关系数据库管理系统 (RDBMS)：您需要了解的一切

关系数据库管理系统 (RDBMS) 为企业中的众多应用和服务提供了基础。从技术上讲，RDBMS 被认为是古老的。然而，关系数据库技术坚实的理论基础使其在动荡的行业中保持相关性。

这就是为什么即使是存储信息的非关系数据库也包含类似 RDBMS 的功能，例如 Hadoop 中的 SQL 接口。 关系数据库管理系统的一些流行示例包括 Microsoft SQL Server 和 MySQL，它们可以存储员工记录、客户记录和其他业务信息。

什么是数据库管理系统？

数据库管理系统 (DBMS) 是一种用于存储、检索和管理数据的软件 数据库企业数据库系统中最常见的DBMS是RDBMS。RDBMS的完整形式是关系数据库管理系统。现在清楚了什么是数据库管理系统，让我们来了解一下关系数据库管理系统。

什么是关系数据库？

关系数据库是 数据库类型 将数据组织成具有行和列的表（也称为关系）。在关系数据库中，每行代表一条记录（或元组），每列代表数据的一个属性（或字段）。关系数据库使用结构化查询语言 (SQL) 来管理和检索数据。

关系数据库的主要特征

• 具有定义架构的表： 模式实施确保关系数据库中的数据被构造成具有预定义列和数据类型的表。
• 主键和外键： 表之间的关系通过以下方式建立： 主键，唯一地标识每条记录，以及 外键，用于链接不同表之间的数据。每个表都有一个主键，表之间的关系使用外键建立。
• ACID合规性： 关系数据库 酸 (原子性、一致性、隔离性和持久性）原则通过防止部分更新来确保交易的可靠性， 维护数据完整性，并支持并发访问。
• 正常化： 通过将数据组织到多个相关表中来减少数据冗余并提高效率。
• 可扩展性： 传统上，关系数据库垂直扩展，这意味着它们需要更强大的硬件来处理增加的工作负载。然而，现代技术支持水平扩展，使分布式数据库能够高效地管理大规模数据。

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什么是关系数据库管理系统并举例？

根据 EF Codd 的关系模型，RDBMS 允许用户构建、更新、管理关系数据库并与之交互，从而允许以表格形式存储数据。 因此，将 RDBMS 视为一种高级数据管理系统，可以更轻松地从数据中获取见解。 但为什么我们需要关系数据库呢？

如今，各种企业在其公司数据库管理系统 (DBMS) 中使用关系数据库架构，而不是平面文件或分层数据库。 那么，创建关系型数据库的原因是什么呢？ 关系数据库是专门为有效处理各种数据格式和处理查询而构建的。 关系数据库管理系统中的数据是如何组织的？

答案很简单：关系数据库管理系统将数据组织在表中，这些表可以根据共享数据进行内部链接。 这允许用户仅通过一个查询即可轻松检索一个或多个表。 另一方面，平面文件将数据存储在单个表结构中，效率较低并且消耗更多的空间和内存。

因此，我们需要一个关系数据库。 关系数据库管理系统的一个示例是组织中的生产部门，该部门利用此模型来处理采购和跟踪库存。

当今最商业化且全公司范围使用的数据库管理系统或关系数据库管理系统是用于访问数据库的结构化查询语言（SQL 数据库）。
其他广泛使用的关系数据库管理系统示例包括 Oracle 数据库、MySQL、PostgreSQL（一种开源关系数据库）和 Microsoft SQL Server。RDBMS 结构通常用于执行四个基本操作：CRUD（创建、读取、更新和删除），这对于支持一致的数据管理至关重要。

现在您已经了解了 RDBMS 的定义，让我们看看它与 DBMS 有何不同以及关系数据库系统的特征。

RDBMS 和 DBMS 之间的区别

RDBMS 与 DBMS 之间存在一些对比差异。 RDBMS 是 DBMS 的高级版本。 与管理计算机网络和硬盘上的数据库的 DBMS 不同，RDBMS 数据库有助于维护其表之间的关系。

以下是 RDBMS 和 DBMS 之间的一些主要区别：

• 操作人员数量：

  DBMS 只允许单个操作员同时操作，而多个用户可以同时操作 RDBMS。 RDBMS 使用复杂的算法，使多个用户能够访问数据库，同时保持数据完整性，从而显着缩短响应时间。

• 硬件和软件需要：

  DBMS 比 RDBMS 使用更少的数据存储和检索资源。 后者由于其多表结构和交叉引用能力而更加复杂，使其比 DBMS 更昂贵。 RDBMS 通常也用于企业级应用程序，而 DBMS 更常用于较小的、特定用途的应用程序。

• 数据修改：

  更改 DBMS 中的数据非常困难，而您可以使用 SQL 查询轻松修改 RDBMS 中的数据。 因此，程序员可以同时更改/访问多个数据元素。 这是 RDBMS 比 DBMS 更高效的原因之一。

• 数据量：

  DBMS 更适合处理小数据量，而 RDBMS 甚至可以处理大数据量。

• 键和索引：

  DBMS 不涉及键和索引，而 RDBMS 通过键和索引指定数据元素之间的关系。

• 数据一致性：

  由于DBMS不遵循ACID（原子性、一致性、隔离性和持久性）模型，因此存储的数据可能会不一致。 相比之下，RDBMS 遵循 ACID 模型，使其结构化且一致。

• 数据库结构：

  DBMS 的工作原理是将数据存储在 层次结构，而 RDBMS 将数据存储在表中。

• 数据获取速度：

  在 DBMS 中，该过程相对较慢，尤其是当数据复杂且广泛时。 这是因为必须单独获取每个数据元素。 在 RDBMS 中，由于采用关系方法，数据的获取速度更快。 另外，SQL 有助于在 RDBMS 中更快地检索数据。

• 分布式数据库：

  DBMS 不支持分布式数据库，而 RDBMS 完全支持分布式数据库。

• 客户端-服务器架构：

  与 DBMS 不同，RDBMS 支持 客户端-服务器架构。

关系数据库管理系统如何工作？

数据以多个表的形式存储在关系数据库中。 这里出现了一个关键问题，数据库结构如何工作以及如何实现？ 让我们详细了解一下这一点。

数据库结构的工作原理是将每个表排列成 行（称为记录/元组）和列（称为字段/属性)。 表、列和行是关系数据库的三个主要组成部分。

下面是处理客户订单的一种业务数据库的示例。 在这种类型的数据库中，第一列包含客户 ID，这是主键。 主键用于标识表中的每个唯一记录。 每列（或属性）存储一些信息，数据库为每行分配一个唯一的客户 ID。

关系数据库示例。 来源： Guru99

用于实现关系数据库的数据结构如下：

如上例所示，单表的数据结构。 最常见的是，数据更复杂并且存储在多个表中。 然后根据预先存在的关系连接这些表。

这些表可以通过不同的方式连接，例如：

• 一个表中的一条记录可能与另一表中的另一条记录相关（1:1 关系）
• 一个表中的一条记录可能与其他表中的多条记录相关（1：M关系）
• 多个表记录可以链接到不同表中的多个记录（M:N 关系）

然而，在创建表之前，关系数据库管理系统必须确保：

• 每个表都有一个唯一的主键，并且没有空值。
• 外键用于关联两个表，保存在一个表中并引用另一个表的主键。
• 没有列具有空值（空单元格）。

RDBMS 通常带有 数据字典 和元数据的集合，这有利于数据管理。 数据字典定义数据库中每个用户的数据对象。 因此，它可以帮助用户识别数据库中存在的所有对象以及谁可以访问它们。

例如，人类不可能记住存储在巨大数据库中的所有表。 如果要搜索特定的表，例如Products，可以使用数据字典来查找所有名为Products的表。 然后，您可以从表格列表中确定所需的表格。

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关系数据库与非关系数据库

关系数据库和非关系数据库之间的主要区别在于它们如何存储和构造数据。关系数据库使用具有预定义架构的结构化、基于表的格式，而非关系数据库 (NoSQL) 使用专为可扩展性和高性能用例而设计的灵活数据模型。

关系数据库

关系数据库将数据组织成具有行和列的表，通过主键和外键强制执行严格的关系。它遵循 ACID 合规性，确保数据完整性、一致性和可靠性。查询使用 SQL 执行。

特点：

• 基于架构： 需要具有结构化数据的预定义模式。
• 强一致性： 使用 ACID 原则确保可靠的交易。
• 正常化： 通过在相关表之间构建数据来最大限度地减少冗余。
• 可扩展性： 传统规模 垂直 （通过升级硬件）。

例子： MySQL、PostgreSQL、Microsoft SQL Server、Oracle、IBM Db2

非关系数据库

非关系型数据库以灵活的格式存储数据，例如键值对、文档、图形或宽列存储。它针对可扩展性和高速处理进行了优化，适合具有非结构化或半结构化数据的大规模应用程序。

特点：

• 无模式或灵活模式： 适应变化的数据结构。
• 最终一致性： 优先考虑可用性和性能而不是严格一致性。
• 高扩展性： 通常规模 水平 （在多台服务器上分发数据）。
• 专为大数据设计： 通过高速操作处理大量数据。

NoSQL 数据库的类型：

• 文件存储 – 存储半结构化的 JSON/XML 文档（例如 MongoDB、CouchDB）。
• 键值存储 – 将数据存储为键值对（例如 Redis、DynamoDB）。
• 宽列存储 – 将数据组织到灵活的列中（例如，Apache Cassandra、HBase）。
• 图数据库 – 将关系存储为节点和边（例如，Neo4j、Amazon Neptune）。

例子： MongoDB、Cassandra、Redis、DynamoDB、Neo4j

关系数据库管理系统的优点

关系数据库管理系统的优点是提供系统的数据视图，帮助企业通过增强不同领域来改进决策过程。

关系数据库模型的各种其他优点：

增强数据安全性

关系数据库软件中的授权和访问控制功能支持高级加密和解密，使数据库管理员能够管理对存储数据的访问。 这在安全性方面提供了显着的好处。 此外，操作员可以修改对数据库表的访问权限，甚至限制其他人可用的数据。 这使得 RDBMS 成为企业理想的数据存储解决方案，适用于高层管理人员需要控制员工和客户的数据访问的企业。

保持数据一致性

在 RDBMS 中添加新数据或修改现有表更容易，同时保持数据与现有格式的一致性。 这主要是因为 RDBMS 是 ACID 兼容的。

更好的灵活性和可扩展性

RDBMS 在更新数据时提供了更大的灵活性，因为修改只需进行一次。 例如，更新主表中的详细信息会自动更新相关文件，省去您逐个更改多个文件的麻烦。 另外，每个表都可以独立更改，而不会干扰其他表。 这使得关系数据库可以针对不断增长的数据量进行扩展。

易于维护

关系数据库被认为是低维护的，因为用户可以快速测试、调节、修复和备份数据，因为 RDBMS 中的自动化工具有助于系统化这些任务。

降低错误风险

在关系数据库软件中，您可以轻松检查不同记录中的数据是否有错误。 此外，由于每个 数据项存储在单个位置，旧版本不可能使图片模糊。

结语

随着时间的推移，RDBMS 不断发展，为企业开发人员提供越来越先进的查询优化和复杂的插件。因此，存在各种关系数据库管理系统的企业应用程序。它们还成为众多应用程序的焦点，例如报告、分析和 数据仓库.

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