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常見問題

關聯式資料庫是什麼?

關聯式資料庫是一款用於儲存並供存取關聯資料點的資料庫。關聯式資料庫的基礎建立於關聯模型之上,以直接且直觀的方式於資料表上顯示資料。在關聯式資料庫中,資料表的每一列都有唯一的 ID,也就是稱為的記錄。資料表的欄則能顯示資料的屬性,每筆記錄通常會標出每個屬性的數值,進而能夠輕鬆在資料點之間建立關聯。

關聯式資料庫的範例

以下是’一個簡單範例,小型企業可能用於處理產品訂單的兩個資料表。第一個是客戶資訊資料表,每筆記錄包含客戶’名稱、地址、運送及帳單資訊、電話號碼和其他聯絡資料。每一位元資訊 (即每個屬性) 都分布在其欄位中,而且資料庫為每一列分配專屬的 ID (鍵)。第二個資料表—是客戶訂單資料表—,每筆記錄包含下訂客戶的 ID、訂購的產品、數量、所選的大小和顏色等資訊—,但不包含客戶’的名稱或聯絡資訊。

這兩種資料表唯一的共同點是:ID 欄位 (鍵)。不過由於關聯式資料庫有共同欄位,因此可以在兩個資料表之間建立起關聯。因此,當一間公司’的訂單處理應用程式將訂單交送至資料庫,資料庫就可以將訂單內容轉移到客戶訂單資料表,提供關於產品訂單的正確資訊,並能運用資料表中的客戶 ID 來查詢客戶’的帳單和運輸資訊。而且倉儲功能可供提取正確的產品,客戶可及時收到訂單的交貨,而公司即可收款。

如何建立關聯式資料庫

關聯模型代表資料表、檢視圖和索引—的邏輯資料結構—與實體儲存結構是區分開的。這種區分代表資料庫管理員可以管理實體資料儲存,而不會影響存取邏輯結構上的資料。舉例來說,重新命名資料庫檔案的同時,不會重新命名資料表中儲存的資料。

邏輯和實體資料儲存之間的區分也適用於資料庫的作業,這種定義明確的運算能使應用程式掌控資料庫的資料和結構。邏輯運算能讓應用程式指定其所需的內容,而實體運算則能確定資料的存取並執行任務。

為了確保資料維持準確度與可供存取,關聯式資料庫依循特定的完整性原則。例如,完整性原則可以指定,不讓資料表出現重複的列,以排除將錯誤資訊存入資料庫的可能性。

關聯模型

在早期的資料庫中,每個應用程式都以本身特殊的結構來儲存資料。當開發人員想要建構應用程式來使用這些資料時,必須對特定的資料結構瞭解透徹,才能找到所需的資料。這些資料結構使用起來效率低落,不易維護,而且難以優化來提供優異的應用程式效能。關聯式資料庫模型的設計旨在解決多種任意資料結構的問題。

關聯模型提供的標準方式,可呈現和查詢任何應用程式所能使用的資料。開發人員從一開始就發現關聯式資料庫模型的主要優勢在於資料表的使用,這種儲存和存取結構化資訊的方式直觀、高效而且靈活。

隨著時間過去,開發人員開始使用 SQL 語言在資料庫中寫入和查詢資料,關聯模型的另項一優勢因此浮現。多年來 SQL 已被廣泛使用作為查詢資料庫的語言。SQL 以關係代數為基礎,提供了一致的內部數學語言,可以更輕鬆提高所有資料庫查詢的效能。相較之下,其他方法必須定義個別查詢。

關聯式資料庫具備的優勢

各類型和規模的組織都使用簡單而強大的關聯模型,來達成各種資訊需求。關聯式資料庫可用於追踪庫存、處理電子商務交易,以及管理大量關鍵任務客戶資訊等。關聯式資料庫可以因應資料點之間任何關聯的資訊需求,而且必須以安全、遵循原則且一致的方式進行管理。

關聯式資料庫在 1970 年代開始嶄露頭角。關聯模型具備的優勢,使其現在持續成為資料庫中最能被廣泛接受的模型。

資料一致性

關聯模型最適合用以維護應用程式和資料庫副本 (或稱實例) 之間資料的一致性舉例而言,當客戶使用 ATM 存款,接著查看手機上的帳戶餘額時,會希望看到這筆存款馬上出現在更新的帳戶餘額中。關聯式資料庫在維持資料一致上有絕佳的表現,可確保資料庫的數個實例維持相同的資料。

其他類型的資料據庫很難’讓大量資料維持如此及時的一致性。近期出現的一些資料庫如 NoSQL,只能在“最後提供一致性”。在這種原則下,當資料庫擴展、或多個使用者同時存取同一資料時,資料處理需要一些時間才能“更新完成”。最後的一致性就某些用途上可以接受,例如維護產品目錄中的清單,但對於關鍵業務操作 (如購物車交易),關聯式資料庫仍然是金科玉律。

確認及單元性

關聯式資料庫可處理分層精細的業務規則和策略,並具備關於確認 (意即永久變更資料庫內容) 的嚴格政策。舉例而言,有一個庫存資料庫在追蹤一組永不分開使用的三份資料。從庫存中取回一份資料時,必須同時取回另外兩個部分。如果其中一個部分不’可用,將全部都無法取回—,而在資料庫確認之前,所有三個部分都必須可用。關聯式資料庫不會’確認任何一部分,除非全部三個部分都可確認。這種多方面的確認能力稱為單元性。單元性是在資料庫中確保資料維持準確,同時符合業務規範、法規和政策的關鍵。

ACID 和關聯式資料庫

四種關鍵屬性定義了關聯式資料庫的交易:單元性、一致性、獨立性和可靠性—一般被稱為 ACID

  • 單元性是指構成完整資料庫交易的所有元素。
  • 一致性是指在交易進行後,讓資料點維持在正確狀態的原則。
  • 獨立性是指在確認之前,不讓其他人看見交易結果以避免混淆。
  • 可靠性可確保交易一旦確認,資料將不會再改更動。

儲存程序和關聯式資料庫

資料存取常包含許多重複操作。舉例來說,若要簡單查詢從資料表中取得的資訊,可能需要重複數百或數千次才能得到所需的結果。這些資料存取功能需要某種類型的程式碼才能存取資料。應用程式開發員不’希望在每個新的應用程式中,都要為這些功能寫新的程式碼。所幸,關聯式資料庫能讓儲存程序發揮功效,透過簡單的應用程式呼叫來存取程式碼的區塊。例如,單一儲存程序可為多個應用程式使用者提供一致的記錄標籤。儲存程序還能協助開發人員以特定方式執行,確保達成應用程式中某些資料功能。

資料庫鎖定與並行處理

當多個使用者或應用程式試圖同時變更同一筆資料時,資料庫可能會有衝突狀況發生。鎖定與並行處理技術可降低發生這種衝突的可能性,同時維持資料的一致。

鎖定功能可讓資料在進行更新時,防止其他使用者和應用程式進行存取。在某些資料庫中,鎖定功能可用於整個資料表,這將對應用程式效能產生負面影響。而其他資料庫像 Oracle 關聯式資料庫可在記錄層級順利運用鎖定功能,讓留在資料表中的其他記錄能被使用,將有助於確保應用程式達到更佳效能。

並行處理可在多個使用者或應用程式同時在同一資料庫上進行查詢時,對其操作加以管理。此功能以資料控制所制定的策略為依據,為使用者和應用程式提供正確的存取途徑。

選擇關聯式資料庫時要注意什麼

關聯式資料庫管理系統 (RDBMSf) 為一專用於儲存、管理、查詢和檢索關聯式資料庫內資料的軟體。RDBMS 為使用者與應用程式提供和資料庫之間的介面,以及用於管理資料儲存、存取和效能的管理功能。

在資料庫類型和關聯式資料庫產品中進行選擇時,您可以依據幾項因素作出決定。您所選擇的 RDBMS 取決於您的業務需求。您可以思考以下幾個問題:

  • 我們對資料準確度的要求為何?資料儲存和準確性是否仰賴於業務邏輯?我們對資料準確性的要求嚴格嗎 (如財務資料和政府報告)?
  • 我們需要進行擴展嗎?管理的資料規模為何?預期的成長量是多少?資料庫模型是否需要支援鏡射資料庫副本 (作為獨立的實例),以實現可擴展性?如果是的話,資料庫模型能維持實例之間資料的一致性嗎?
  • 並行處理的重要性為何?是否有多個使用者和應用程式需要同時存取資料?資料庫軟體在保護資料的同時,是否能支援並行處理?
  • 我們對效能和可靠性的需求為何?我們需要能提供高效能和高可靠度的產品嗎?對查詢-回應的效能需求為何?供應商’對服務層級協定 (SLA) 或預期外停機的承諾是什麼?

關聯式資料庫的前景:自主驅動資料庫

這幾年來,關聯式資料庫功能越來越完善,速度更快、性能更強,而且更加容易上手。但關聯式資料庫’也變得越來越複雜,因此長期以來,對其進行管理一直都是全職任務。開發人員不得不將大部分時間花在優化資料庫效能所需的管理作業之上,無法將他們的專業知識用於開發業務,因而妨礙他們為企業開發能夠產生價值的創新應用程式。

現在,自主技術開始利用關聯模型的優勢,提供新型關聯式資料庫。自主驅動資料庫 (也稱為自主資料庫) 能保有關聯模型的其功能及優勢,但同時運用人工智慧 (AI)、機器學習與自動化來監控並改善查詢效能及管理任務。舉例而言,為了提高查詢效能,自主驅動資料庫可以假設並測試索引功能,以加快查詢速度,然後自動將最佳成果徹底投入生產—環境。自主驅動資料庫無需人工操作,即可持續改善功能。

自主技術能讓開發人員擺脫管理資料庫的繁瑣工作。例如,他們不再需要事先確認基礎架構的需求。相反地,自主驅動資料庫能讓開發人員視需求增加儲存和運算資源,以支援資料庫的成長。只需幾個步驟,開發人員就可以輕鬆建立自主關聯式資料庫,進而加快開發應用程式的時間。