Bancos de dados relacionais: O que são e como funcionam

Os bancos de dados relacionais são um dos modelos de banco de dados mais usados no mundo, projetados para armazenar e gerenciar dados estruturados com eficiência. Eles organizam os dados em tabelas, facilitando a recuperação, a atualização e a manipulação de informações por meio da Linguagem de Consulta Estruturada (SQL). Os bancos de dados relacionais são essenciais para empresas, sites e aplicativos que exigem gerenciamento de dados complexos e alto desempenho.

Neste artigo, exploraremos o que são bancos de dados relacionais, como eles funcionam e seus principais recursos e vantagens.

O que é um banco de dados relacional?

Um banco de dados relacional é um tipo de banco de dados que organiza os dados em tabelas estruturadas (também chamadas de relações) compostas de linhas e colunas. Cada tabela contém dados sobre um tipo específico de entidade, como clientes, produtos ou pedidos. Essas tabelas são vinculadas por relações, permitindo que o banco de dados recupere e organize com eficiência as informações relacionadas.

Por exemplo, em um banco de dados relacional para uma loja on-line:

• Uma tabela pode armazenar informações sobre os clientes (por exemplo, ID do cliente, nome, endereço).
• Outra tabela pode armazenar pedidos (por exemplo, ID do pedido, ID do cliente, ID do produto, data do pedido).

O ID do cliente nas tabelas de clientes e de pedidos permite que o banco de dados relacione as informações do cliente aos pedidos correspondentes.

Conceitos-chave dos bancos de dados relacionais

Vários conceitos fundamentais definem a estrutura e a funcionalidade dos bancos de dados relacionais:

1. Tabelas

Um banco de dados relacional consiste em várias tabelas, em que cada tabela representa uma entidade específica (como usuários, produtos ou transações). Cada tabela consiste em colunas (campos) e linhas (registros).

• Colunas: Definem os tipos de dados armazenados (por exemplo, nome, idade, e-mail).
• Linhas: Contêm registros individuais com valores para cada coluna.

2. Chaves primárias

Uma chave primária é um identificador exclusivo para cada registro em uma tabela. Isso garante que não haja duas linhas com o mesmo valor de chave primária. A chave primária é essencial para identificar os registros de forma exclusiva.

Exemplo:

• Em uma tabela de clientes, o ID do cliente pode ser a chave primária, garantindo que cada cliente seja identificado de forma exclusiva.

3. Chaves estrangeiras

Uma chave estrangeira é um campo em uma tabela que se vincula à chave primária em outra tabela. As chaves estrangeiras estabelecem relações entre tabelas, permitindo que o banco de dados conecte dados relacionados.

Exemplo:

• Em uma tabela de pedidos, o ID do cliente poderia ser uma chave estrangeira vinculada à chave primária (ID do cliente) na tabela de clientes.

4. Relacionamentos

Os bancos de dados relacionais recebem esse nome devido aos relacionamentos que gerenciam entre diferentes tabelas. Há vários tipos de relacionamentos:

• Um para um: um registro em uma tabela corresponde a um registro em outra tabela.
• Um para muitos: Um registro em uma tabela está relacionado a muitos registros em outra tabela (por exemplo, um cliente pode fazer muitos pedidos).
• Muitos para muitos: Muitos registros em uma tabela correspondem a muitos registros em outra tabela (por exemplo, muitos produtos podem fazer parte de muitos pedidos).

5. SQL (Structured Query Language, Linguagem de Consulta Estruturada)

SQL é a linguagem padrão usada para interagir com bancos de dados relacionais. Ela é usada para consultar, inserir, atualizar e excluir dados. O SQL fornece comandos poderosos para recuperar dados de várias tabelas de uma só vez, permitindo tarefas complexas de gerenciamento de dados.

Exemplo de uma consulta SQL simples:

Essa consulta recupera todas as informações sobre o cliente com o ID de cliente 1.

Como funcionam os bancos de dados relacionais

Os bancos de dados relacionais armazenam dados de uma forma que garante eficiência, consistência e escalabilidade. Veja a seguir como eles funcionam:

1. Entrada de dados Os dados são inseridos nas tabelas, manualmente ou por meio de aplicativos, e armazenados em linhas. Cada linha representa um registro exclusivo, e cada coluna corresponde a um atributo específico do registro (por exemplo, nome, data de nascimento).
2. Relacionamentos de dados Os relacionamentos entre tabelas são estabelecidos usando chaves primárias e estrangeiras. Esses relacionamentos permitem que os dados de diferentes tabelas sejam vinculados, criando uma rede de informações interconectadas.
3. Recuperação de dados As consultas SQL são usadas para recuperar dados com base em condições específicas. As consultas podem ser simples (por exemplo, recuperar todos os registros de uma tabela) ou complexas (por exemplo, unir várias tabelas com base em relacionamentos de chave estrangeira).
4. Integridade dos dados Os bancos de dados relacionais garantem a integridade dos dados por meio de regras, restrições e relacionamentos. Por exemplo, se você tentar excluir um registro de cliente, o banco de dados poderá impedi-lo de fazê-lo se o cliente tiver registros de pedidos relacionados, garantindo que não haja dados órfãos.

Vantagens dos bancos de dados relacionais

Os bancos de dados relacionais são populares devido a várias vantagens importantes:

1. Precisão e integridade dos dados

Os bancos de dados relacionais reforçam a integridade dos dados por meio de relacionamentos de chave primária e estrangeira, garantindo que os dados sejam sempre precisos e consistentes. As restrições, como NOT NULL ou UNIQUE, garantem que dados inválidos não possam ser inseridos.

2. Facilidade de uso

O SQL oferece uma maneira simples e eficiente de interagir com o banco de dados. Até mesmo consultas complexas podem ser escritas com relativa facilidade, permitindo que os usuários recuperem e manipulem dados com eficiência.

3. Escalabilidade

Os bancos de dados relacionais podem lidar com grandes quantidades de dados e relacionamentos complexos. Os modernos sistemas de gerenciamento de bancos de dados relacionais (RDBMS) são projetados para escalonar verticalmente (atualizando o hardware) ou horizontalmente (adicionando mais servidores).

4. Flexibilidade na recuperação de dados

Os bancos de dados relacionais são altamente flexíveis quando se trata de consultar dados. Você pode recuperar informações de várias tabelas ao mesmo tempo, unir dados relacionados, filtrar resultados e agregar dados (por exemplo, calcular médias ou somas) com facilidade.

5. Gerenciamento de transações

Os bancos de dados relacionais são compatíveis com as propriedades ACID (Atomicidade, Consistência, Isolamento, Durabilidade), que garantem que todas as transações (por exemplo, atualizações, exclusões) sejam concluídas totalmente ou não sejam concluídas. Isso protege a integridade dos dados e garante a confiabilidade.

Sistemas populares de gerenciamento de bancos de dados relacionais (RDBMS)

Há vários sistemas de gerenciamento de bancos de dados relacionais (RDBMS) amplamente usados em diferentes setores. Alguns dos mais populares incluem:

1. MySQL

O MySQL é um dos mais populares sistemas de banco de dados relacional de código aberto. Ele é amplamente usado para aplicativos da Web e alimenta muitos sites e aplicativos, inclusive o WordPress e o Facebook.

2. PostgreSQL

O PostgreSQL é um RDBMS avançado de código aberto conhecido por seu foco em conformidade com padrões, extensibilidade e desempenho. Ele oferece suporte a recursos avançados, como o armazenamento JSON, o que o torna versátil para aplicativos modernos.

3. Microsoft SQL Server

O Microsoft SQL Server é um RDBMS robusto desenvolvido pela Microsoft. Ele é comumente usado em grandes empresas e oferece suporte a uma ampla gama de aplicativos, desde pequenos bancos de dados até data warehouses de grande escala.

4. Banco de dados Oracle

O Oracle é um RDBMS comercial que oferece alta escalabilidade e recursos avançados, o que o torna popular em grandes corporações e empresas com necessidades complexas de dados.

5. SQLite

O SQLite é um sistema de banco de dados relacional leve, baseado em arquivos, comumente usado em aplicativos móveis, sistemas incorporados e software de pequena escala.

Casos de uso de bancos de dados relacionais

Os bancos de dados relacionais são usados em uma ampla gama de aplicações, desde projetos de pequena escala até sistemas de nível empresarial. Os casos de uso comuns incluem:

• Comércio eletrônico: Armazenamento de dados de clientes, estoques de produtos e informações de pedidos.
• Bancos: Gerenciamento de contas de clientes, transações e registros financeiros.
• Saúde: Manter o controle de registros de pacientes, consultas e histórico médico.
• Enterprise Resource Planning (ERP): gerenciamento de dados organizacionais, como registros de funcionários, finanças e inventário.
• Sistemas de gerenciamento de conteúdo (CMS): plataformas de alimentação como o WordPress, em que artigos, dados de usuários e comentários são gerenciados em um banco de dados relacional.

Conclusão

Os bancos de dados relacionais são uma solução poderosa e flexível para gerenciar dados estruturados em uma variedade de casos de uso. Ao organizar os dados em tabelas e aproveitar as relações entre elas, os bancos de dados relacionais garantem a precisão, a consistência e a escalabilidade dos dados. Com o suporte do SQL, os usuários podem facilmente recuperar, manipular e gerenciar dados, o que torna os bancos de dados relacionais uma ferramenta essencial para empresas e aplicativos modernos. Seja no desenvolvimento de um aplicativo da Web, no gerenciamento de registros de clientes ou na criação de um software corporativo, os bancos de dados relacionais fornecem a base para um gerenciamento de dados eficiente e confiável.