Tietokantajärjestelmät

Tietokantajärjestelmät (DBMS, database management systems) ovat ohjelmistoja, jotka hallinnoivat tietokantoja. Niiden tehtävänä on tallentaa, jäsentää ja hakea tieto tehokkaasti sekä varmistaa eheys, tietoturva ja käytettävyys useiden sovellusten käytössä.

DBMS koostuu tallennusmoottorista, kyselykäsittelystä, transaktiomanagerista sekä käyttöoikeuksien hallinnasta ja palautumisesta. Se tukee varmuuskopiointia, suorituskyvyn optimointia sekä hajautettua tallennusta ja replikointia.

Tietomalleja on useita: relaatiotietokannat rakentuvat tauluista ja käyttävät SQL-kieltä kyselyihin, kun taas NoSQL-tietokannat tarjoavat avain-arvo-, dokumentti-, sarakeperhe- ja graafimalleja. Joissakin järjestelmissä yhdistyvät ominaisuudet.

Keskeiset ominaisuudet ovat tietojen eheys ja kestävyys sekä transaktiot. ACID-transaktiot (atomisuus, johdonmukaisuus, eristäminen, pysyvyys) takaavat luotettavan toiminnan. Lukitus, MVCC ja palautuminen virhetilanteissa mahdollistavat turvallisen samanaikaisen käytön.

Arkitehtuuri voi olla keskitetty, asiakas-palvelin tai hajautettu. Replikointi ja partitiointi parantavat skaalautuvuutta. NoSQL-tyypit voivat tarjota helpompaa massiivista skaalaamista, kun taas relaatiotietokannat korostavat vahvaa rakennetta ja konsistenssia.

Valinta riippuu datan rakenteesta, pyyntöjen variatiivisuudesta ja toleranssista virheitä kohtaan. Esimerkkejä ovat relaatiotietokannat Oracle, PostgreSQL, MySQL ja SQL Server sekä NoSQL-tyypit MongoDB, Cassandra ja Redis. Uudemmat NewSQL-tietokannat yhdistävät relaatiomallin vahvuudet ja skaalaamisen.