Comment optimiser votre base de données – Principes d'optimisation et meilleures pratiques

Article original : How to Optimize Your Database – Optimization Principles and Best Practices

Les bases de données sont un composant intégral de la construction d'applications, qu'elles soient web, de bureau ou mobiles. Elles servent symboliquement de mitochondries à l'application, car leur fonction principale est de gérer les données.

La gestion des bases de données est une compétence critique qu'un développeur doit posséder pour construire des applications scalables avec un haut niveau d'efficacité. Si elle n'est pas gérée correctement, cela peut entraîner une perte de données et une mauvaise gestion de la part du développeur de la base de données.

Par conséquent, les bases de données doivent être structurées et construites en gardant les utilisateurs à l'esprit et en utilisant les meilleures pratiques disponibles.

Cet article vise à mettre en lumière les principes généraux des meilleures pratiques en matière de bases de données et à expliquer chaque particularité. Mais avant d'aborder cela en détail, examinons ce que sont les transactions de base de données.

Qu'est-ce que les transactions de base de données ?

Les transactions de base de données sont simplement des groupes d'opérations qui peuvent être considérés comme une unité d'un processus de travail effectué sur une base de données au sein d'un système de gestion de base de données.

Elles englobent des opérations de base telles que les opérations CRUD, ainsi que des opérations plus avancées telles que l'indexation de base de données, la mise en cache et la normalisation.

Avec tant d'utilisateurs effectuant de nombreuses transactions en même temps, il est important de s'assurer que la base de données est conçue pour gérer la concourance afin d'éviter les interférences de données entre deux utilisateurs ou plus accédant à la même ressource.

Par conséquent, il est nécessaire de respecter le principe ACID. Que représente alors ACID ?

• Atomicité
• Cohérence
• Isolation
• Durabilité

Par la suite, nous discuterons de chaque point en détail. Le premier sur notre liste est l'atomicité.

Qu'est-ce que le principe d'atomicité de la base de données ?

Que signifie l'atomicité d'une base de données ? L'atomicité d'une base de données signifie simplement qu'une opération de base de données ne peut pas être décomposée davantage en tant qu'unité. Cela signifie que l'opération ou la transaction de la base de données est exécutée complètement, et en cas d'erreur lors du processus d'exécution, l'ensemble de l'opération est complètement annulé, empêchant ainsi l'exécution partielle de l'opération.

Si la base de données n'est pas atomique, cela peut entraîner la fourniture de données incomplètes et trompeuses, et finalement entraîner un chaos complet du système. Comment la base de données garantit-elle l'atomicité ? Elle le fait en créant une copie de la base de données existante avant que l'opération ne soit exécutée, puis en initiant une opération de récupération après crash et de restauration de sauvegarde en cas d'échec de l'opération.

Il est également important de noter que d'autres principes de base de données, tels que la cohérence et la durabilité, reposent sur le besoin pour la base de données d'être atomique pour être véritablement remplis.

Ayant discuté de cela, passons au principe de cohérence de la base de données.

Qu'est-ce que le principe de cohérence de la base de données ?

Ce principe implique que la base de données a certaines contraintes, cascades, déclencheurs et autres exigences en place, qui doivent être remplis lors de la modification d'une base de données établie. L'échec de remplir cette exigence entraînera des erreurs de cohérence, ramenant la base de données à son état stable précédent.

De plus, la cohérence en tant que principe garantit que les données mises à jour par un utilisateur sont disponibles en tant que dernière version des données dans la base de données pour tous les utilisateurs qui souhaitent lire la base de données. Avoir cela en place élimine l'occurrence d'incohérences et aide à une récupération d'informations plus rapide.

Comprendre ce que signifie pour une base de données d'être cohérente implique de s'assurer que l'opération effectuée sur la base de données passe le contrôle d'intégrité avant d'être exécutée avec succès. Ayant épuisé cela en détail, discutons du principe d'isolation de la base de données.

Qu'est-ce que le principe d'isolation de la base de données ?

Pourquoi devrions-nous isoler une base de données et comment rendre une opération de base de données indépendante des autres opérations de base de données ?

L'isolation est nécessaire dans un système de gestion de base de données pour s'assurer que l'accès de l'utilisateur aux informations de la base de données n'est pas perturbé par d'autres transactions concurrentes entreprises par d'autres utilisateurs sur la base de données. Pour faire respecter cela, l'utilisation de niveaux d'isolation dans chaque opération de base de données aide à préserver l'intégrité des informations.

Pour garantir efficacement l'intégrité de la base de données, des niveaux d'isolation spécifiques doivent être utilisés. Voici quelques-uns des niveaux d'isolation classés par ordre hiérarchique :

• Lecture non validée
• Lecture validée
• Lecture répétable
• Sérialisabilité

Niveau d'isolation de lecture non validée

Le niveau d'isolation de lecture non validée permet à d'autres utilisateurs d'avoir accès à la lecture des transactions de base de données actuelles qui n'ont pas encore été complètement ou exécutées avec succès. Il permet l'accès à la lecture de ce que l'on appelle une lecture sale, qui est l'une des incohérences de données que l'on peut observer. Ce niveau d'isolation des données n'est pas conseillé.

Niveau d'isolation de lecture validée

Ce niveau d'isolation de base de données interdit à d'autres utilisateurs de lire ou d'avoir accès à une transaction de base de données qui n'a pas encore été validée. Il empêche donc les autres utilisateurs de la voir, de la mettre à jour ou de l'écraser jusqu'à ce qu'elle ait été complètement exécutée.

Niveau d'isolation de lecture répétable

Ce niveau d'isolation isole exclusivement une transaction des autres transactions se produisant simultanément, empêchant les autres utilisateurs d'accéder à la lecture et à la mise à jour des transactions.

Niveau d'isolation de sérialisabilité

Il s'agit du niveau d'isolation des données le plus élevé et est considéré comme le niveau le plus strict. Il isole les multiples transactions exécutées simultanément et les exécute efficacement comme si elles étaient exécutées en série. Il empêche également les incohérences de la base de données.

Sans ces niveaux en place, des incidents de base de données incohérents tels que des lectures sales, des lectures non répétables, des lectures fantômes et bien d'autres peuvent être rencontrés. Avec cela, passons au dernier point sur la durabilité de la base de données et discutons-en en détail.

Qu'est-ce que le principe de durabilité de la base de données ?

Que signifie-t-il lorsque nous décrivons une base de données comme durable et comment garantir la durabilité d'une base de données ? La durabilité, comme son nom l'indique, est un principe qui garantit que les bases de données ont un haut niveau d'immortalité.

Quels que soient les résultats adverses que le système de gestion de base de données pourrait rencontrer, tels que des pannes et des plantages, il ne devrait y avoir aucune perte d'informations de la base de données.

Comment les bases de données essaient-elles d'atteindre cet objectif ? La base de données crée un journal transactionnel qui contient les données enregistrées avant qu'une nouvelle opération ne soit exécutée. En cas de l'un de ces événements adverses, le journal transactionnel sert de magasin de sauvegarde, garantissant que les informations de la base de données sont bien préservées jusqu'au point avant que l'opération ne se produise, atténuant ainsi les violations de données et les pertes.

Nous mettrons également en lumière d'autres pratiques utiles pour les opérations de base de données qui peuvent également être mises en œuvre.

Autres meilleures pratiques pour les opérations de base de données

Le principe BASE, qui est plus adapté aux bases de données NoSQL telles que MongoDB, Redis et Cassandra, et ainsi de suite. Il implique qu'une base de données doit être :

• Disponible de base
• Exister dans un état souple
• Et être éventuellement cohérente.

Disponible de base

Cela implique que la base de données priorise la disponibilité des opérations de base de données par rapport à la cohérence et à la concourance. Cela est assez applicable aux systèmes distribués qui reposent sur un haut niveau d'efficacité pour fonctionner efficacement.

État souple

Cela garantit une flexibilité facile de la base de données, permettant un redimensionnement, des opérations et une concourance accrue pour des performances optimales de la base de données à tout moment. Cela permet aux données de maintenir leur résilience.

Éventuellement cohérente

Cela implique que, quelle que soit la manière dont les transactions sont exécutées dans les séquences, elle atteint finalement une cohérence efficace. Cela est réalisé par la résolution des conflits et la réconciliation. Cela contribue finalement à la construction d'un système de données résilient.

Conclusion

Avec cela, nous arrivons à la fin du tutoriel. Nous espérons que vous avez appris l'essentiel sur l'optimisation des opérations de base de données et leur efficacité en utilisant le principe ACID et d'autres meilleures pratiques disponibles.

N'hésitez pas à laisser des commentaires et des questions dans la boîte ci-dessous, et consultez également mes autres articles ici. Jusqu'à la prochaine fois, continuez à coder !