Bazy danych

Sklepy internetowe, portale społecznościowe, strony blogowe, banki, serwisy informacyjne oraz wszelkiego rodzaju inne strony i programy potrzebują zawsze tego samego – dostępu do danych. Właśnie dzięki szybkości w przetwarzaniu danych komputery są tym, czym są. A tak jak dla komputera procesor jest sercem, tak dla programu baza danych jest… może nie żołądkiem, ale z pewnością jednym z najważniejszych jego organów.

Czemu baza danych jest ważna?

Czemu baza danych jest tak ważna? Praktycznie każdy program, w tym rozbudowana strona internetowa, potrzebuje zapisywać, odczytywać i wyszukiwać dane. A im szybciej to robi, tym lepiej spełnia swoje funkcje.

Czym byłaby nasza ukochana Wikipedia, gdyby na odpowiedź trzeba było czekać np. dwa dni? Co tam dwa dni – pół godziny, dwadzieścia czy nawet 10 minut stawiałoby w większości przypadków Wikipedię na marginesie zastosowań. Wikipedia jest dobra między innymi dlatego, że szybko i sprawnie podaje informacje, których szukamy i które ma zgromadzone na swoich serwerach.

I tu właśnie wkraczają bazy danych. Specjalnie zaprojektowane systemy przechowujące, segregujące, porządkujące i indeksujące dane. Miliony, miliardy, a czasami znacznie więcej informacji.

Słowa, liczby, obrazy, muzykę – to oczywiste – ale również lokalizacje, pomiary, ceny, daty, rozmiary, relacje pomiędzy użytkownikami czy historię wykonywanych operacji. Wszystko to, co da się przekształcić do postaci cyfrowej, można w jakiś sposób zapisać i później wykorzystać.

Jakie rodzaje baz danych możemy spotkać?

Baz danych jest wiele i nie wszystkie działają w taki sam sposób. Najbardziej znane są relacyjne bazy danych, takie jak MySQL, PostgreSQL, Microsoft SQL Server czy SQLite.

W dużym uproszczeniu dane są w nich przechowywane w tabelach przypominających arkusz kalkulacyjny. Mamy kolumny określające rodzaj informacji oraz kolejne wiersze zawierające konkretne dane.

Przykładowo sklep internetowy może mieć tabelę produktów:

• nazwa produktu,
• cena,
• opis,
• ilość dostępnych sztuk,
• kategoria,
• identyfikator produktu.

Osobno może istnieć tabela klientów, tabela zamówień i tabela płatności. Dzięki odpowiednim powiązaniom baza wie później, który klient kupił jaki produkt, kiedy złożył zamówienie i czy zostało ono opłacone.

Są też bazy NoSQL, które nie wymagają klasycznego układu tabel. Mogą przechowywać dane jako dokumenty, pary klucz–wartość, grafy czy inne struktury. Przykładem może być MongoDB albo Redis.

Nie oznacza to jednak, że jeden typ jest lepszy od drugiego. Wszystko zależy od zastosowania. Do sklepu internetowego może świetnie pasować relacyjny PostgreSQL lub MySQL, a do przechowywania szybkiego cache’u – Redis.

Istnieją również bazy przeznaczone do bardziej specjalistycznych zastosowań, np. przechowywania ogromnych ilości danych pomiarowych, wyszukiwania tekstowego, danych geograficznych czy informacji wykorzystywanych przez systemy sztucznej inteligencji.

Czy może istnieć strona WWW bez bazy danych?

Oczywiście, że może. Co więcej, w wielu przypadkach baza danych jest zupełnie niepotrzebna. Prosta strona firmy zawierająca kilka podstron, ofertę, dane kontaktowe, zdjęcia oraz informacje o usługach może składać się wyłącznie z plików HTML, CSS, JavaScript oraz grafik. Jeżeli treść zmienia się raz na kilka miesięcy, tworzenie całego systemu bazodanowego tylko po to, aby przechowywać kilka akapitów tekstu, może być zwyczajnym przerostem formy nad treścią. Taka strona może działać bardzo szybko, być prosta w utrzymaniu i mieć znacznie mniej elementów, które mogą się zepsuć.

Podobnie może wyglądać niewielka strona typu landing page, wizytówka firmy, strona prezentująca pojedynczą usługę czy prosty katalog kilku produktów. Nie każda strona internetowa musi być przecież małym Facebookiem.

Kiedy będziemy potrzebowali bazy danych?

Baza danych zaczyna być potrzebna wtedy, kiedy informacje przestają być tylko statyczną treścią strony, a zaczynają być danymi, które muszą się zmieniać, wyszukiwać, sortować albo łączyć ze sobą.

Najprostszy przykład to formularz rejestracji użytkownika. Jeżeli użytkownik może założyć konto, gdzieś trzeba zapisać jego dane. Jeżeli później może się zalogować, program musi odnaleźć odpowiedni rekord i sprawdzić, czy podane dane są prawidłowe.

Baza danych będzie więc praktycznie niezbędna między innymi wtedy, gdy strona posiada:

• konta użytkowników,
• logowanie,
• sklep internetowy,
• koszyk,
• zamówienia,
• system rezerwacji,
• komentarze,
• forum,
• wiadomości,
• katalog produktów,
• wyszukiwarkę dużej liczby informacji,
• panel administracyjny umożliwiający częstą zmianę treści,
• historię operacji,
• statystyki,
• system klientów lub CRM.

Wyobraźmy sobie prosty sklep posiadający 10 produktów. Można oczywiście wpisać ich ceny bezpośrednio w kodzie strony. Problem zaczyna się wtedy, gdy produktów jest 10 000, ceny zmieniają się codziennie, każdy produkt posiada stan magazynowy, kilka zdjęć, kategorię, producenta, opis, promocję i historię sprzedaży.

Ręczna edycja takich informacji w kodzie strony szybko stałaby się koszmarem. W bazie danych zmieniamy natomiast konkretną wartość, np. cenę produktu z 99 zł na 89 zł, a strona automatycznie wyświetla aktualną informację wszędzie tam, gdzie jest potrzebna.

Baza danych to nie tylko magazyn

Często bazę danych przedstawia się jako miejsce, w którym program po prostu przechowuje informacje. To prawda, ale tylko częściowo. Dobra baza danych nie jest zwykłym pudełkiem z danymi. Potrafi je wyszukiwać, sortować, filtrować, grupować i łączyć. Możemy zapytać ją na przykład:

„Pokaż wszystkie zamówienia klientów z Wrocławia z ostatnich 30 dni, których wartość przekroczyła 500 zł”.

Przy odpowiednio zaprojektowanej bazie odpowiedź może pojawić się praktycznie natychmiast, nawet jeśli system przechowuje miliony rekordów.

I właśnie dlatego tak ważne jest nie tylko samo posiadanie bazy danych, ale również jej prawidłowe zaprojektowanie.

Czy większa baza danych oznacza wolniejszą stronę?

Niekoniecznie. Milion rekordów nie musi być dla współczesnej bazy danych żadnym szczególnym problemem. Znacznie większym problemem może być źle zaprojektowana struktura danych, brak odpowiednich indeksów albo nieprawidłowo napisane zapytania. Można stworzyć bazę posiadającą miliony rekordów, która odpowiada bardzo szybko, oraz bazę zawierającą kilka tysięcy rekordów, która działa irytująco wolno.

Dlatego przy tworzeniu większych aplikacji sposób przechowywania i wyszukiwania informacji staje się jednym z ważniejszych elementów całego projektu.

Czy każda strona powinna mieć bazę danych?

Nie. I warto o tym pamiętać. Baza danych daje ogromne możliwości, ale jednocześnie zwiększa złożoność projektu. Trzeba ją skonfigurować, zabezpieczyć, aktualizować, wykonywać kopie zapasowe i pilnować, aby dane nie zostały utracone. Dlatego zasada może być bardzo prosta:

jeżeli strona nie potrzebuje bazy danych – nie ma sensu jej dodawać.

Jeżeli jednak informacje mają być często zmieniane, wyszukiwane, przetwarzane lub tworzone przez użytkowników, baza danych bardzo szybko staje się jednym z najważniejszych elementów całego systemu.

I wtedy przestaje być tylko „miejscem na dane”. Staje się pamięcią całej aplikacji.