Zeszyt do Informatyki

Definicja bazy danych

Baza danych to zorganizowany zbiór usystematyzowanych informacji, czyli danych, zwykle przechowywany w systemie komputerowym w formie elektronicznej. Bazą danych zwykle steruje system zarządzania bazami danych (DBMS). Dane i system DBMS oraz powiązane z nimi aplikacje razem tworzą system bazodanowy, często nazywany w skrócie bazą danych.

Dane w najpopularniejszych typach baz danych stosowanych obecnie są zwykle umieszczone w wierszach i kolumnach szeregu tabel, co usprawnia przetwarzanie danych i tworzenie dotyczące ich zapytań. Dzięki temu dostęp o danych, zarządzanie i sterowanie nimi oraz ich modyfikowanie, aktualizowanie i organizowanie jest łatwiejsze. Większość baz danych wykorzystuje do zapisywania danych i tworzenia dotyczących ich zapytań język SQL (Structured Query Language, strukturalny, język zapytań).

Typy baz danych

Istnieje wiele różnych typów baz danych. Wybór bazy optymalnej dla danego przedsiębiorstwa zależy od sposobu, w jaki przedsiębiorstwo zamierza korzystać z danych.

Relacyjne bazy danych. Relacyjne bazy danych stały się niezwykle popularne w latach 80. Elementy w relacyjnej bazie danych są zorganizowane jako zbiór tabel zawierających kolumny i wiersze. Technologia relacyjnych baz danych zapewnia najbardziej efektywny i elastyczny sposób na uzyskanie dostępu do uporządkowanych informacji.
Obiektowe bazy danych.Informacje w obiektowych bazach danych mają postać obiektów, podobnie jak w oprogramowaniu obiektowym.
Rozproszone bazy danych. Rozproszona baza danych składa się z co najmniej dwóch plików znajdujących się w różnych lokalizacjach. Baza danych może być przechowywana na wielu komputerach znajdujących się w tej samej lokalizacji fizycznej lub rozproszonych w różnych sieciach.
Hurtownie danych. Centralne repozytorium danych - hurtownia danych - to typ bazy danych przeznaczony głównie do szybkiego wykonywania zapytań i analizy.
Baza danych NoSQL. Baza danych NoSQL, czyli nierelacyjna baza danych, umożliwia przechowywanie nieusystematyzowanych i częściowo usystematyzowanych danych oraz manipulowanie nimi (w przeciwieństwie do relacyjnych baz danych, które określają sposób organizacji wszystkich danych wprowadzonych do bazy danych). Bazy danych NoSQL zyskały na popularności wraz z upowszechnieniem i wzrostem złożoności aplikacji internetowych.
Grafowe bazy danych. Grafowa baza danych przechowuje dane w postaci encji i relacji między encjami.
Bazy danych OLTP. Baza danych OLTP to szybka, analityczna baza danych przeznaczona do wykonywania dużej liczby transakcji przez wielu użytkowników.

To tylko kilka z pośród kilkudziesięciu typów używanych obecnie baz danych. Inne, mniej powszechne bazy danych realizują ściśle okreslone funkcje naukowe, finansowe i inne. Oprócz różnych typów baz danych istotne są także zmiany technologiczne oraz nowe koncepcje, takie jak chmura i automatyzacja, które powodują rozwój baz danych w zupełnie nowych kierunkach. Kilka najnowszych typów baz danych:

Bazy danych open source. System bazodanowy open source to taki, którego kod źródłowy jest otwarty. Może on obejmować bazy danych SQL lub NoSQL.
Chmurowe bazy danych. Chmurowa baza danych to zbiór danych, usystematyzowanych lub nie, przechowywany na prywatnej, publicznej lub hybrydowej platformie przetwarzanika w chmurze. istnieją dwa modele chmurowych baz danych: tradycyjnyi bada danych jako usługa (DBaaS). W przypadku baz danych DBaaS zadania związane z administracją i konserwacją są wykonywane przez usługodawcę.
Wielomodelowa baza danych. Wielomodelowe bazy danych to połączenie różnych typów modeli baz danych w jednym, zintegrowanym systemie zaplecza. Oznacza to, że mogą zawierać różne typy danych.
Bazy danych dokumentowe/JSON. Przeznaczone do przechowywania i pobierania informacji w postaci dokumentów i zarządzania nimi, dokumentowe bazy danych to nowoczesny sposób na przechowywanie danych w formacie JSON zamiast w postaci wierszy i kolumn.
Samoczynne bazy danych. Najnowsze i najbardziej przełomowe bazy danych, a mianowicie samoczynne bazy danych (nazywane także autonomicznymi bazami danych), działają w chmurze i wykorzystują samouczenie się maszyn do automatyzacji optymalizacji, zabezpieczenia, tworzenia kopii zapasowych i aktualizowania baz danych oraz innych rutynowych zadań zarządzania tradycyjnie wykonywanych przez administratorów baz danych.

Język SQL

SQL to język programowania używany niemal przez wszystkie relacyjne bazy danych do tworzenia zapytań dotyczących danych, ich przetwarzania i definiowania oraz zapewniania kontroli dostępu. Język SQL został opracowany przez firmę IBM w latach 70. przy istotnym udziale firmy Oracle, co spowodowało wprowadzenie standardu SQL ANSI i powstanie wielu rozszerzeń języka SQL przygotowanych przez firmy IBM, Oracle i Microsoft. Mimo, że język SQL jest nadal powszechnie używany, zaczynają się pojawiać zupełnie nowe języki programowania.

Różnica między bazą danych a arkuszem kalkulacyjnym

Zarówno bazy danych jak i arkusze kalkulacyjne (na przykład Microsoft Excel) oferujmą wygodny sposób przechowywania informacji. Podstawowe różnice między nimi są następujące:
Sposób przechowywania danych i ich przetwarzania
Użytkownicy z dostępem do danych
Ilość przechowywanych danych
Arkusze kalkulacyjne były pierwotnie przeznaczone dla jednego użytkownika i odzwierciedlają to ich cechy. Są doskonałe dla jednego użytkownika lub małej grupy użytkowników, która nie potrzebuje wielu skomplikowanych funkcji manipulacji danymi. Natomiast bazy danych są przeznaczone do przechowywania znacznie większych zbiorów zorganizowanych informacji - czasem są to ogromne ilości. Bazy danych umożliwiają wielu użytkownikom jednoczesne uzyskiwanie szybkiego i bezpiecznego dostępu do danych i tworzenie dotyczących ich zapytań z wykorzystaniem logiki i języka o wysokim stopniu złożoności.

Database Management System (DBMS) - systemy zarządzania bazami danych

Baza danych wymaga zwykle kompleksowego oprogramowania bazodanowego nazywanego systemem zarządzania bazami danych (DBMS). System DBMS stanowi interfejs między bazami danych a jego użytkownikami końcowymi lub programami, umożliwiając użytkownikom pobieranie i aktualizowanie informacji oraz zarządzanie sposobem ich organizacji i optymalizacji. System DBMS ułatwia także nadzorowanie i kontrolowanie baz danych, pozwalając na wykonywanie szeregu zadań administracyjnych, takich jak monitorowanie wydajności, optymalizacja, tworzenie oraz przywracanie kopii zapasowych.
Przykłady popularnego oprogramowania bazodanowego, czyli systemu DBMS, to MySQL, Microsoft Access, Microsoft SQL Server, FileMaker Pro, Oracle Dababase i dBASE.

Typowe zastosowanie baz danych - przykłady

Ogromne zbiory danych z Internetu rzeczy przekształcają życie codzienne i przemysł na całym świecie, a firmy mają dzięki temu dostęp do dużo większej niż kiedyś ilości danych. Nowoczesne organizacje mogą obecnie używać baz danych nie tylko do przechowywania danych i wykonywania transakcji, ale także do analizy ogromnej ilości danych z wielu systemów. Dzięki bazom danych i innym narzędziom do przetwarzania oraz analizy biznesowej organizacje mogą wykorzystać zebrane dane do efektywniejszego działania, podejmowania lepszych decyzji oraz poprawy elastyczności i skalowalności.
Samoczynne bazy danych umożliwiają znacznie szybsze wprowadzanie zmian i wykorzystanie tych możliwości. Ponieważ samoczynne bazy danych umożliwiają automatyzację kosztownych i czasochłonnych procesów ręcznych, ułatwiają użytkownikom biznesowym bardziej aktywne przetwarzanie danych. Dzięki bezpośredniemu nadzorowi nad możliwością tworzenia i wykorzystywania baz danych użytkownicy uzyskują kontrolę i niezależność przy jednoczesnym zachowaniu istotnych standardów bezpieczeństwa.

Wyzwania związane z bazami danych

Największe obecnie korporacyjne bazy danych często obsługują bardzo złożone zapytania i oczekuje się od nich, że dostarczą natychmiastowych odpowiedzi na nie. Z tego powodu administratorzy baz danych muszą stale wdrażać różnorodne metody poprawy wydajności. Wyzwania, przed jakimi stoją to najczęściej:

Znaczny wzrost ilości danych. Ogromna ilość danych pochodzących z czujników, podłączonych urządzeń i wielu innych źródeł wymaga od administratorów baz danych efektywnego zarządzania danymi firmy oraz ich organizowania.
Zapewnienie bezpieczeństwa danych. Obecnie do naruszenia bezpieczeństwa danych dochodzi niemal wszędzie, a hakerzy stosują coraz bardziej wyrafinowane metody ataku. Dlatego tak ważne jest zapewnienie bezpieczeństwa danych, a także łatwego dostępu do nich przez użytkowników.
Zaspokojenie popytu.We współczesnym dynamicznym środowisku biznesowym firmy potrzebują dostępu do danych w czasie rzeczywistym, aby w porę podejmować decyzje i korzystać z nowych możliwości.
Zarządzania bazami danych oraz infrastrukturą i ich utrzymanie. Administratorzy baz danych muszą stale monitorować bazę danych pod kątem problemów i przeprowadzać konserwację zapobiegawczą, a także stosować uaktualnienia ki poprawki oprogramowania. Ponieważ bazy danych stają się coraz bardziej złożone i rośnie ilość danych, firmy muszą podejmować kosztowne decyzje o zatrudnianiu nowych pracowników do monitorowania i optymalizowania swoich baz danych.
Eliminowanie ograniczeń dotyczących skalowalności. Przetrwanie firmy zależy od jej rozwoju, dlatego trzeba też zadbać o poszerzanie możliwości zarządzania danymi przedsiębiorstwa. Jednak administratorzy baz danych mają duże trudności z prognozowaniem zapotrzebowania firmy na zasoby, szczególnie w przypadku lokalnych baz danych.

Sprostanie wszystkim tym wyzwaniom może być czasochłonne i może uniemożliwić administratorom baz danych wykonanie zadań o większym znaczeniu strategicznym.

W jaki sposób technologia autonomiczna usprawnia zarządzanie bazami danych

Samoczynne bazy danych to przyszłość.Oferują one wyjątkowe możliwości przedsiębiorstwom, które chcą wykorzystywać najlepsze dostępne technologie bazodanowe bez problemów wynikających z konieczności ich obsługi.
Samoczynne bazy danych wykorzystują technologie chmurowe i uczenie maszynowe do automatyzacji wielu rutynowych zadań związanych z zarządzaniem bazami danych, takich jak optymalizacja, zabezpieczenie, tworzenie kopii zapasowych i instalowanie aktualizacji. Automatyzacja tych uciążliwych zadań pozwoli administratorom baz danych na wykonywanie zadań o większym znaczeniu strategicznym. Funkcje samoobsługi, automatycznego zabezpieczania i naprawy oferowane przez samoczynne bazy danych zrewolucjonizują sposób, w jaki firmy zarządzają swoimi danymi i chronią je, co umożliwi zwięksenie wydajności, obniżenie kosztów i podwyższenie poziomu bezpieczeństwa.

Przyszłość tradycyjnych i autonomicznych baz danych

Pierwszą autonomiczną bazę danych przedstawiono pod koniec 2017 r. Wielu niezależnych analityków branżowych szybko dostrzegło zalety tej technologii i jej potencjalny wpływ na przetwarzanie danych.
Według analizy IDC z lutego 2018 r. zaletą technologii autonomicznych baz danych jest ,,ułatwienie wdrażania i używania oprogramowania dla przedsiębiorstw oraz administrowania nim, zięki wykorzystaniu sztucznej inteligencji i samouczenia się maszyn w celu zapewnienia funkcji wymagających niewielkiego lub żadnego udziału użytkowników w celu zarządzania oprogramowaniem".