна для хранения, поиска, обновления и удаления информации. Без базы данных любой сервис потеряет всю накопленную информацию после перезапуска сервера.
Даже простому сайту с формой обратной связи нужно хранилище для минимального набора: имени пользователя, текста сообщения, даты отправки. В файлах хранить такую информацию неудобно и небезопасно, поэтому, если вы делаете или хотите сделать, своё приложение, почти наверняка вам понадобится подключить базу данных для стабильной работы.
Рассказываем про виды баз знаний и про то, какие из них выбирать для проектов.
Введение в базы данных
База данных — один из основных компонентов клиент-серверной архитектуры. Всего их три: клиент, сервер и база данных.
Основная идея клиент-серверной архитектуры в том, что клиент-пользователь запрашивает данные, этот запрос идёт на сервер, а дальше сервер либо сразу отвечает, либо сначала делает дополнительный запрос в базу данных.
Базы данных сильно упрощают работу с информацией. Несколько сервисов могут обращаться к одной БД, а иногда наоборот: если сервис большой и сложный, он может хранить записи в разных базах. При этом компонентам системы не обязательно быть жёстко связанными друг с другом. Это может упростить архитектуру и снизить количество ошибок.
Как устроена система управления базами данных
Система управления базами данных, или СУБД, — это программа, которая управляет хранением, доступом, целостностью и другой работой с информацией.
Что получается:
- База данных хранит таблицы, документы, ключи, значения и другие виды данных и связи между ними. Тут хранится состояние всех этих вещей.
- СУБД принимает вопросы и проводит все операции: запись, чтение, удаление. Ещё она следит за целостностью и доступами. Этот компонент отвечает за то, как работать с данными и их состоянием.
На практике эти два термина используют как синонимы. Если говорят, что используют MySQL, PostrgreSQL или MongoDB, имеют в виду и БД, и СУБД. Это потому, что баз данных почти не бывает без системы управления ими.
СУБД берёт на себя все сложные задачи. Без неё разработчику пришлось бы реализовывать самостоятельно контроль доступов, все операции, блокировки. На практике это часто приводит к дополнительным ошибкам. Поэтому большинство серьёзных сервисов сегодня — это в первую очередь СУБД, внутри которой есть БД.
Ещё СУБД даёт язык запросов для работы. Чаще всего это SQL или его аналоги. Это позволяет формулировать запросы к данным на удобном человекочитаемом языке. Благодаря SQL код становится короче и понятнее.
Что такое транзакции
Это понятие важно для понимания работы баз данных, поэтому коротко разберём его.
Транзакция — это последовательность запросов, но выполняются они как один: транзакция либо успешно завершается полностью, либо полностью отменяется. После неё не остаётся частичных изменений, и это гарантирует целостность данных. Например, при переводе денег между счетами.
Насколько СУБД похожи на свои визуальные модели
БД и СУБД часто показывают на визуальных схемах. Поэтому сначала разберём, насколько точно визуальные иллюстрации похожи на то, что они изображают.
В реальности БД и СУБД не выглядят как свои визуальные иллюстрации. Внутри них нет таблиц, кубов, кругов или стрелок связей — есть страницы памяти, индексы, файлы, логи и структуры данных. Иллюстрации нужны не базе, а человеку. Без изображения разработчику сложнее построить связи и спроектировать запросы и взаимодействия с базами данных.
Визуальные концепции СУБД соответствуют реальному устройству, но не на 100% буквально: они отображают общее устройство модели данных, ограничения, сильные и слабые стороны, помогают создавать быстрые запросы. Но при этом на них обычно нет технических тонкостей: индексов, кеша, блокировок.
Визуализация — инженерный инструмент, который помогает разработчикам, но не заменяет более глубокое понимание технологии.
Полезный блок со скидкой
Если вам интересно разбираться со смартфонами, компьютерами и прочими гаджетами и вы хотите научиться создавать софт под них с нуля или тестировать то, что сделали другие, — держите промокод Практикума на любой платный курс: KOD (можно просто на него нажать). Он даст скидку при покупке и позволит сэкономить на обучении.
Бесплатные курсы в Практикуме тоже есть — по всем специальностям и направлениям, начать можно в любой момент, карту привязывать не нужно, если что.
Типы систем управления базами данных
Существует несколько типов СУБД, и каждый из них решает немного разные задачи. Нет универсальной базы данных для всего, но есть подходящие под конкретный сценарий. Выбор типа СУБД влияет на производительность и надёжность программы.
Реляционные базы данных
Хранят данные в виде таблиц со строгой структурой. Каждая таблица может состоять из строк и колонок, а между таблицами есть чёткие связи:
Главное преимущество реляционных БД — строгая схема данных и поддержка транзакций. Это гарантирует целостность данных и предсказуемость работы сервиса, потому что разработчики заранее понимают, что можно и чего нельзя делать с базой.
Реляционные БД подходят для систем бизнеса с чёткими правилами: финансы, заказы, учёт пользователей. При этом они плохо переносят частые изменения структуры данных.
NoSQL — базы данных
Ориентированы на гибкость и масштабируемость. Часто не требуют фиксированной схемы данных. Это упрощает работу с быстро меняющимися структурами.
Пример — MongoDB:
Нереляционные базы данных хорошо подходят для больших объёмов информации и высокой нагрузки. Они легко поддерживают горизонтально масштабирование, когда одни и те же данные хранятся на нескольких серверах — это ещё называется репликация. Но за это часто приходится платить отказом от строгих транзакций: между несколькими серверами настроить такую согласованность дорого и долго.
NoSQL-базы часто применяют в микросервисной архитектуре. Ещё в стартапах, потому что так можно быстро запускать дополнительные функции.
Графовые базы данных
В этом случае визуальная модель почти буквально отражает модель данных:
Графовые базы данных фокусируются на связях между объектами. Данные представляются в виде узлов и рёбер. Это очень удобно для анализа отношений.
Такие базы хороши для социальных сетей, рекомендаций или навигации. Запросы к связям выполняются быстрее, чем в реляционных БД, а логика становится проще. Например, для поиска друзей нужен один запрос вместо нескольких на языке SQL.
Графовые БД плохо подходят для табличных отчётов и классической аналитики.
Колоночные базы данных
Хранят данные по колонкам. Это ускоряет некоторые аналитические запросы по сравнению с SQL-базами. Так, подсчёт среднего чека за год выполняется быстро, потому что система читает только колонку с суммами, а не всю таблицу.
Пример такой базы — Apache Druid:
Колоночные БД часто используются в системах аналитики. Они хорошо подходят для агрегаций, статистики и отчётов, но хуже работают с частыми обновлениями отдельных записей. Простое правило, чтобы запомнить основную цель их использования: «Много читаем, редко пишем».
Часто используются как отдельный аналитический слой: данные сначала записываются в другую БД, а потом копируются в колоночную базу.
Объектно-ориентированные базы данных
Использует принципы объектно-ориентированного программирования (ООП). Это способ разработки, когда программа состоит из объектов. Объекты — созданные через код сущности, у которых есть признаки, например рост или вес, и доступные функции — посчитать число или создать запись в базе данных.
Объектно-ориентированные базы данных хранят данные в виде объектов, близких к таким же структурам в коде. Например, профиль пользователя сохраняется целиком как объект, без разбиения на таблицы.
С одной стороны, такие базы упрощают разработку, особенно при работе с ООП-языками. С другой — они сложнее работают и затрудняют выборку по отдельным полям. Экосистема вокруг них меньше, чем у популярных реляционных БД.
Чаще всего ООП-базы используют в нишевых проектах. Они редко становятся основным хранилищем данных.
Специализированные базы данных
Часто создаются под конкретные задачи: поиск, временные ряды, кеширование. Они оптимизированы под узкий сценарий, что в итоге даёт высокую производительность, но для ограниченной области применения.
Такие базы редко используются как единственное хранилище. Обычно они дополняют основную БД. В итоге архитектура становится сложнее, но эффективнее. А если использовать такую дополнительную базу как основную, можно потерять данные.
Пример такой базы данных — Elsaticsearch, которую используют для поиска, логов и мониторинга системы:
Бонус для читателей
Если вам интересно погрузиться в мир ИТ и при этом немного сэкономить, держите наш промокод на курсы Практикума. Он даст вам скидку при оплате, поможет с льготной ипотекой и даст безлимит на маркетплейсах. Ладно, окей, это просто скидка, без остального, но хорошая.
Критерии выбора базы данных
Критерии выбора всегда зависят от проекта. Один и тот же продукт на старте и через несколько лет может требовать разных решений. Важно не только учитывать текущие, но и правильно прогнозировать будущие требования.
Тип проекта
Определяет основные требования к базе данных. Веб-приложение, мобильное приложение и аналитическая система требуют разных подходов.
Для CRUD-приложений важна целостность данных. Для стриминга — скорость записи. Для аналитики — эффективность чтения.
Тип данных и их объём
Структурированные данные лучше хранятся в реляционных БД. Полуструктурированные — в NoSQL. Большие объёмы логов требуют других решений.
Объём данных влияет на выбор хранилища и индексации. Маленькая БД может работать где угодно, но для большой нужна продуманная архитектура.
Нагрузка и масштабируемость
Нагрузка в проекте может расти неравномерно. Пиковые значения часто важнее среднего.
Выбор БД должен учитывать рост проекта, потому что подготовленное масштабирование сильно сокращает временные и финансовые затраты.
Безопасность и отказоустойчивость
База данных должна защищать данные от потерь и несанкционированного доступа. Это включает шифрование, резервное копирование и контроль доступа.
Отказоустойчивость важна для критичных систем, без которых вся работа остановится. Поэтому в этих местах нужно выбирать базу данных с минимальным риском простоя. Ещё нужно помнить, что чем выше требования к надёжности, тем сложнее и дороже система.
Бюджет и стоимость
Некоторые СУБД бесплатны, другие платны. Стоимость может включать не только ПО, но и поддержку, инфраструктуру и специалистов. Иногда бесплатное решение оказывается дороже в поддержке.
Простота администрирования и наличие поддержки
Простые решения быстрее внедряются. Сложная база требует опытных администраторов. Это влияет на команду и процессы.
Наличие документации и сообщества ускоряет обучение. Это особенно важно для небольших команд.
Популярные системы управления базами данных
Популярные СУБД прошли проверку временем. У них есть своя экосистема, инструменты и сообщество. Это снижает риски.
При этом каждая БД имеет свою нишу. Понимание сильных и слабых сторон помогает сделать подходящий выбор.
OracleDB
Корпоративная реляционная СУБД для крупных критичных систем.
Её используют в банках, госструктурах и больших enterprise-проектах, где важны надёжность, масштабируемость и строгая безопасность.
MySQL
Одна из самых популярных реляционных БД для веб-разработки.
Её часто используют в стартапах, CMS, интернет-магазинах и классических CRUD-приложениях.
PostgreSQL
Мощная расширяемая реляционная СУБД.
Её используют в сложных веб-приложениях, финтехе, SaaS и системах с нетривиальной логикой данных. PostgreSQL часто выбирают, когда проекту уже не хватает MySQL. У PostgreSQL больше возможностей для сложных запросов и аналитики.
MongoDB
Документноориентированная NoSQL-база, работающая с JSON-подобными структурами. Её используют в проектах с гибкой схемой данных, быстрым развитием и высокой нагрузкой.
MongoDB не заменяет SQL, а решает другие задачи.
Redis
Хранилище, ориентированное на максимальную скорость.
Чаще всего Redis используют как кеш, хранилище сессий, очередей или временных данных. Redis почти всегда работает в паре с другой базой данных.
Elasticsearch
Поисковая и аналитическая система, оптимизированная под текстовые запросы и агрегации.
Её используют для полнотекстового поиска, логирования, мониторинга и аналитики. Elasticsearch — это дополнение, а не основная база данных. Она не предназначена для транзакций и строгой целостности информации.
Neo4j
Графовая база данных, ориентированная на хранение связей между объектами.
Её используют в социальных сетях, рекомендательных системах, fraud-анализе и навигации по связям. Польза Neo4j раскрывается только там, где связи — ключевая сущность данных.
Microsoft SQL Server
Корпоративная реляционная СУБД из экосистемы Microsoft.
Её часто используют в компаниях, работающих с windows-серверами и .NET-стеком. SQL Server особенно удобен там, где вся инфраструктура уже построена вокруг Microsoft.
Ищете работу в IT?
Карьерный навигатор Практикума разберёт ваше резюме, проложит маршрут к первому работодателю, подготовит к собеседованиям в 2026 году, а с января начнёт подбирать вакансии именно под вас.
Ошибки при выборе базы данных и как их избежать
Самая частая ошибка: выбор определённой базы просто потому, что разработчик или команда привыкли ей пользоваться. Выбор базы должен зависеть от типа проекта и других критериев, которые отвечают конкретной ситуации.
Использовать одну БД для всех задач тоже не стоит, потому что это приводит к перегруженной архитектуре.
Ещё одна ошибка — недооценка роста проекта. База подходит сегодня, но завтра может сломаться. Миграция становится дорогой и рискованной, если не предусмотреть подробный план роста программы заранее.
Лучший способ избежать ошибок — анализ требований и прототипирование. Маленький тест часто показывает больше, чем теория.
