ما هي قاعدة البيانات؟ تعريفها وأنواعها

ما هي البيانات؟

بعبارات بسيطة ، البيانات هي حقائق تتعلق بموضوع معين. اسمك، عمرك، طولك، ووزنك كلها بيانات عنك. الصور، والملفات، وملفات PDF تُعتبر أيضاً بيانات لأن كل منها يحمل معلومات يمكن تخزينها ومعالجتها.

ما هي قاعدة البيانات؟

A قاعدة بيانات هي مجموعة منهجية من البيانات. تدعم قواعد البيانات التخزين الإلكتروني للبيانات واسترجاعها ومعالجتها، مما يجعل إدارة البيانات سهلة على نطاق واسع.

لنأخذ بعض الأمثلة المألوفة. يستخدم دليل الهاتف الإلكتروني قاعدة بيانات لتخزين الأشخاص وأرقام هواتفهم ومعلومات الاتصال. وتستخدم شركة الكهرباء قاعدة بيانات لإدارة الفواتير ومشاكل العملاء وسجل الأعطال. أما فيسبوك، فيخزن بيانات الأعضاء والصداقات والمنشورات والرسائل والإعلانات، وغير ذلك الكثير - كل ذلك موجود في قواعد بيانات. والنمط واحد في جميع القطاعات: تنظيم المعلومات بحيث يمكن للتطبيقات والأفراد الاستعلام عنها بسهولة وموثوقية.

أنواع قواعد البيانات

فيما يلي ملخص لأكثر أنواع قواعد البيانات شيوعاً. كل نوع منها مناسب لشكل بيانات وحجم عمل معينين.

قواعد البيانات الموزعة

تقوم قاعدة البيانات الموزعة بتوزيع البيانات على مواقع متعددة. يحتفظ كل موقع بجزء خاص به من البيانات، بينما يرى العملاء قاعدة بيانات منطقية واحدة. يُعد هذا النموذج شائعًا في التطبيقات العالمية التي تتطلب زمن استجابة منخفضًا وتوافرًا محليًا.

قواعد البيانات العلائقية

تخزن قاعدة البيانات العلائقية البيانات في جداول تتكون من صفوف وأعمدة، وتستخدم مفاتيح لربط جدول بآخر. وتُعرف غالبًا باسم نظام إدارة قواعد البيانات العلائقية (RDBMS)، وهي لا تزال الأكثر شيوعًا. DBMS العائلة في السوق. ومن الأمثلة على ذلك MySQL, Oracle Database, PostgreSQLو Microsoft SQL Server.

قواعد البيانات الكينونية

تخزن قواعد البيانات الموجهة للكائنات البيانات على شكل كائنات، يحمل كل منها سمات وأساليب تحدد العمليات المسموح بها على البيانات. وهي تتوافق بسلاسة مع لغات البرمجة الموجهة للكائنات، وتغني عن الحاجة إلى طبقة ORM.

قاعدة بيانات مركزية

تحتفظ قاعدة البيانات المركزية بكل سجل على خادم مركزي واحد. يتصل المستخدمون من مواقع متعددة بنفس المخزن، مما يبسط الإدارة ولكنه يجعل الخادم نقطة تنازع واحدة.

قواعد البيانات مفتوحة المصدر

تنشر قواعد البيانات مفتوحة المصدر شفرة المصدر الخاصة بها بموجب ترخيص متساهل بحيث يمكن لأي شخص استخدامها وتعديلها وإعادة توزيعها. MySQL, PostgreSQL, SQLite, MariaDBو MongoDB وهي أمثلة شائعة الاستخدام.

قواعد البيانات السحابية

قاعدة البيانات السحابية مُحسَّنة للبنية التحتية الافتراضية عند الطلب. تُقدَّم كخدمة مُدارة، وتُوسِّع نطاق التخزين والحوسبة بمرونة، وتوفر توافرًا عاليًا من خلال النسخ المتماثل المُدمج. ومن الأمثلة على ذلك: Amazon RDS ، Azure قاعدة بيانات SQL، و Google Cloud مفتاح البراغي.

مستودعات البيانات

A مستودع البيانات يعمل هذا النظام على مركزة البيانات التاريخية والتراكمية من مصادر متعددة لدعم اتخاذ القرارات وإعداد التقارير والتنبؤات. كما أنه يبسط عمليات التحليل من خلال تزويد المؤسسة بنسخة واحدة موثوقة من البيانات.

قواعد بيانات NoSQL

تتعامل قواعد بيانات NoSQL مع مجموعات بيانات ضخمة وغير منظمة في كثير من الأحيان، لا تتناسب مع الصفوف والأعمدة. وتُعالج مخازن المستندات، ومخازن القيم الرئيسية، ومخازن عائلات الأعمدة، ومخازن الرسوم البيانية أنماط وصول مختلفة، وتوفر قابلية توسع أفقي يصعب على قواعد البيانات العلائقية التقليدية تحقيقها.

قواعد بيانات الرسم البياني

تستخدم قاعدة بيانات الرسوم البيانية نظرية الرسوم البيانية - العقد والحواف - لتخزين العلاقات والاستعلام عنها مباشرةً. وهي مثالية لكشف الاحتيال، وأنظمة التوصية، وتحليل الشبكات الاجتماعية، حيث تُعدّ الروابط بين الكيانات بنفس أهمية الكيانات نفسها.

قواعد بيانات OLTP

تركز قواعد بيانات معالجة المعاملات عبر الإنترنت (OLTP) على المعاملات عالية الإنتاجية ومنخفضة زمن الاستجابة في بيئات متعددة المستخدمين. وهي تضمن خصائص ACID، ومُحسَّنة للعديد من عمليات القراءة والكتابة الصغيرة التي تُشغِّل الأنظمة التشغيلية مثل نقاط البيع والتطبيقات المصرفية.

قاعدة بيانات شخصية

تقوم قاعدة البيانات الشخصية بتخزين البيانات على جهاز كمبيوتر واحد لمستخدم واحد أو فريق صغير. Microsoft الوصول و SQLite هي أمثلة نموذجية.

قاعدة بيانات متعددة الوسائط

تدعم قاعدة البيانات متعددة الأنماط نماذج بيانات متعددة - على سبيل المثال، المستند، والرسم البياني، والمفتاح والقيمة - داخل محرك واحد. ArangoDB و Microsoft Azure تُعد قاعدة بيانات Cosmos DB من الخيارات الشائعة متعددة الوسائط.

قاعدة بيانات الوثيقة/JSON

في قاعدة البيانات الموجهة نحو المستندات، يمثل كل سجل مستندًا قائمًا بذاته، وعادةً ما يكون بتنسيق JSON أو BSON أو XML. يمكن لمستند واحد أن يحتوي على بيانات متداخلة غنية وحقول متنوعة، مما يجعل النموذج مرنًا للتطبيقات سريعة التطور. MongoDB وتُعد Couchbase من الأمثلة المعروفة.

قاعدة البيانات الهرمية

تستخدم قاعدة البيانات الهرمية بنية شجرية ذات علاقات بين الأصل والفرع. تمثل العقد السجلات، وتمثل الفروع الحقول. Windows سجل في Windows XP و IBM تُعد أنظمة إدارة المعلومات (IMS) أمثلة كلاسيكية لقواعد البيانات الهرمية.

قاعدة بيانات الشبكة

يدعم نظام إدارة قواعد البيانات الشبكي علاقات متعددة الأطراف بين السجلات، مما ينتج عنه هياكل أكثر تعقيدًا من النموذج الهرمي. يُعد خادم RDM مثالًا على نظام إدارة قواعد بيانات يُطبّق النموذج الشبكي.

مكونات قاعدة البيانات

مكونات قاعدة البيانات.

كل قاعدة بيانات مبنية من خمسة مكونات تعمل معًا:

أجهزة التبخير

تُمثل المكونات المادية الطبقة الفيزيائية - أجهزة الكمبيوتر، وأجهزة الإدخال/الإخراج، ووسائط التخزين، والشبكات. وهي توفر الواجهة بين قاعدة البيانات وبقية العالم.

تطبيقات الكمبيوتر

يشمل البرنامج كل ما يدير ويتحكم في قاعدة البيانات: نظام إدارة قواعد البيانات نفسه، ونظام التشغيل، وبرامج الشبكة التي تسمح لعدة مستخدمين بمشاركة البيانات، والتطبيقات التي تقرأ وتكتب من خلال نظام إدارة قواعد البيانات.

البيانات

البيانات هي الحقائق الخام، والملاحظات، والأرقام، والرموز، والصور التي تخزنها قاعدة البيانات. البيانات الخام وحدها لا معنى لها؛ تقوم قاعدة البيانات بتنظيمها ومعالجتها لتحويلها إلى معلومات مفيدة.

الإجراءات

الإجراءات هي التعليمات والقواعد الموثقة التي تحكم كيفية تصميم قاعدة البيانات وتشغيلها وصيانتها. وهي توضح للمسؤولين والمستخدمين كيفية تشغيل النظام بشكل موثوق.

لغة الوصول إلى قاعدة البيانات

تتيح لغة الوصول إلى قواعد البيانات - وغالبًا ما تكون SQL - للمستخدمين والتطبيقات إمكانية إدراج البيانات وتحديثها وحذفها والاستعلام عنها. ويصدر المستخدمون أوامر محددة يقوم نظام إدارة قواعد البيانات بتحليلها وتخطيطها وتنفيذها على وحدة التخزين الأساسية.

ما هو نظام إدارة قواعد البيانات (DBMS)؟

A نظام إدارة قواعد البيانات (DBMS) هي طبقة البرمجيات التي تتيح للمستخدمين تعريف البيانات وتخزينها واسترجاعها وتحديثها وتأمينها. DBMS يقوم بتنسيق الوصول بين العديد من المستخدمين والتطبيقات، ويفرض سلامة البيانات، ويتحكم في من يمكنه رؤية أو تغيير ماذا.

تقنية إدارة قواعد البيانات ليست جديدة — تشارلز باخمان مخزن البيانات المتكامل (IDS)يُعتبر نظام إدارة قواعد البيانات (DBMS)، الذي تم بناؤه في شركة جنرال إلكتريك في أوائل الستينيات، أول نظام لإدارة قواعد البيانات. ومنذ ذلك الحين، تطور هذا المجال من خلال نماذج هرمية وشبكية وعلائقية وموجهة للكائنات ونماذج NoSQL، حيث يعالج كل منها الجيل التالي من أحمال العمل المتعلقة بالبيانات.

تاريخ أنظمة إدارة قواعد البيانات

المعالم الرئيسية أدناه tracتطور تكنولوجيا قواعد البيانات.

• 1960 — قام تشارلز باكمان بتصميم أول نظام إدارة قواعد البيانات (DBMS) في شركة جنرال إلكتريك.
• 1968 - IBM نظام إدارة معلومات السفن (IMS)، وهو أحد أقدم أنظمة إدارة قواعد البيانات الهرمية.
• 1970 — نشر إدغار إف. كود كتاب "نموذج علائقي للبيانات لبنوك البيانات المشتركة الكبيرة"، مقدماً النموذج العلائقي.
• 1976 — بيتر تشين يُضفي الطابع الرسمي على نموذج الكيان-العلاقة (ER).
• 1980 - ال نموذج علائقي يصبح نموذج قاعدة البيانات السائد ويتم توحيد لغة SQL.
• 1985 — يبدو أن أنظمة إدارة قواعد البيانات الموجهة للكائنات تتناسب مع صعود لغات البرمجة الموجهة للكائنات.
• 1990 — تظهر ميزات العلاقات بين الكائنات في أنظمة إدارة قواعد البيانات العلائقية السائدة.
• 1992 - Microsoft أصدر النسخة الأولى من Microsoft إمكانية الوصول إلى قواعد البيانات الشخصية.
• 1995 — بدأت تطبيقات الويب في دفع استخدام قواعد البيانات على نطاق الإنترنت.
• 1997 — يدخل XML إلى قواعد البيانات كتنسيق وكهدف للاستعلام.
• 2009 — مصطلح NoSQL يكتسب tracمع نمو مخازن المستندات، ومخازن القيم الرئيسية، ومخازن الرسوم البيانية بسرعة.
• 2010s وما بعدها — قواعد بيانات SQL السحابية الأصلية والموزعة (Aurora، Spanner، CockroachDB) يظهر.

مزايا نظم إدارة قواعد البيانات

يوفر نظام إدارة قواعد البيانات المُطبق بشكل جيد للمؤسسات العديد من الفوائد العملية:

• يوفر العديد من التقنيات لتخزين البيانات واسترجاعها بكفاءة.
• يوازن بين احتياجات التطبيقات المتعددة التي تتشارك نفس البيانات.
• يوفر إجراءات إدارية موحدة.
• يحمي مبرمجي التطبيقات من تفاصيل التخزين.
• يضمن سلامة البيانات وأمنها من خلال القيود والتحكم في الوصول.
• يُجدول الوصول المتزامن بحيث تنجح العمليات الصحيحة فقط.
• يقلل من وقت تطوير التطبيقات من خلال الخدمات القابلة لإعادة الاستخدام.

عيوب نظم إدارة قواعد البيانات

يحتوي نموذج نظام إدارة قواعد البيانات على مقايضات أيضًا:

• قد تكون تكاليف الأجهزة والبرامج باهظة.
• معظم الأنظمة معقدة، لذا يحتاج المستخدمون والمسؤولون إلى التدريب.
• يؤدي تركيز البيانات في قاعدة بيانات واحدة إلى خلق هدف ذي قيمة عالية للانقطاعات أو التلف أو الهجوم.
• يتطلب الوصول المتزامن تصميمًا دقيقًا لتجنب فقدان التحديثات وحالات الجمود.
• نظام إدارة قواعد البيانات ليس مصممًا لإجراء عمليات حسابية رقمية مكثفة؛ فالأدوات المتخصصة تتعامل مع هذا العبء بشكل أفضل.

الأسئلة الشائعة