Wat is een (relationele) database

Een database is een systeem dat gegevens opslaat en doorzoekbaar maakt

Een database is een computersysteem dat gegevens opslaat op een gestructureerde manier. Een goed ontworpen database maakt het mogelijk gegevens snel en efficiënt terug te vinden. Daarbij doet de database geen ‘gokje’ naar die gegevens (zoals Google of een AI), maar vindt die exact de juiste gegevens terug.

Een database heeft daarom intern een structuur die lijkt op een Excel-sheet: die heeft tabellen met daarin kolommen en rijen.

Waar bestaan databases? Overal waar computers zijn. Bijna elke app in je telefoon heeft waarschijnlijk een database. Chatapps bijvoorbeeld, voor al je chats en contacten. En je telefoon zelf, voor al je contacten met hun telefoonnummer.

Een betaal- en bankierapp heeft contact met een centrale database van de bank om te weten wat het saldo is en wat er met je geld is gebeurd.

Een school heeft databases voor het bijhouden van leerlingen, klassen, cijfers, vakken, docenten etc.

Niet al deze databases zijn relationele databases, het soort waarmee we in deze module kennismaken. Al zal het je verbazen hoeveel het er wel zijn.

Voor wie dieper wil duiken: zoek SQLite op. De website is underwhelming, maar er zijn letterlijk duizend miljard (een miljoen keer een miljoen) SQLite-databases actief op de wereld.

Garanties van (relationele) databases

Databases worden door softwareontwikkelaars gezien als “betrouwbaar”. Dat betekent dat ze de database zien als een systeem dat als het ware altijd gelijk heeft. Dit komt door de manier waarop we databases ontwerpen, maar ook door wat databasesystemen bieden: garanties.

Garantie 1: iets gebeurt helemaal, of helemaal niet (atomic)

Als je vraagt aan een database om iets toe te voegen, te verwijderen of bij te werken, dan gebeurt dat ofwel compleet, ofwel helemaal niet. Hierdoor weet je zeker dat de inhoud van de database altijd ‘sense’ maakt.

Garantie 2: consistent

Bij het ontwerpen en inrichten van een database vertellen we zoveel mogelijk aan de database wat de spelregels zijn. Dit noemen we constraints, in het Nederlands beperkingen. De database zal die constraints bewaken en alleen een actie afmaken als de constraints dat toelaten.

Garantie 3: isolation

Grotere systemen hebben vaak meerdere gebruikers tegelijk. En voor die gebruikers worden onafhankelijk van elkaar acties uitgevoerd op de database. De database houdt wijzigingen onzichtbaar voor de anderen, totdat die zeker is dat alles consistent is en veilig kan worden doorgevoerd.

Je kunt in een database meerdere acties bundelen in een transaction. Die acties worden samen als één ‘atomaire’ actie gezien (zie boven) en gaan dus allemaal samen door, of allemaal niet.

Garantie 4: durability (duurzaamheid)

Een database geeft pas aan dat een actie klaar is, als die er zeker van is dat de actie onherroepelijk is uitgevoerd. Dus als direct daarna de stroom uitvalt, dan heeft de database het resultaat opgeslagen op de vaste opslag. Komt de database weer terug, dan kun je er zeker van zijn dat de data er is.

Gevolgen van garanties

Een voordeel kan nadelen met zich meebrengen.

Een database kan rijen of soms zelfs hele tabellen op slot zetten, totdat een actie klaar is. Dit kan betekenen dat andere processen moeten wachten tot dat slot eraf is. Dit kan zorgen voor vertraging. Sterker nog: soms wachten processen op zo’n manier op elkaar dat ze geen van allen meer vooruitkomen. Dat heet een deadlock.

En de laatste garantie heeft ook een nadeel. Een database moet gegevens wegschrijven naar de vaste opslag. Dat is niet altijd efficiënt. Besturingssystemen van computers willen dat graag optimaliseren en soms even wachten met het wegschrijven van gegevens.