آشنایی با پایگاه اطلاعات داده یا دیتابیس

اگر در دنیای IT تازه‌وارد هستید و می‌خواهید بدانید پایگاه اطلاعات داده یا دیتابیس ( Database ) چیست؟ پس باید با یک مثال ساده شروع کنیم. فرض کنید که با دوستان‌ یا اقوام هستید و میخواهید از یک فست فود، غذا سفارش دهید؟ معمولا چه کاری انجام میدهید؟‌ یا به سراغ اپلیکیشن های سفارش آنلاین غذا میروید، و یا بروشورهای تبلیغاتی فست فود ها می آورید و از حاضران میخواهید که غذای مورد نظرشان را انتخاب کنند. در واقع در این مثال، شما لیستی از فست فود هایی دارید که اطلاعاتی مثل اسم غذاها، قیمت آن‌ها و… در آن لیست درج شده است در این حالت میتوانیم به مجموعه بروشورهای تبلیغاتی شما، یک پایگاه داده یا Database از فست فود های اطرافتان بگوییم. اگر بخواهیم با زبان تخصصی دیتابیس Database را تعریف کنیم باید بگوییم: «پایگاه داده مجموعه‌ای از داده‌های ذخیره‌شده و ثابت است که به‌صورت یک سیستم، بر پایه‌ی یک ساختار مشخص و به شکل صوری (با حداقل افزونگی) تعریف شده است. یک سیستم کنترل متمرکز این مجموعه را مدیریت می‌کند و ممکن است یک یا چند کاربر به‌طور همزمان از این مجموعه‌ی اطلاعاتی استفاده کنند.» پرکاربرد ترین مدلی که امروزه بسیار استفاده می شود، مدل رابطه ای است که به طور عام به صورت زیر تعریف می شود : نمایش تمام اطلاعاتی که به فرم جداول مرتبط که هریک از سطر ها و ستونها تشکیل شده است(تعریف حقیقی آن در علم ریاضیات برسی می شود). در این مدل وابستگی ها به کمک مقادیر مشترک در بیش از یک جدول نشان داده می شود. مدل های دیگری مثل مدل سلسله مراتب و مدل شبکه ای به طور صریح تری ارتباط ها را نشان می دهند. در مباحث تخصصی تر اصطلاح دادگان یا پایگاه داده به صورت مجموعه ای از رکورد های مرتبط با هم تعریف می شود. بسیاری از حرفه ای ها مجموعه ای از داده هایی با خصوصیات یکسان به منظور ایجاد یک پایگاه داده ای یکتا استفاده می کنند. معمولا DBMS ها بر اساس مدل هایی که استفاده می کنند تقسیم بندی می شوند: ارتباطی،شی گرا، شبکه ای و امثال آن. مدل های داده ای به تعیین زبانهای دسترسی به پایگاه های داده علاقه مند هستند. بخش قابل توجهی از مهندسی DBMS مستقل از مدل های می باشد و به فاکتور هایی همچون اجرا، همزمانی،جامعیت و بازیافت از خطاهای سخت افزاری وابسطه است.در این سطح تفاوت های بسیاری بین محصولات وجود دارد. انواع مدل‌های پایگاه داده دیتابیس شامل اجزا و بخش‌های مختلفی است که وظیفه سازماندهی اطلاعات را بر عهده دارند. این اجزا شامل جداول، ستون‌ها، ردیف‌ها، فرمت‌ها و موجودیت هستند. در دیتابیس، داده‌ها در جداولی متشکل از ردیف‌ها و ستون‌ها ایجاد می‌شوند. بنابراین داده‌ها به آسانی بروزرسانی، گسترش و حذف می‌شوند. انواع مختلفی ازپایگاه‌های داده وجود دارد که بر اساس مدل‌ها و چیدمان اطلاعاتی که استفاده می‌کنند، تقسیم‌بندی می‌شوند. در زیر چند نوع از آن‌ها نام برده شده است: پایگاه داده رابطه‌ای پایگاه داده شی‌گرا پایگاه داده توزیع‌شده پایگاه داده NoSQL پایگاه داده نمودار پایگاه داده ابر پایگاه داده مرکزی پایگاه داده عملیاتی بخش‌های مختلف یک دیتابیس در این بخش به اجزای تشکیل دهنده‌ی دیتابیس و محیط آن می‌پردازیم. نرم افزار مجموعه‌ای از برنامه‌هاست که مورد استفاده قرار می‌گیرند تا به صورت کلی دیتابیس را کنترل و مدیریت کنند. نرم افزار شامل این موارد می‌شود: نرم افزار DBMS، سیستم عملیاتی، نرم‌افزار شبکه‌ای که مورد استفاده قرار می‌گیرد تا داده‌ها بین کاربران به اشتراک گذاشته شوند، و اپلیکیشن‌هایی که استفاده می‌شوند تا در DBMS بتوانیم به داده‌ها دسترسی داشته باشیم. سخت افزار شامل مجموعه‌ای از دستگاه‌های الکترونیکی فیزیکی مثل کامپیوتر، دستگاه I/O، دستگاه ذخیره سازی و ... می‌شود. سخت افزار در واقع یک رابط کاربری بین کامپیوترها و سیستم‌های واقعی ارائه می‌کند. داده DBMS وجود دارد تا داده‌ها را جمع‌آوری، ذخیره و پردازش کند. در واقع داده‌ مهم‌‌ترین بخش دیتابیس محسوب می‌شود. پایگاه داده هم شامل داده‌ی واقعی و هم شامل داده‌ی عملیاتی و متادیتا (metadata) می‌شود. داده عملیاتی همانگونه که از اسمش پیداست به داده‌ای گفته می‌شود که توسط عملیات‌های روزانه‌ی یک نهاد به وجود می‌آیند. برای مثال داده‌های مربوط به مشتری، فهرست موجودی و فهرست خرید در این دسته بندی قرار می‌گیرند. متادیتا به داده‌هایی گفته می‌شود که راجع به دیگر داده‌ها به ما اطلاعات می‌دهند و آن‌ها را به صورت خلاصه شده ارائه می‌کنند. پردازه‌ها دستورالعمل‌ها و قوانینی هستند که کمک می‌کنند چگونه از DBMS استفاده شود، چگونه دیتابیس طراحی و اجرا شود و چگونه کاربر بتواند با دیتابیس کار کند و به مدیریت آن بپردازد. زبان دسترسی دیتابیس این بخش مورد استفاده قرار می‌گیرد تا بتوانیم به دیتای موجود در دیتابیس دسترسی داشته باشیم و به آن داده‌ی جدید اضافه کنیم، داده‌های موجود را آپدیت کنیم و داده‌های مورد نیاز خود را از پایگاه داده استخراج کنیم. کاربر یک سری دستورات لازم را در زبان دسترسی دیتابیس وارد می‌کند و آن‌ها را در DBMS ثبت می‌کند. سیستم داده‌ها را پردازش می‌کند و به شکلی قابل مطالعه نتایج را برای کاربر نشان می‌دهد. پردازشگر درخواست‌ها این بخش درخواست‌های کاربر را به مجموعه‌ای از دستورالعمل‌های سطح پایین تبدیل می‌کند. در واقع درخواست آنلاین کاربر را می‌‌خواند و آن را به مجموعه‌ای موثر از عملیات تبدیل می‌کند، به شکلی که برای بخش مدیریت دیتا قابل فهم شدن باشند. دیتابیس منیجر (مدیریت کننده) زمان-اجرا گاهی به آن سیستم کنترل دیتابیس نیز گفته می‌شود. این منیجر بخش اصلی نرم افزار DBMS محسوب می‌شود که رابط کاربری با اپلیکیشن‌ها و درخواست‌های ثبت شده توسط کاربران ایجاد می‌کند و دسترسی به دیتابیس را حین اجرا ممکن می‌سازد. مدیریت کننده‌ی داده این بخش مسئولیت کنترل داده در دیتابیس را برعهده دارد و می‌تواند داده‌ای که از دست رفته است را بازگرداند.