Роберт Мартин - Чистая архитектура. Искусство разработки программного обеспечения

С архитектурной точки зрения база данных не является сущностью — это деталь, которая не должна подниматься до уровня архитектурного элемента. Ее отношение к архитектуре программной системы сопоставимо с отношением дверной ручки к архитектуре здания.

Я понимаю, что эти слова могут показаться провокационными. Но верьте мне, я знаю, о чем говорю. А теперь позвольте мне пояснить: я не имею в виду модель данных. Структура, которую вы придаете данным в своем приложении, очень важна для архитектуры системы. Но база данных — это не модель данных. База данных — это часть программного обеспечения. База данных — это утилита, обеспечивающая доступ к данным. С архитектурной точки зрения эта утилита не имеет никакого значения, это низкоуровневая деталь — механизм. А хороший архитектор не позволяет низкоуровневым механизмам просачиваться в архитектуру системы.

Принципы реляционных баз данных были определены Эдгаром Коддом в 1970 году. К середине 1980-х годов реляционная модель разрослась и превратилась в доминирующую форму хранения данных. Такая популярность появилась не на пустом месте: реляционная модель элегантна, дисциплинированна и надежна. Это отличная технология хранения и доступа к данным.

Но какой бы блестящей, полезной и близкой к математике ни выглядела технология, она не перестает быть просто технологией. А значит, она — деталь.

Реляционные таблицы удобны для некоторых видов доступа к данным, но в упорядочивании данных по записям в таблицах нет ничего архитектурно значимого. Варианты использования в приложении не должны знать и заботиться о таких вещах. В действительности о табличной организации данных должны знать только низкоуровневые вспомогательные функции во внешних кругах архитектуры.

Многие фреймворки доступа к данным позволяют передавать записи и таблицы из базы данных в виде объектов через всю систему. Но такой способ действий является архитектурной ошибкой. Он связывает варианты использования, бизнес-правила, а в некоторых случаях даже пользовательский интерфейс с определенной реляционной структурой данных.

Почему среди программных систем и корпоративных программных продуктов доминирующее положение заняли системы баз данных? Чем объясняется превосходство Oracle, MySQL и SQL Server? Если говорить одним словом — диски.

Пять десятилетий вращающийся магнитный диск был основой хранения данных. Несколько поколений программистов не знали иных форм хранения данных. Технология производства дисковых накопителей прошла долгий путь от огромных пакетов массивных пластин по 48 дюймов в диаметре, весивших тысячи килограммов и способных хранить 20 мегабайт, до тонких дисков по 3 дюйма в диаметре, весящих несколько граммов и способных хранить терабайт данных и даже больше. Это была сумасшедшая гонка. И на протяжении всей этой гонки программисты страдали от одного фатального свойства дисков: они работают слишком медленно .

Данные хранятся на диске на круговых дорожках. Дорожки делятся на секторы, хранящие определенное круглое число байтов, обычно 4 Кбайт. На каждой пластине может иметься несколько сотен дорожек, а в одном дисковом накопителе — десяток или около того пластин. Чтобы прочитать конкретный байт, устройство должно поместить головку на конкретную дорожку, дождаться, пока диск повернется так, что требуемый сектор окажется под головкой, прочитать все 4 Кбайт из сектора в ОЗУ, и затем вам останется только прочитать требуемый байт из ОЗУ. Но все это требует времени — миллисекунд времени.

Может показаться, что миллисекунды — это немного, но миллисекунда в миллион раз продолжительнее одного такта большинства процессоров. Если бы данные хранились не на диске, к ним можно было бы получить доступ не за миллисекунды, а за наносекунды.

Чтобы уменьшить задержку, вносимую дисками, нужны индексы, кэши и оптимизированные схемы запросов; а еще нужны какие-то регулярные средства представления данных, чтобы все эти индексы, кэши и схемы запросов знали, с чем они работают. Проще говоря, нужен доступ к данным и система управления. За годы развития эти системы разделились на два разных типа: файловые системы и системы управления реляционными базами данных (СУРБД).