tietokantarakenteiden

Tietokantarakenteet ovat järjestelmiä ja malleja, jotka määrittävät, miten tiedot tallennetaan, järjestetään ja haetaan tietokannoista. Ne kuvaavat datamallin, tallennusmuodon sekä indeksien ja metadatan rakenteet, joiden avulla kyselyt voivat toimia tehokkaasti. Rakenteet vaikuttavat datan eheydelle, suorituskykyyn, skaalautuvuuteen ja ylläpidettävyyteen.

Yleisimmät tietokantarakenteet jakautuvat useisiin malleihin. Relaatiotietokannat tallentavat tiedot taulukkoina rivien ja sarakkeiden muodossa sekä tukevat viite-eheyttä avain- ja vierasavainten avulla. Dokumenttipohjaiset tietokannat tallentavat tiedot joustavina dokumentteina, tyypillisesti JSON- tai BSON-muodossa. Avain-arvo -tietokannat pitävät tiedot avain-arvopareina. Laajennetut saraketietokannat tallentavat tiedot sarakeperheittäin, mikä soveltuu suurten analyyttisten työkuormien käsittelyyn. Graafitietokannat mallintavat tiedot solmuina ja reitteinä, mikä sopii hyvin yhteyksien ja verkostojen kuvaamiseen.

Tietomallin suunnittelussa hyödynnetään usein normalisointia, joka vähentää toistuvuuksia ja parantaa eheyttä, sekä denormalisointia suorituskyvyn parantamiseksi. Transaktiot voivat noudattaa ACID-periaatteita relaatiotietokannoissa, kun taas osa hajautetuista ja NoSQL-järjestelmistä painottaa lopullista konsistenssia (BASE) sekä skaalautuvuutta.

Arkkitehtuurisesti tietokanta voi olla keskitetty tai hajautettu. Hajautuksessa käytetään tekniikoita kuten sharding (partitiointi) ja replikointi, mikä parantaa skaalaettavuutta ja käytettävyyttä. OLTP-toteutuksissa painopiste on nopeassa transaktioiden käsittelyssä, kun taas OLAP-ympäristöt on suunniteltu suurten datamassojen analyyseille ja raportoinnille.

Indeksointi- ja tallennusratkaisut vaikuttavat suorituskykyyn. Esimerkkejä ovat B-tree- ja hash-indeksit sekä kolumnaarinen tallennus, jotka yhdessä määrittelevät kyselyjen nopeuden ja päivitysten kustannukset. Tietokantarakenteet muodostavat perustan sekä datan hallinnalle että sovellusarkkitehtuurille.