آموزش سیستم مدیریت پایگاه داده - بررسی اجمالی

پایگاه داده مجموعه‌ای از داده‌های مرتبط است و داده‌ها مجموعه‌ای از حقایق و ارقام هستند که می‌توانند برای تولید اطلاعات پردازش شوند.

بیشتر داده‌ها حقایق قابل ثبت را نمایش می‌دهند. داده‌ها در تولید اطلاعات که بر اساس حقایق است، کمک می‌کنند. به عنوان مثال، اگر داده‌هایی درباره نمراتی که توسط همه دانش‌آموزان به دست آمده است داشته باشیم، می‌توانیم درباره نمره‌های برتر و میانگین نمرات استنتاج بگیریم.

یک سیستم مدیریت پایگاه داده (DBMS) داده‌ها را به گونه‌ای ذخیره می‌کند که بازیابی، تغییر و تولید اطلاعات آسانتر می‌شود.

ویژگی‌ها

سنتی‌ترین روش سازماندهی داده‌ها در فرمت‌های فایل بود. DBMS در آن زمان یک مفهوم جدید بود و تمام تحقیقات برای برطرف کردن نقایص در سبک سنتی مدیریت داده انجام شد. یک DBMS مدرن دارای ویژگی‌های زیر است:

• موجودیت دنیای واقعی − یک DBMS مدرن واقع‌گرا تر است و از موجودیت‌های دنیای واقعی برای طراحی معماری خود استفاده می‌کند. همچنین از رفتار و ویژگی‌ها نیز استفاده می‌کند. به عنوان مثال، یک پایگاه داده مدرسه ممکن است از دانش‌آموزان به عنوان یک موجودیت و سن آن‌ها به عنوان یک ویژگی استفاده کند.

• جدول‌های مبتنی بر روابط − DBMS به اجازه می‌دهد که موجودیت‌ها و روابط بین آن‌ها جداولی را تشکیل دهند. یک کاربر می‌تواند با نگاه کردن به نام‌های جداول، معماری یک پایگاه داده را درک کند.

• جدا سازی داده و برنامه − یک سیستم پایگاه داده کاملاً متفاوت از داده‌های خود است. یک پایگاه داده یک موجود فعال است، در حالی که داده‌ها گفته می‌شوند که بی‌فعال هستند و روی آن کار می‌کند و سازماندهی می‌شود. DBMS همچنین متادیتا را ذخیره می‌کند که داده‌هایی درباره داده‌ها است تا فرآیند خود را آسانتر کند.

• حذف تکراری کمتر − DBMS قوانین نرمال‌سازی را که یک رابطه را زمانی که هریک از ویژگی‌های آن دارای تکراری در مقادیر هستند، تقسیم می‌کند رعایت می‌کند. نرمال‌سازی فرآیندی ریاضیاتی و علمی است که تکرار داده‌ها را کاهش می‌دهد.

• سازگاری − سازگاری یک حالت است که هر رابطه در یک پایگاه داده سازگار باقی می‌ماند. روش‌ها و تکنیک‌هایی وجود دارند که می‌توانند تلاش برای باقی گذاشتن پایگاه داده در حالت ناسازگار را تشخیص دهند. یک DBMS می‌تواند سازگاری بیشتری را در مقایسه با اشکال قبلی برنامه‌های ذخیره‌سازی داده مانند سیستم‌های پردازش فایل ارائه دهد.

• زبان پرس و جو − DBMS به زبان پرس و جو مجهز است که باعث می‌شود بازیابی و تغییر داده‌ها کارآمدتر شود. یک کاربر می‌تواند تعدادی و متنوعی از گزینه‌های فیلترینگ را برای بازیابی یک مجموعه داده اعمال کند. در گذشته، این امکان وجود نداشت که زمانی که از سیستم‌های پردازش فایل استفاده می‌شد، انجام شود.

• ویژگی‌های ACID − DBMS اصول Atomicity (اتمیت)، Consistency (سازگاری)، Isolation (بازگرداندن) و Durability (دوام) (مخفف به طور معمول ACID نامیده می‌شوند) را دنبال می‌کند. این اصول بر روی تراکنش‌ها که داده‌ها را در یک پایگاه داده تغییر می‌دهند، اعمال می‌شوند. ویژگی‌های ACID به پایگاه داده در محیط‌های چندتراکنشی و در صورت بروز خطا کمک می‌کنند تا سالم باقی بماند.

• دسترسی چندکاربره و همزمان − DBMS محیط چندکاربره را پشتیبانی می‌کند و به آن‌ها اجازه می‌دهد تا به صورت همزمان به داده‌ها دسترسی و آن‌ها را تغییر دهند. با این حال، محدودیت‌هایی بر روی تراکنش‌ها وجود دارد هنگامی که کاربران سعی می‌کنند با یک آیتم داده مشترک برخورد کنند، اما کاربران همیشه از وجود آن‌ها غافل هستند.

• نمای‌های چندگانه − DBMS برای کاربران مختلف نمای‌های متعددی ارائه می‌دهد. یک کاربر که در دپارتمان فروش کار می‌کند، نمایی متفاوت از پایگاه داده نسبت به یک شخصی که در دپارتمان تولید کار می‌کند، خواهد داشت. این ویژگی به کاربران امکان می‌دهد نمایی تمرکز شده از پایگاه داده را براساس نیازهای خود داشته باشند.

• امنیت − ویژگی‌هایی مانند نمای‌های چندگانه به میزانی امنیت را ارائه می‌دهند که کاربران قادر به دسترسی به داده‌های کاربران و دپارتمان‌های دیگر نیستند. DBMS روش‌هایی را برای تحمیل محدودیت‌ها در هنگام ورود داده به پایگاه داده و بازیابی آن در مراحل بعدی ارائه می‌دهد. DBMS ویژگی‌های امنیتی متفاوتی را ارائه می‌دهد که به چند کاربر امکان می‌دهد نمایی متفاوت با ویژگی‌های متفاوت داشته باشند. به عنوان مثال، یک کاربر در دپارتمان فروش نمی‌تواند داده‌های متعلق به دپارتمان خرید را مشاهده کند. علاوه بر این، همچنین می‌توان مدیریت کرد که چه میزان از داده‌های دپارتمان فروش به کاربر نشان داده شود. از آنجا که یک DBMS مانند سیستم‌های فایل سنتی روی دیسک ذخیره نمی‌شود، بسیار سخت برای افراد خبیث برای شکستن کد است.

بله، موجودیت دنیای واقعی، جدول‌های مبتنی بر روابط، جدا سازی داده و برنامه، حذف تکراری کمتر، سازگاری، زبان پرس و جو، ویژگی‌های ACID، دسترسی چندکاربره و همزمان، نمای‌های چندگانه و امنیت، همگی ویژگی‌هایی هستند که در یک سیستم مدیریت پایگاه داده مدرن (DBMS) موجود است. DBMS، با استفاده از موجودیت‌های دنیای واقعی و ویژگی‌های آن‌ها، معماری خود را طراحی می‌کند. به عنوان مثال، در یک پایگاه داده مدرسه، دانش‌آموزان می‌توانند به عنوان موجودیت و سن آن‌ها به عنوان یک ویژگی استفاده شوند. DBMS از جداول مبتنی بر روابط برای نمایش موجودیت‌ها و روابط بین آن‌ها استفاده می‌کند. این جداول، معماری پایگاه داده را قابل فهم می‌کنند و به کاربران اجازه می‌دهند با نگاه کردن به نام‌های جداول، ساختار پایگاه داده را درک کنند. یکی از ویژگی‌های مهم DBMS، جداسازی داده و برنامه است. پایگاه داده به عنوان یک موجود فعال عمل می‌کند و داده‌ها را سازماندهی می‌دهد، در حالی که داده‌ها به عنوان موجودیت‌های غیرفعال تلقی می‌شوند. همچنین، DBMS متادیتا را ذخیره می‌کند که اطلاعاتی درباره داده‌ها را در خود نگه می‌دارد و به فرآیند مدیریت داده کمک می‌کند. DBMS قوانین نرمال‌سازی را رعایت می‌کند تا تکرار داده‌ها را کاهش دهد. این فرآیند ریاضیاتی و علمی باعث می‌شود رابطه‌ها در پایگاه داده بهینه‌تر و خطاهای تکراری کاهش یابند. سازگاری یک ویژگی مهم است که در DBMS وجود دارد. DBMS تلاش می‌کند تا هر رابطه در پایگاه داده را در حالت سازگار نگه دارد و روش‌ها و تکنیک‌هایی وجود دارند که مشکلات ناسازگاری را شناسایی می‌کنند. زبان پرس و جو یک ویژگی قدرتمند در DBMS است که باعث می‌شود عملیات بازیابی و تغییر داده‌ها بهبود یابد. کاربران می‌توانند با استفاده از زبان پرس و جو، گزینه‌های متنوعی را برای فیلترینگ و بازیابی داده‌ها اعمال کنند. در مقابل، در سیستم‌های پردازش فایل این امکان وجود نداشت. ویژگی‌های ACID نیز در DBMS اعمال می‌شوند. این اصول شامل اتمیت (atomicity)، سازگاری (consistency)، بازگرداندن (isolation) و دوام (durability) هستند. این اصول بر روی تراکنش‌ها اعمال می‌شوند و به پایگاه داده در محیط‌های چندتراکنشی کمک می‌کنند تا در صورت بروز خطا سالم باقی بماند. DBMS امکان دسترسی چندکاربره و همزمان را فراهم می‌کند. این به کاربران اجازه می‌دهد به صورت همزمان به داده‌ها دسترسی داشته باشند و آن‌ها را تغییر دهند. با این حال، محدودیت‌هایی بر روی تراکنش‌ها در مواقعی که کاربران با یک آیتم داده مشترک برخورد می‌کنند وجود دارد. DBMS قابلیت ارائه نمای‌های چندگانه را دارد. این به کاربران امکان می‌دهد نمایی متفاوت از پایگاه داده را براساس نیازهای خود داشته باشند. به عنوان مثال، کاربران در دپارتمان‌های مختلف می‌توانند نمایی متفاوت از پایگاه داده را مشاهده کنند. همچنین، امنیت یکی دیگر از ویژگی‌های مهم DBMS است. DBMS روش‌ها و تکنیک‌هایی را برای اعمال محدودیت‌ها و کنترل دسترسی به داده‌ها ارائه می‌دهد. با استفاده از این ویژگی‌ها، کاربران مجوزهای دسترسی متفاوتی به داده‌ها دارند و امکان دسترسی به داده‌های کاربران و دپارتمان‌های دیگر را ندارند.