DBMS（データベース管理システム）とは何ですか？
フィオナ・ブラウン
⚡ スマートサマリー
データベース管理システム（DBMS）は、構造化データを保存、取得、管理する専用ソフトウェアであり、セキュリティ、データの整合性、および複数ユーザーによる同時アクセス制御を徹底します。DBMSプラットフォームは、冗長性を削減し、アクセスを一元化し、銀行、航空会社、大学、製造業など、あらゆる分野のミッションクリティカルな業務を支えます。
DBMS とは
データベース管理システム (DBMS) DBMSは、適切なセキュリティ対策を適用しながらユーザーデータを保存および取得するためのソフトウェアです。データベースを操作する一連のプログラムで構成されています。DBMSはアプリケーションからのデータ要求を受け付け、オペレーティングシステムに特定のデータを提供するよう指示します。大規模システムでは、DBMSはユーザーやその他のサードパーティ製ソフトウェアがデータを効率的に保存および取得するのに役立ちます。
DBMS を使用すると、ユーザーは要件に応じて独自のデータベースを作成できます。 「DBMS」という用語には、 データベース また、他のアプリケーションプログラムにも対応しています。データとソフトウェアアプリケーション間のインターフェースを提供することで、エンドユーザーは基盤となるストレージの複雑さを意識することなく利用できます。
DBMSの例
その定義を具体的に理解するために、DBMSが実際の現場でどのように機能するかを考えてみましょう。
大学のデータベースの簡単な例を見てみましょう。このデータベースは、大学環境における学生、コース、成績に関する情報を保持しています。データベースは5つのファイルで構成されています。
- 学生ファイルには、各学生のデータが格納されています。
- COURSEファイルには、各コースに関するデータが含まれています。
- SECTIONファイルには、特定のコース内のセクションに関する情報が格納されます。
- GRADEファイルには、学生が各セクションで取得した成績が保存されます。
- TUTOR ファイルには、各教授に関する情報が含まれています。
このDBMSを定義するには：
- 各レコードに保存されるさまざまなタイプのデータ要素を定義することにより、各ファイルのレコードの構造を指定する必要があります。
- コーディング スキームを使用してデータ項目の値を表すこともできます。
- 基本的に、データベースには5つのテーブルがあり、各テーブル間には関係性を維持するための外部キーが定義されます。
DBMSの特徴
基本的なストレージ機能に加え、DBMSは通常のファイルシステムとは異なる豊富な特性を備えています。以下に、データベース管理システムの主な特徴を示します。
- セキュリティを確保し、冗長性を排除します。
- データ辞書を介したデータベースシステムの自己記述性。
- プログラムとデータアブソリュート間の絶縁tracる。
- 異なるユーザーロールに対応した、データの複数の表示方法のサポート。
- データ共有と複数ユーザーによるトランザクション処理。
- エンティティとそれらの間の関係をテーブルとして構成することを可能にする。
- ACID の概念に従います (Atom氷性、一貫性、分離性、耐久性)。
- ユーザーがデータに並行してアクセスし、操作できるマルチユーザー環境をサポートします。
DBMS とフラット ファイルの比較
特性が明確になったところで、DBMSとよりシンプルなフラットファイル方式との比較を見てみましょう。以下の表は、DBMSとフラットファイルシステムの主な違いをまとめたものです。
| DBMS | フラットファイル管理システム |
|---|---|
| マルチユーザーアクセス | 複数ユーザーによるアクセスには対応していません |
| 中小企業から大企業まで、あらゆる規模の企業のニーズを満たすように設計されています。 | 小規模システムに限定される |
| 冗長性を排除し、データの整合性を確保します。 | 冗長性と整合性の問題 |
| 初期費用は高いが、長期的に見ると総所有コストは低い。 | 初期費用が安い |
| 複雑なトランザクションを簡単に実装できる | 複雑なトランザクションはサポートされていません |
| バックアップおよびリカバリ制御をサポートします | バックアップとリカバリ機能が限定的またはまったくない |
DBMSの利点
上記の比較は、企業がDBMSプラットフォームに投資する理由を説明しています。DBMSを使用する主な利点は以下のとおりです。
- DBMSは、データの保存と取得のためのさまざまな手法を提供する。
- DBMSは、同じデータを使用する複数のアプリケーションのニーズのバランスを取るための効率的な処理ツールとして機能します。
- データの統一管理手順。
- アプリケーション プログラマーは、データの表現や保存の詳細に触れることはありません。
- DBMS は、さまざまな強力な機能を使用して、データを効率的に保存および取得します。
- データの完全性とセキュリティを提供します。
- DBMSは、データへの不正アクセスに対する高度な保護を実現するために、整合性制約を適用します。
- DBMSは、ユーザーがデータ競合を起こすことなく安全に操作できるように、データへの同時アクセスをスケジュールします。
- 再利用可能なクエリインターフェースにより、アプリケーション開発時間を短縮。
DBMSのデメリット
DBMSには多くの利点がある一方で、導入前に考慮すべきいくつかの制約事項も存在する。
- DBMSのハードウェアとソフトウェアのコストは非常に高く、組織の予算を増加させる要因となります。
- ほとんどのデータベース管理システムは複雑であることが多いため、DBMS を使用するにはユーザーをトレーニングする必要があります。
- 組織によっては、すべてのデータが XNUMX つのデータベースに統合されているため、電気的な故障や記憶媒体の破損によりデータベースが破損する可能性があります。
- 複数のユーザーが同時に同じプログラムを使用すると、ロック管理が不十分な場合、データ損失につながることがあります。
- DBMSは、高度な科学計算や工学計算には最適化されていません。
DBMSの種類
DBMSプラットフォームはすべて同じではありません。内部でのデータの構成方法や関連付け方法によって違いがあります。主要なDBMSカテゴリの概要については、以下の図を参照してください。
データベース管理システムの主な4つの種類は以下のとおりです。
- 階層型データベース
- ネットワークデータベース
- リレーショナルデータベース
- オブジェクト指向データベース
階層型 DBMS
階層型データベースでは、データはツリー状の構造で整理されます。データは階層的に（トップダウンまたはボトムアップで）格納され、親子関係を用いて表現されます。親は複数の子を持つことができますが、子は親を1つしか持ちません。
ネットワークモデル
ネットワークデータベースモデルでは、各子エンティティが複数の親エンティティを持つことができます。これにより、注文と部品の多対多関係など、より複雑な関係をモデル化する必要性に対応できます。このモデルでは、エンティティはグラフとして構成され、複数のパスからアクセスできます。
関係モデル
リレーショナルDBMSは、そのシンプルさから最も広く使用されているDBMSモデルです。このモデルは、テーブルの行と列にデータを整理し、冗長性を排除するためにテーブルを正規化することに基づいています。リレーショナルデータベースは、以下の方法で操作されます。 SQL.
オブジェクト指向モデル
オブジェクト指向モデルでは、データはオブジェクトの形で格納されます。この構造はクラスと呼ばれ、クラス内にデータが表示されます。データベースは、データメンバーの値と関連する操作の両方を格納するオブジェクトの集合として定義されます。
DBMSシステムを使用しない場合
DBMSは強力な機能を提供するものの、あらゆる状況に適しているわけではない。
- DBMSを運用するための予算や専門知識がない場合は、Excel、CSV、フラットファイルなどの軽量な選択肢で十分な場合もあります。
- Web 2.0 アプリケーションや非構造化データには、 いいえSQL DBMS 解決策ではなく、別の方法を提案する。
DBMSの利用者
DBMSが導入されると、毎日複数の役割のユーザーがDBMSとやり取りするようになります。以下の表は、DBMSユーザーのさまざまなカテゴリを示しています。
| ユーザーカテゴリー | 仕事 |
|---|---|
| アプリケーションプログラマー | 様々なプログラミング言語を用いて、データベースと連携するプログラムを作成する。 |
| データベース管理者（DBA） | セキュリティおよびバックアップを含む、DBMSシステム全体の管理を担当する。 |
| 利用者 | データベースとやり取りして、データの取得、更新、削除などの操作を実行します。 |
DBMSの応用
日常的な銀行業務からグローバルな物流まで、DBMSプラットフォームは幅広い業界を支えています。以下に、代表的なデータベースシステムアプリケーションをご紹介します。
| 分類 | DBMSの利用 |
|---|---|
| バンキング | お客様の情報、口座活動、支払い、預金、ローンなどのため。 |
| 航空会社 | ご予約やスケジュールのご案内。 |
| 大学 | 学生情報、履修登録、大学、成績など。 |
| テレコミュニケーション | 通話記録、月々の請求書、残高を管理するため。 |
| ファイナンス | 株式や債券などの金融商品の株式、販売、購入に関する情報の保管に。 |
| 営業 | 顧客情報、製品情報、販売情報を保管するためのものです。 |
| 製造業 | サプライチェーンを管理するために、 trac商品の生産状況を把握し、倉庫内の在庫状況を監視する。 |
| 人事管理 | 従業員、給与、給与計算、控除、給与明細書の発行に関する情報については、こちらをご覧ください。 |
人気の DBMS ソフトウェア
現在、市場には複数の商用およびオープンソースのDBMSプラットフォームが主流を占めています。以下に、代表的なDBMSシステムをいくつか挙げます。
- MySQL
- Microsoft アクセス
- Oracle Database
- PostgreSQL
- dBASE
- FoxPro
- SQLite
- IBM Db2
- LibreOffice ベース（Base）
- MariaDB
- Microsoft SQLサーバー
AIはDBMSをどのように変革しているのか
上記の従来型プラットフォームを基盤として、AIは現在再編成されています。ping データベースの動作原理。最新のDBMS製品には機械学習が組み込まれており、クエリ最適化の自動化、ボトルネックの予測、リアルタイムでの異常検出が可能になっています。 Oracle 自律型データベースは、AIを活用して自己チューニング、自動インデックス作成、ダウンタイムなしのパッチ適用を実現します。また、自然言語処理により、技術的な知識のないユーザーでもSQL文を書く代わりに平易な英語でデータベースにクエリを実行できます。その結果、管理者は反復的なチューニング作業に費やす時間を減らし、アーキテクチャ、ガバナンス、パフォーマンス計画により多くの時間を割くことができます。
DBMSの歴史
DBMSの起源を理解することは、今日のシステムを理解する上で有益な背景知識となります。以下に、DBMSの歴史における重要な出来事を挙げます。
- 1960年 – チャールズ・バッハマンが最初のDBMSシステムである統合データストア（IDS）を設計した。
- 1966 年 IBM アポロ宇宙計画のための情報管理システム（IMS）を開発した。
- 1970年 – エドガー・F・コッドは、関係モデルを紹介する画期的な論文を発表した。
- 1976年 – ピーター・チェンがエンティティ関係モデル（ERモデルとも呼ばれる）を提唱し、定義した。
- 1980 - 関係モデル 広く受け入れられるデータベースコンポーネントとなった。
- 1985年 – オブジェクト指向DBMSシステムの開発が始まった。
- 1990年代 – リレーショナルDBMSへのオブジェクト指向の導入。
- 1992 年 Microsoft パーソナルDBMSであるMS Accessを出荷し、他のパーソナルDBMS製品を駆逐した。
- 1995年 – 最初のインターネットデータベースアプリケーションが登場。
- 1997年 – XMLがデータベース処理に適用される。多くのベンダーがDBMS製品にXMLを統合し始めた。
