Что такое сервер базы данных: овладение управлением данными

Согласно отчету Statista за 2024 год, растущая зависимость от данных для бизнес-аналитики, автоматизации и принятия решений приведет к тому, что скоро мировой рынок систем управления базами данных достигнет 70 миллиардов долларов. Поскольку компании масштабируются и обрабатывают все более сложные данные, понимание серверов баз данных необходимо для обеспечения оптимальной производительности, надежности и безопасности.

В современном мире управление данными чрезвычайно важно, и сервер базы данных играет ключевую роль в этом процессе. Специализированная система, известная как сервер базы данных, предназначена для хранения, управления и обработки данных для приложений, веб-сайтов и бизнес-операций.

В этой статье вы узнаете, что такое сервер базы данных, для чего он используется и как работает. Также вы узнаете, какие бывают типы серверов баз данных и познакомитесь с 5 лучшими вариантами программного обеспечения (ПО) сервера базы данных и критериями их выбора.

Что такое сервер базы данных?

Сервер базы данных – это машина, на которой установлено ПО базы данных, предназначенное для предоставления услуг базы данных. Эта часть имеет решающее значение в вычислительной среде клиент-сервер, т.к. она предоставляет клиентским системам жизненно важную информацию. Серверы базы данных состоит из оборудования и ПО, которые служат для запуска базы данных.

• Программная сторона сервера базы данных – это внутреннее приложение базы данных. Приложение состоит из набора фоновых процессов и структур памяти, которые обращаются к набору файлов базы данных.
• Аппаратная сторона сервера базы данных – это серверная система для хранения и извлечения базы данных.

Для эффективной обработки больших объемов данных базы данных требуется большая емкость хранилища и высокая плотность памяти. Из-за этих требований база данных обычно размещается на выделенной высокопроизводительной машине.

Для чего используется сервер базы данных?

Сервер базы данных используется для хранения, управления и извлечения данных для приложений, веб-сайтов и бизнес-процессов. Он функционирует как центральная система, которая управляет всеми операциями с базой данных, обеспечивая постоянную доступность, безопасность и организацию данных. Сервер базы данных отвечает на запросы клиентов и помогает выполнять такие операции, как запросы, обновления и транзакции данных.

Существует несколько вариантов использования серверов базы данных:

• Работа с большими объемами информации.

Серверы баз данных идеально подходят для архитектуры клиент-сервер, где клиенты часто обрабатывают данные.

• Восстановление и безопасность СУБД.

СУБД (система управления базами данных) накладывает ограничения на серверы баз данных. Все клиенты, подключенные к серверу, контролируются и управляются сервером. Он также обрабатывает все запросы на доступ к базе данных и управляет ею.

• Одновременный контроль доступа.

Серверы баз данных позволяют одновременно многим пользователям получать доступ к базе данных, сохраняя безопасность и скрывая СУБД от клиентов.

• Хранение приложений и файлов, которые не являются частью базы данных.

Некоторые организации предпочитают серверы баз данных файловым серверам.

Современные приложения нуждаются в серверах баз данных для управления большими объемами данных в режиме реального времени, обеспечивая бесперебойный пользовательский опыт. Серверы баз данных помогают поддерживать масштабируемое и надежное хранение данных различным приложениям, от платформ электронной коммерции до мобильных приложений, инструментов бизнес-аналитики и облачных сервисов. Таким образом, серверы баз данных имеют решающее значение для обеспечения безопасности, доступности и производительности данных, во все более сложных и управляемых данными средах.

Как работает сервер базы данных

Сервер базы данных управляет и обрабатывает запросы, связанные с операциями базы данных, включая хранение, извлечение, обновление и организацию данных.

Посредством использования модели клиент-сервер, он предоставляет пользователям и приложениям доступ к данным. В следующих разделах представлены архитектура, основные компоненты сервера базы данных.

Архитектура сервера базы данных

В большинстве случаев архитектура сервера базы данных следует модели клиент-сервер, которая включает в себя следующие компоненты:

• Клиент

Клиент – это программа, которая отправляет запросы на сервер базы данных. Это может быть приложение на веб-сайте, бизнес-софт или система с пользовательским интерфейсом, которая требует доступа к данным, хранящимся на сервере. Клиенты получают доступ к серверу базы данных через интерфейсное приложение, которое отображает запрошенные данные на клиентской машине, или через внутреннее приложение, которое работает на сервере и управляет базой данных.

• СУБД

   

СУБД– это ПО, которое работает на сервере и управляет базой данных. Она обрабатывает все операции, связанные с хранением, извлечением и управлением данными. Некоторые СУБД, такие, как MySQL, для доступа к базе данных требуют модели клиент-сервер, тогда как другие обеспечивают функции сервера базы данных. Для встроенных баз данных используются другие СУБД, такие, как SQLite.

Клиенты могут вызвать СУБД с помощью API, предоставленной стандартом ODBC (Open Database Connectivity). ODBC требует ПО на стороне клиента и сервера.

• Сервер базы данных

СУБД работает на сервере базы данных, который может быть физическим или виртуальным частным сервером. Сервер базы данных хранит СУБД и саму базу данных. Его основной задачей является получение запросов от клиентских машин, поиск необходимых данных и предоставление результатов.

Сервер базы данных может быть частью более крупной распределенной архитектуры, где несколько серверов баз данных работают вместе для управления большими наборами данных и обеспечения высокой доступности и отказоустойчивости.

В таких случаях удобна модель «главный-подчиненный», в которой основным местом хранения данных является главный сервер базы данных. Подчиненные серверы базы данных – это копии главного сервера, которые используются в качестве прокси.

Ключевые компоненты и процессы сервера базы данных

Сервер базы данных состоит из нескольких ключевых компонентов и процессов совместной работы, обеспечивающих эффективное управление данными:

Вывод:

Сервер базы данных выполняет свои функции, получая запросы клиентов, обрабатывая их с помощью своих основных частей и эффективно управляя хранением и извлечением данных. В то время как архитектура сервера базы данных обычно следует модели клиент-сервер, основные компоненты, включая ядро базы данных, процессор запросов и систему управления транзакциями, обеспечивают надежную, безопасную и оптимизированную обработку данных для современных приложений. Эти процессы необходимы для поддержания высокой производительности, безопасности и целостности данных во все более сложных средах управляемых данными современных приложений.

Типы серверов баз данных

В зависимости от структуры данных и требований приложения, серверы баз данных делятся на:

• серверы реляционных баз данных,
• серверы баз данных NoSQL,
• облачные серверы баз данных.

В следующих разделах мы подробно расскажем о каждом из 3 типов серверов баз данных.

1. Серверы реляционных баз данных

Серверы реляционных баз данных используют структурированный язык запросов (SQL), чтобы контролировать и отправлять запросы к данным, хранящимся в таблицах. Реляционная модель серверов предполагает организацию данных в строки и столбцы, где внешние и первичные ключи обеспечивают связи между различными сущностями данных.

Примеры: MySQL, PostgreSQL, Microsoft SQL Server, Oracle Database.

Как работают серверы реляционных баз данных?

На серверах реляционных баз данных данные хранятся в таблицах, каждая из которых содержит конкретный набор информации. SQL-запросы используются для таких операций, как вставка, обновление и извлечение данных из этих таблиц. Внешние ключи создают связи между различными сущностями, а свойства ACID (атомарность, согласованность, изоляция и долговечность) используются для обработки транзакций.

Примеры использования серверов реляционных баз данных

Использование реляционных серверов баз данных идеально подходят для приложений, требующих структурированных данных, таких как:

• финансовые системы,
• системы управления запасами,
• системы управления взаимоотношениями с клиентами (CRM).

Они широко используются в бизнес-среде, потому что гарантируют высокую согласованность.

2. Серверы баз данных NoSQL

Серверы баз данных NoSQL предназначены для обработки полуструктурированных или неструктурированных данных. Системы NoSQL не основаны на таблицах и строках, в отличие от реляционных баз данных. Они предлагают множество моделей данных, таких как хранилища документов, ключей и значений, а также широкие столбцы и графы. Эти модели дают больше гибкости при работе с большими объемами различных данных.

Примеры: MongoDB, Cassandra, Redis, CouchDB, Neo4j.

Как работают серверы баз данных NoSQL?

С точки зрения хранения данных бaзы данных NoSQL более гибкие. Они могут хранить данные в различных форматах, таких как обычный текст, JSON и XML, и они могут масштабироваться горизонтально, распределяя данные по нескольким серверам. В зависимости от выбранного метода хранения и варианта использования, данные могут храниться в виде графиков (в Neo4j), пар «ключ-значение» (в Redis) или документов (в MongoDB).

Примеры использования серверов баз данных NoSQL

Серверы баз данных NoSQL идеально подходят для приложений, которые требуют масштабируемости, гибкости и быстрого времени отклика. Это приложения следующего типа:

• платформы социальных сетей,
• аналитика в реальном времени,
• системы управления контентом,
• приложения для больших данных.

Они хорошо работают с полуструктурированными или неструктурированными данными, такими как журналы, данные датчиков или пользовательский контент.

3. Облачные серверы баз данных

Поставщики облачных услуг, такие как is*hosting, создают и управляют облачными серверами баз данных, которые обеспечивают масштабируемое и адаптируемое хранение данных. Эти серверы предлагают ряд преимуществ облачных вычислений, таких как простота настройки, автоматическое масштабирование, высокая доступность и снижение накладных расходов на управление инфраструктурой.

Примеры: Amazon RDS, Google Cloud SQL, Microsoft Azure SQL Database, MongoDB Atlas.

Как работают облачные серверы баз данных?

Поставщик облачных услуг отвечает за обслуживание, масштабирование и безопасность облачных серверов баз данных. Пользователи могут выбирать реляционные или NoSQL базы данных в зависимости от своих потребностей, а поставщик услуг автоматически настраивает ресурсы в зависимости от трафика, что гарантирует, что система всегда доступна и оптимизирована для производительности.

Примеры использования облачных серверов баз данных

Облачные серверы баз данных идеально подходят для компаний, которые хотят масштабируемость, быструю доступность и возможность восстановления в случае аварии без необходимости управления физической инфраструктурой. Они широко используются в следующих вариантах:

• приложениях SaaS,
• платформах электронной коммерции,
• предприятиях, которые нуждаются в быстром запуске и широком распространении.

Вывод:

Выбор сервера базы данных зависит от структуры приложения и его требований. Реляционные серверы баз данных идеально подходят для структурированных транзакционных данных, а серверы баз данных NoSQL лучше всего подходят для больших приложений с неструктурированными данными. Облачные серверы баз данных предлагают масштабируемость и простоту управления для растущих предприятий. Каждый тип имеет свои преимущества и зависит от типа данных, требований к производительности и масштабируемости.

5 лучших вариантов программного обеспечения сервера базы данных

В следующих разделах представлен краткий обзор 5 лучших вариантов ПО сервера базы данных.

1. MySQL

MySQL является одной из самых известных систем управления реляционными базами данных с открытым исходным кодом (СУБД). Популярная своей скоростью и надежностью, она широко используется в веб-приложениях, особенно для динамических веб-сайтов и приложений.

Лучше всего подходит для: веб-приложений, электронной коммерции и систем управления контентом.

2. PostgreSQL

PostgreSQL – это передовая реляционная база данных с открытым исходным кодом, которая поддерживает типы данных SQL и JSON. Она известна своей надежностью, расширяемостью и соответствием SQL.

Лучше всего подходит для: сложных приложений, требующих высокой надежности и расширенных возможностей обработки данных.

3. Microsoft SQL Server

Microsoft SQL Server – это сложная корпоративная СУБД, предназначенная для приложений с высоким уровнем производительности. Она гарантирует глубокую интеграцию с продуктами Microsoft.

Лучше всего подходит для: крупных предприятий, финансовых приложений и корпоративных сред.

4. MongoDB

MongoDB – это база данных NoSQL, которая хранит данные в гибких документах, напоминающих JSON. Она разработан для обработки горизонтального масштабирования и неструктурированных данных в распределенных системах.

Лучше всего подходит для: приложений для больших данных, аналитики в реальном времени, управления контентом и приложений IoT.

5. Oracle Database

Oracle Database – это мощная система управления реляционными базами данных корпоративного уровня, которая известна своей масштабируемостью и широким набором функций, особенно для крупных предприятий.

Лучше всего подходит для: крупных предприятий и предприятий, особенно тех, которым требуются сложные высокопроизводительные базы данных.

Вывод:

Каждый из этих вариантов ПО сервера баз данных отлично подходит для определенных целей. MySQL и PostgreSQL являются отличными вариантами для веб-приложений, причем PostgreSQL предлагает более сложные возможности. В то время как MongoDB подходит для масштабируемых приложений и неструктурированных данных, MS SQL Server идеально подходит для предприятий, использующих технологии Microsoft. Крупные компании продолжают выбирать Oracle Database, если им нужна надежная производительность и высокая доступность, но ее цена выше.

Критерии выбора ПО сервера базы данных

Для того чтобы убедиться, что программное обеспечение сервера баз данных соответствует потребностям вашего приложения и инфраструктуры, следует учитывать несколько важных факторов. В следующих разделах представлены основные критерии выбора программного обеспечения сервера базы данных.

Масштабируемость и производительность

Масштабируемость гарантирует, что база данных может обрабатывать растущее количество пользовательского трафика и данных по мере расширения вашего приложения. Поэтому при выборе ПО сервера базы данных следует учитывать, поддерживает ли база данных вертикальное (расширение ресурсов) или горизонтальное (распределенное) масштабирование. Скорость извлечения и обработки данных зависит от производительности. Будь то обработка больших транзакций или больших наборов данных, важно выбирать базу данных, которая может выполнять ваши конкретные задачи.

Функции безопасности

В управлении базами данных безопасность имеет решающее значение. Важно выбирать те базы данных, которые имеют встроенное шифрование для данных в пути и в состоянии покоя. Разрешения на основе ролей, журналы аудита и системы контроля доступа так же необходимы и важны для защиты и конфиденциальности ваших данных. Кроме того, проверьте, соответствует ли база данных отраслевым правилам и стандартам, таким как GDPR или HIPAA.

Совместимость и экосистема

При выборе ПО сервера базы данных важно проверять, совместим ли сервер базы данных с вашим текущим технологическим набором и совместим ли он с другими инструментами и платформами. Также необходимо убедиться, поддерживает ли база данных необходимые вам языки программирования, фреймворки и API. Кроме того, создание сильной экосистемы с активной поддержкой корпоративных ресурсов или сообщества может помочь в устранении неполадок и эффективном масштабировании приложения.

Рекомендации по настройке и управлению сервером базы данных

Настройка и управление сервером базы данных включает в себя несколько важных шагов для обеспечения бесперебойной работы, целостности данных и долгосрочной надежности. В следующих разделах представлены некоторые рекомендации по настройке и управлению сервером базы данных.

Установка и конфигурация

Первым шагом является установка программного обеспечения сервера базы данных на машину. Часто это означает выполнение инструкций по настройке и загрузку соответствующей версии ПО. Во время настройки вы можете изменить параметры, такие как место хранения, доступ пользователей и настройки сети. Настройка сервера базы данных для улучшения производительности включает в себя настройки распределения памяти, кэширования запросов и ограничений подключений в зависимости от рабочей нагрузки.

Стратегии резервного копирования и восстановления

Для того чтобы защитить ваши данные от кражи, важно разработать план резервного копирования и восстановления, который включает в себя регулярное автоматическое резервное копирование. В зависимости от размера базы данных и потребностей в восстановлении это может включать полное, инкрементное или дифференциальное резервное копирование. Периодическое тестирование восстановления из резервной копии также важно, чтобы убедиться, что процесс восстановления проходит успешно. Резервное копирование вне офиса, такое как облачное хранилище, может дать больше защиты в случае сбоя сервера или аварии.

Мониторинг и обслуживание

Ну, и наконец, для обеспечения оптимальной работы базы данных необходимо вести мониторинг. Используйте средства мониторинга показателей, таких как производительность запросов, использование ресурсов сервера и дисковое пространство. Регулярное обслуживание включает в себя поддержание ПО в актуальном состоянии с помощью исправлений и обновлений, очистки старых или ненужных данных и оптимизацию производительности базы данных с помощью индексации. Регулярные проверки работоспособности и настройки производительности помогают избегать ошибок и гарантировать стабильную работу.

Заключение

В заключение нашей статьи, можно смело сделать вывод, что на сегодня серверы баз данных важны и необходимы для управления и защиты данных, для обеспечения оптимальной производительности, надежности и безопасности. Поскольку компании все больше полагаются на приложения, управляемые данными, будущие тенденции, такие как облачные базы данных, оптимизация на основе ИИ и бессерверные архитектуры, формируют ландшафт новых технологий. Поэтому, для того чтобы гарантировать постоянную эффективность и безопасность систем управления базами данных в современных приложениях, так необходимо понимать основы управления серверами баз данных оставаться в курсе новых достижений.