Что такое сервер баз данных (SQL)?

В подавляющем большинстве случаев (в среднем, 8 из 10) предприятия в России внедряют сервер баз данных для 1С в связке с СУБД Microsoft SQL Server.

Также спросом пользуются менее известные, но не менее надежные серверы Lenovo и серверы Fujitsu.

База данных (database, DB) – это организованное собрание данных, из которого можно извлекать информацию по правильно сформулированному запросу. Для работы базы данных необходима система управления, которая называется DBMS (Database Management Systems) или СУБД (Система управления базами данных). Это набор программ, который взаимодействует с приложениями, и использует некие описания (метаданные) для извлечения и анализа требуемых данных.

Серверы баз данных могут использовать следующие СУБД:

• Microsoft SQL Server.
• IBM DB2.
• SAP Sybase ASE.
• PostgreSQL.
• MariaDB Enterprise.
• MySQL.
• Teradata.
• Sybase SQL Server.
• NoSQL (MongoDB и др.)
• И другие…

Microsoft SQL Server

Одна из самых популярных СУБД – система управления реляционными базами данных (РСУБД) компании Microsoft: Microsoft SQL Server. В этой СУБД используется язык структурированных запросов SQL (Structured Query Language) Transact-SQL, разработанный совместно компаниями Microsoft и Sybase (сейчас входит в SAP). Он используется для работы с базами данных разного размера от персональных до баз больших предприятий.

Первая 16-битовая версия Microsoft SQL Server версии 1.0 с кодовым названием Filipi была разработана в 1989 году. Последняя версия SQL Server 2019 выпущена в 2019 году. По мере разработки новых версий добавлялись все новые функции: job engine, reporting server, business intelligence, data mining, in-memory databases, columnstore indexes и другие.

В 2016 году Microsoft объявила о том, что SQL Server будет также доступен в операционной системе Linux, при помощи добавления уровня абстрагирования платформ PAL (Platform Abstraction Layer). Это позволило запускать SQL Server в среде ОС Ubuntu, Red Hat Enterprise Linux, и SUSE. Была также добавлена поддержка контейнеров Linux, что открыло еще больше возможностей интеграции.

В последней версии SQL Server 2019 поддерживаются контейнеры Kubernetes, Big Data Clusters, а также Spark и Apache Hadoop File System (HDFS), что позволяет работать как со структурированными данными, так и неструктурированными. Также поддерживается виртуализация данных с возможностью работы приложений в среде предприятия, в облаке и в гибридных конфигурациях.

SQL Server 2019 поддерживает машинное обучение и может быть расширен для поддержки языков R, Python, Java, а также Microsoft .NET.

Производительность OLTP, а также производительность в хранилищах данных предприятия DW (Data Warehouse) с кластерами 1 ТБ, 3 ТБ, и 10 ТБ и в декластеризованных DW в последней версии SQL Server оценивается как наивысшая в отрасли.

Кластеры больших данных SQL Server используются для следующих задач:

• Развертывание масштабируемых кластеров SQL Server, Spark и контейнеров HDFS, выполняемых в Kubernetes;
• Чтение, запись и обработка больших данных из Transact-SQL или Spark;
• Простое объединение и анализ реляционных данных и больших данных;
• Запрос внешних источников данных;
• Хранение больших данных в HDFS под управлением SQL Server;
• Запрос данных из нескольких внешних источников через кластер;
• Использование данных для искусственного интеллекта, машинного обучения и других задач анализа;
• Виртуализация данных с помощью Polybase, что дает возможность запрашивать данные из внешних источников SQL Server, Oracle, Teradata, MongoDB и источников данных ODBC с внешними таблицами;
• Обеспечение высокой доступности для основного экземпляра SQL Server и всех баз данных с использованием технологии групп доступности Always On.

SQL Server 2019 имеет функции интеллектуальной обработки запросов IQP (Intelligent Query Processing). Поддерживаются также операции и аналитика в режиме in-memory.

Виртуализация данных в SQL Server 2019 позволяет использовать его как «дата-хаб», который может посылать запросы напрямую в различные СУБД, включая Oracle, SAP HANA, MongoDB Cosmos DB, кластеры Hadoop и другие, использующие Transact-SQL (T-SQL) — процедурное расширение языка SQL, созданное компанией Microsoft (для Microsoft SQL Server) и Sybase (для Sybase ASE), без использования специальных программ для преобразования запросов.

SQL Server 2019 улучшает доступность при помощи архитектуры High Availability и Disaster Recovery и работает со встроенными функциями доступности Kubernetes.

Версии Microsoft SQL Server показаны в таблице:

Таблица 1. Сводка версий Microsoft SQL Server (источник: https://sqlserverbuilds.blogspot.com)

В последние годы многие компании стали применять решения No-SQL, без использования структурированных запросов. Это позволяет достичь высокой скорости транзакций при записи с сохранением последовательности событий, однако позже записанные данные требуют анализа для извлечения полезных данных (data mining).

При развитии Microsoft SQL Server это учитывалось, и в каждой версии пределы полезной нагрузки расширялись в разных направлениях. Microsoft SQL Server 2019 имеет один из наивысших показателей по скорости онлайн-транзакций TPC-E (On-Line Transaction Processing Benchmark) и по скорости извлечения полезных данных и принятия решений TCP-H (Decision Support Benchmark), по данным http://www.tpc.org.

Изменения в аппаратной структуре серверов для баз данных SQL привели к существенному повышению скорости транзакций, например, благодаря решению пула гибридных буферов Hybrid Buffer Pool, который использует постоянную память persistent memory (PMEM), известную как Storage Class Memory (SCM) c внутренними или внешними системами хранения данных.

Принцип и архитектура Storage Class Memory (SCM) (источник: blocksandfiles.com)

Гибридный буферный пул SCM — общий ресурс, который совместно используется всеми базами данных для кэшированных своих страниц данных.

Накопитель SSD 3D NAND используется как расширение подсистемы памяти вместо дисковой подсистемы хранилища. Это позволяет использовать DRAM и NAND-Flash для реализации буферного пула намного большего размера в энергонезависимой ОЗУ на основе SSD c многоуровневой иерархией кэширования.

По мнению многих экспертов, наиболее зрелым решением SCM является Intel Optane. В настоящий момент он имеет наивысшее в отрасли быстродействие и доступен в форм-факторах SSD и DIMM.

Intel Optane в форм-факторах SSD и DIMM (источник: PCworld, Intel)

IBM Db2

Db2 — семейство СУБД реляционных баз данных, выпускаемых компанией IBM. Чаще всего под этим названием имеют в виду реляционную СУБД Db2 Universal Database (DB2 UDB).

В Db2 используется «диалект» языка SQL, который позволяет в декларативной форме определять любые вычислимые соответствия между исходными данными и результатом. Это достигается, в том числе, за счет использования табличных выражений, рекурсии и других механизмов обработки данных. Сервер Db2 не имеет собственных средств аутентификации пользователей и использует для этого средства операционной системы или специализированных серверов безопасности.

Современные версии Db2 обеспечивают расширенную поддержку использования данных в формате XML, в том числе операции с отдельными элементами документов XML.

Db2 последней версии 11.5 обладает возможностями ИИ для предсказательной аналитики и принятия решений на основе гетерогенных данных.

Кроме того, в Db2 версии 11.5 упрощена структура «изданий» (editions), которая облегчает развертывание в реальный продуктив. Все издания Db2 V11.5 имеют общий установочный образ, загружаемый свободно для изданий Db2 Standard и Db2 Advanced. Предлагается также упаковочная структура Db2 Advanced Recovery и Db2 Performance Management.

Имеются три издания, которые входят соответственно одно в другое:

• Бесплатная версия IBM Db2 free download для тестирования и разработчиков. Она не имеет клиентской поддержки и предназначена для разработки отдельных приложений, тестирования и прототипирования, чтобы затем развернуть их поверх клиентской или серверной платформы Db2. Это издание включает весь функционал Db2 Standard и Advanced, но ограничена для 4 ядер и 16 Гбайт ОЗУ, и не может быть использована в продуктивных системах.
• IBM Db2 Standard Edition предназначено для предприятий среднего размера и департаментов крупных предприятий. Включает весь функционал Advanced, но ограничена для 16 ядер и 128 Гбайт ОЗУ. Оно поставляется отдельно и не входит в IBM Hybrid Data Management Platform.
• IBM Db2 Advanced Edition предназначено для средних и крупных предприятий. Оно не имеет ограничений по числу ядер и объему памяти, и может развертываться как на физических, так и на виртуальных серверах. Оно поставляется как часть IBM Hybrid Data Management Platform, которая имеет более широкий функционал, чем обычная СУБД.

Опциональные пакеты:

• IBM Db2 Advanced Recovery Solution: этот опциональный пакет может быть приобретен отдельно. Он предназначен для повышения доступности данных, устранения рисков и ускорения административных процедур. Он может использоваться со всеми изданиями Db2 и включает также пакеты:
• IBM Db2 Merge Backup для Linux, UNIX and Windows V3.1;
• IBM Db2 Recovery Expert для Linux, UNIX и Windows V5.1;
• IBM InfoSphere® Optim™ High Performance Unload для for Linux, UNIX and Windows V6.

SAP ASE

Сервер SAP ASE (Adaptive Server Enterprise), первоначально известный как Sybase SQL Server, а также известный как Sybase DB или ASE, является реляционной СУБД, разработанной компанией Sybase, которая была приобретена SAP AG. ASE преимущественно используется на платформе UNIX, но также доступна для Microsoft Windows и использует Transact-SQL.

Последней версией СУБД является SAP ASE 16, которая имеет улучшенные характеристики масштабируемости и скорости благодаря различным мерам по оптимизации сервера для одновременной многопользовательской обработки транзакций, исполнения планов запросов, сжатия данных и использования вычислительных ресурсов в больших серверах.

Внутренние OLTP-тесты SAP ASE 16.0 на 80 ядрах процессора показали линейную масштабируемость до уровня производительности в 1 млн транзакций в минуту. Кроме того, в SAP ASE 16 сделаны значительные улучшения в области безопасности и системного аудита, что облегчает выполнение требований регулятивных органов.

Более широкая интеграция с SAP Control Center, SAP Business Suite и SAP HANA еще больше упрощают управление базами данных, снижая при этом совокупную стоимость владения.

Предыдущая версия SAP ASE 15.7 будет поддерживаться до 31 декабря 2020 г, а версия 16.0 – до 31 декабря 2025 года. Причем существенных апгрейдов этой версии за последние 5 лет не производилось.

PostgreSQL

PostgreSQL — свободно распространяемая объектно-реляционная СУБД. Разработана для UNIX-подобных платформ, включая AIX, BSD-системы, HP-UX, IRIX, Linux, macOS, Solaris/OpenSolaris, Tru64, QNX, а также существует версия для Microsoft Windows. В основе лежит программа POSTGRES, разработанная на факультете компьютерных наук Калифорнийского университета в Беркли в 1983 г. В ней впервые появилось многие функции, которые были реализованы в коммерческих СУБД гораздо позднее. В 1996 году проект был переименован в PostgreSQL, что отражало больший акцент на SQL. Текущей версией является версия 12, но регулярно выходят промежуточные.

PostgreSQL поддерживает большую часть стандарта SQL и имеет такие функции, как:

• сложные запросы;
• внешние ключи;
• триггеры;
• изменяемые представления;
• транзакционная целостность;
• многоверсионность.

Благодаря свободной лицензии, PostgreSQL разрешается бесплатно использовать, изменять и распространять всем и для любых целей — личных, коммерческих или учебных.

Крупнейшим вендором, оказывающим услуги кастомизации и внедрения PostgreSQL, является американская компания EnterpriseDB. В России по аналогичной модели с января 2015 года работает компания «Postgres Professional», предоставляющая услуги по поддержке, обучению, разработке, консалтингу. Российская версия СУБД называется Postgres Pro, она совместима со многими российскими программными платформами:

• ОС семейства «Альт», разработки «Базальт СПО»;
• ОС «Лотос»;
• ECM-платформа Documino, разработка «АйДи – Технологии управления»;
• Система управления документоориентированными бизнес-процессами «CompanyMedia 5» разработка «ИнтерТраст»;
• 1С:Предприятие 8;
• Программной комплекс «Форсайт. Аналитическая платформа»;
• ОС РЕД ОС 7.1 МУРОМ;

и другими.

Версия Postgres Pro Enterprise 10.3.3 сертифицирована ФСТЭК.