Бази даних: визначення та різновиди

Наш світ буквально складається з терабайтів даних. Інформація про ваші замовлення в онлайн-магазинах, транзакції в банкінгу, робочі проєкти у хмарах – геть усе базується на одному фундаментальному інструменті – на базах даних. Якщо говорити простими словами, база даних – це величезне, добре впорядковане електронне сховище інформації, яке дозволяє керувати нею ефективно. 

Прикладом найпростішої бази даних в широкому сенсі може бути список клієнтів чи таблиця замовлень. Та на відміну від простого електронного документа чи таблиці, сучасна база даних — це цілий комплекс, що охоплює:

• Дані (Data) – безпосередньо інформація (імена, ціни, дати тощо);

• Схему (Schema) – визначення структури даних, їхніх типів та взаємозв’язків;

• Систему Керування Базами Даних (СКБД/DBMS) – програмний інструмент, що виступає посередником між користувачем (або додатком) та самими даними. Саме СКБД забезпечує даним безпеку, цілісність, швидкість доступу та адміністрування.

У цій статті ми коротко пояснимо, що таке БД і як вони працюють, які існують їх типи, і чому важливо вміти застосовувати бази даних правильно. 

Як працює база даних?

Найкращий спосіб зрозуміти, що таке база даних – це вивчення загальних принципів її роботи. Уявіть database не як “горище”, забите книжками та зошитами, а як бібліотеку, де кожна поличка має чіткий опис в картотеці. Розберемо основні компоненти цієї системи

DBMS

Логічним ядром будь-якої бази даних виступає СКБД – система керування базою даних (Database Management System, DBMS). Вона забезпечує усю взаємодію між користувачем (або програмою, яку він використовує) і електронним сховищем інформації. 

Коли користувач робить запит до бази даних, СКБД виконує найважливіші функції:

• Приймає запити від користувацької частини (наприклад, "Показати всі замовлення клієнта Іванова") за допомогою стандартизованої мови (найчастіше, SQL).

• Знаходить необхідні дані на диску, перевіряє права доступу користувача та виконує операцію.

• Гарантує, що дані будуть збережені правильно і що різні користувачі, які звертаються до даних одночасно, не створять конфліктів.

Database schema

Ключова відмінність БД від звичайного файлу криється в її структурі. Дані додаються до сховища не хаотично, а за налагодженою схемою (Database schema). Саме вона визначає, як саме будуть зберігатись дані і які матимуть взаємозв'язки.

• У реляційних базах даних (про них ми ще розкажемо) дані зберігаються у електронних таблицях. Вони мають стовпці (які визначають, що саме ми зберігаємо, наприклад, "Ім'я", "Ціна", "Дата") та рядки (які є окремими записами, наприклад, інформація про одного конкретного клієнта).

• Ці таблиці пов'язані між собою ключами. Наприклад, таблиця "Клієнти" може бути пов'язана з таблицею "Замовлення" за допомогою ідентифікатора клієнта. Так формується зв’язність даних.

Основні операції: CRUD

Робота з базою даних зводиться до чотирьох базових операцій, які часто позначають акронімом CRUD:

• Create (Створення). Додавання нових записів (наприклад, реєстрація нового користувача).

• Read (Читання). Отримання даних (наприклад, відображення каталогу товарів). Це найбільш затребувана операція.

• Update (Оновлення). Зміна наявних даних (наприклад, клієнт змінив свою адресу).

• Delete (Видалення). Видалення записів (наприклад, видалення старого замовлення).

Коли програма викликає одну з цих операцій, вона надсилає запит до СКБД. Та обробляє його, перевіряє правила цілісності (наприклад, чи існує клієнт, для якого створюється замовлення), і лише потім виконує зміну у фізичному сховищі. Це гарантує, що вся інформація залишається організованою, логічною та доступною.

Переваги використання баз даних

Бази даних забезпечують низку критично важливих переваг для сучасних IT-продуктів та бізнес-систем.

• Швидкий доступ до інформації. БД дозволяють отримувати потрібні дані за мілісекунди, що особливо важливо для сервісів, які працюють у реальному часі — від онлайн-магазинів до банківських додатків.

• Організоване зберігання даних. Завдяки структурованим таблицям, зв’язкам і правилам інтеграції дані зберігаються впорядковано, без дублювань, що спрощує роботу з ними та підвищує точність.

• Масштабованість та безпека. Сучасні бази даних підтримують збільшення навантажень без втрати продуктивності, а також забезпечують захист даних через шифрування, контроль доступу та резервне копіювання.

• Аналітика та прийняття рішень. Бази даних дозволяють швидко аналізувати великі масиви інформації та отримувати інсайти для бізнесу чи наукових досліджень.

• Автоматизація та інтеграції. Завдяки БД системи легко взаємодіють між собою, що спрощує автоматизацію процесів, обмін даними та побудову комплексних цифрових продуктів.

Типи та різновиди баз даних

На зарі розвитку IT-індустрії керування базами даних було вкрай складним навіть для досвідчених програмістів: воно будувалось на застарілих ієрархічних та мережевих моделях. Революцію в 70-х роках ХХ століття здійснив програміст IBM Едгар Кодд, який запропонував реляційну модель роботи з інформацією. Сьогодні всі види бази даних можна умовно поділити на дві великі групи: класичні реляційні (SQL) та сучасні нереляційні (NoSQL) бази даних. 

Реляційні бази даних (Relational Databases, SQL)

Реляційні БД історично набули найбільшого поширення. Їх назва відсилає до слова «relation», що перекладається як “залежність”, або “зв’язок”. Реляційна модель базується на залежностях між двовимірними таблицями (рядки та стовпці). Зв’язки між таблицями встановлюються через зовнішні ключі. Цей підхід став для IT-індустрії визначальним завдяки своїй простоті та ефективності. 

• Принцип роботи: реляційні БД керуються за допомогою мови SQL (Structured Query Language), яка забезпечує високу надійність, цілісність та послідовність даних.

• Ключова перевага: Дотримання принципів ACID (Atomicity, Consistency, Isolation, Durability — Атомарність, Послідовність, Ізольованість, Довговічність). Це робить реляційні БД ідеальними для фінансових транзакцій, обліку та будь-яких систем, де важлива точність.

• Приклади реляційних БД: MySQL, PostgreSQL, Oracle Database, Microsoft SQL Server.

Нереляційні бази даних (Non-Relational Databases, NoSQL)

Протягом десятиліть розвитку IT запити індустрії постійно ускладнювались, а можливості SQL виявились недостатніми у сценаріях роботи з неструктурованими даними. Як результат, виникло широке коло NoSQL-моделей. Такі типи бази даних відмовляються від жорсткої схеми та пропонують більш гнучку логіку. 

Документо-орієнтовані бази даних (Document Databases)

• Принцип роботи: зберігають дані у вигляді документів, схожих на JSON або BSON. Кожен документ є самодостатньою одиницею, яка може мати власну структуру. Відтак відпадає потреба попереднього визначення схеми для всіх записів у БД. 

• Де застосовуються: управління контентом, профілями користувачів, каталогами, де записи можуть мати різний набір атрибутів.

• Приклади: MongoDB, Couchbase.

Графові бази даних (Graph Databases)

• Принцип роботи: зберігають дані як “вузли” (сутності, наприклад, "Людина", "Місце") та “ребра” (зв'язки між ними, наприклад, "Друг", "Працює в"). Акцент робиться саме на відносинах між cутностями.

• Де застосовуються: аналіз складних, багатовимірних зв'язків (соціальні мережі, системи рекомендацій, фрод-моніторинг, аналітика Big Data).

• Приклади: Neo4j, Amazon Neptune.

Колонкові бази даних (Column-Family / Wide-Column Databases)

• Принцип роботи: На відміну від реляційних БД, які зберігають дані рядками, колонкові БД зберігають їх стовпцями (або сімействами стовпців). Це забезпечує надзвичайно швидке читання, коли запит стосується лише невеликої кількості стовпців.

• Де застосовуються: аналітика, Big Data, системи обліку у реальному часі, де потрібна швидка агрегація даних.

• Приклади: Cassandra, HBase.

Бази даних "Ключ-Значення" (Key-Value Databases)

• Принцип роботи: Найпростіший тип NoSQL. Кожен елемент даних зберігається як пара "ключ" (унікальний ідентифікатор) та "значення" (будь-який об'єкт).

• Де застосовується: кешування, управління сесіями користувачів, тимчасове зберігання даних. Це надзвичайно швидкі БД.

• Приклади: Redis, Memcached.

Часові бази даних (Time Series Databases, TSDB)

Принцип роботи: ця модель створена спеціально для обробки та зберігання даних із мітками часу. У TSDB час є ключовим елементом структури даних та індексації.

Де застосовується: моніторинг інфраструктури (метрики серверів, використання CPU), Інтернет речей (IoT), фінансові системи (ціни, курси, котирування), збір логів, промислова автоматизація тощо.

Приклади: InfluxDB, Prometheus, TimescaleDB.

Вибір між цими різновидами завжди залежить від характеру даних, вимог до швидкості та критеріїв масштабованості конкретного проєкту.

Сфери використання баз даних

Де використовують бази даних у 2025 році? Буквально скрізь: вони давно стали основою роботи більшості сучасних систем. БД забезпечують зберігання, обробку та доступ до інформації в найрізноманітніших сферах.

• Системи для бізнесу (CRM, ERP). CRM та ERP працюють як надбудови над БД, зберігаючи дані про клієнтів, угоди та процеси. Переважно використовуються реляційні БД, що гарантують цілісність даних. У складних взаємозв’язках можуть застосовуватись графові БД. Якісно налаштована база забезпечує бізнесу персоналізацію, автоматизацію та точне планування.

• Електронна комерція та логістика. Інтернет-магазини створюють великі обсяги транзакційних даних, які неможливо обробляти без СКБД. Реляційні БД відповідають за транзакції, документо-орієнтовані — за гнучкі каталоги товарів. Надійна БД гарантує стабільну роботу сервісу, точність замовлень і безпеку платежів.

• Банківська сфера та фінанси. Фінансові системи потребують максимальної надійності та безпеки, тому здебільшого використовують реляційні БД з ACID-гарантіями. Для аналізу транзакцій та виявлення шахрайства застосовуються графові й колонкові рішення. Саме БД дозволяють обробляти мільйони операцій у реальному часі.

• Медицина та охорона здоров’я. БД використовуються для ведення медичних карток, результатів обстежень і історій лікування. Реляційні БД зручні для структурованих даних, документо-орієнтовані — для текстових записів лікарів. Важливим аспектом є забезпечення підвищеної безпеки та шифрування у таких системах. Бази даних роблять медичні послуги швидшими та доступнішими.

• Наукові дослідження. Сучасна наука працює з великими наборами даних — експериментами, моделями, вимірюваннями. Часто застосовуються колонкові БД та Data Lake, які дозволяють зберігати та аналізувати неструктуровані дані. Це прискорює наукові відкриття та моделювання складних систем.

• Інтернет речей. IoT пристрої генерують безперервні потоки телеметрії. Для них використовують time-series БД, що дозволяють обробляти дані в реальному часі, моніторити стан обладнання та прогнозувати несправності. Це критично важливо для смарт-будинків, виробництва та міської інфраструктури.

Недоліки та ризики роботи з базами даних

Попри всі переваги, впровадження та підтримка баз даних є складним інженерним завданням, яке може нести значні потенційні ризики. На етапі розгортання БД потрібно враховувати низку непростих аспектів:

• Висока вартість впровадження. Надійні та високопродуктивні системи керування базами даних (СКБД) можуть потребувати істотних витрат. Для великих корпоративних систем, таких як Oracle або Microsoft SQL Server, вартість ліцензій може становити значну частину IT-бюджету. Комплексні бази даних, особливо розподілені (NoSQL кластери), вимагають потужного обладнання, високошвидкісних мережевих рішень та значних інвестицій у хмарні сервіси.

• Складність адміністрування. База даних — це своєрідний “живий організм”, який вимагає постійного догляду. Регулярне резервне копіювання, оновлення програмного забезпечення, застосування патчів безпеки та оптимізація індексації є обов'язковими, комплексними процесами. Підтримка високої швидкості роботи вимагає безперервного моніторингу, аналізу та оптимізації повільних запитів.

• Потреба у кваліфікованому персоналі. Ефективна робота з базами даних вимагає експертних знань та досвіду, які часто є дорогими та дефіцитними на ринку праці. DB-адміністратори (DBA) відповідають за архітектуру, безпеку, відновлення після збоїв та загальну продуктивність. Їхні помилки можу коштувати бізнесу цілісності та безпеки даних. Не менш важливими є  SQL-розробники, що вміють писати коректні та високоефективні запити. 

• Ризики витоку даних. Бази даних є головною мішенню для кібератак, оскільки містять найціннішу інформацію (персональні дані клієнтів, фінансові показники, метрики тощо). Неправильне налаштування прав доступу, застаріле ПЗ або уразливості, такі як SQL-ін'єкції, можуть спричинити катастрофічні наслідки для бізнесу. Витік конфіденційних даних клієнтів загрожує не лише репутаційними, а й величезними фінансовими та юридичними втратами. 

Відтак компаніям без досвіду в диджиталі та сильної IT-складової небажано братись за створення/менеджмент бази даних самостійно. Краще звернутися по допомогу до фахівців. Якщо ви зіткнулися з питаннями розбудови Бази даних для власного бізнесу – не зволікайте, зверніться по консультацію до команди WEZOM. Наші менеджери радо розглянуть ваш запит та запропонують робочі рішення. 

FAQ