در این مقاله قصد داریم اطلاعاتی راجع به دیتابیس یا پایگاه داده را در اختیار شما قرار دهیم. در ابتدا نیاز است بدانیم منظور از داده دقیقا چیست و سپس به معرفی دیتابیس می پردازیم.
داده ها اطلاعات و یا بخشی از اطلاعات هستند که توسط کامپیوتر قابل پردازش هستند. این اطلاعات ممکن است انواع مختلفی از جمله متن، اعداد، تصاویر یا سایر اشکال رسانه ای داشته باشد. داده ها اغلب برای تصمیم گیری، تجزیه و تحلیل و دلایل این چنینی جمع آوری و استفاده می شوند. داده ها بخش اساسی در عملکرد کامپیوترها و دیگر دستگاه های دیجیتال و همچنین بسیاری از سیستم های علمی، تجاری و اجتماعی مدرن را تشکیل می دهند.
پایگاه داده یا دیتابیس (Database) چیست؟
پایگاه داده مجموعه ای سازمان و ساختار یافته از داده ها است که به صورت الکترونیکی ذخیره شده و قابل دسترسی هستند. دیتابیس ها برای ذخیره و مدیریت حجم بالایی از داده های ساختاریافته و بدون ساختار استفاده می شوند. از دیتابیس ها برای پشتیبانی از طیف گسترده ای از فعالیت ها از جمله ذخیره سازی، تجزیه و تحلیل و مدیریت داده ها استفاده می شود. پایگاه های داده انواع مختلفی، از جمله پایگاه داده رابطه ای، شی گرا و NoSQL دارند. در سازمان های تجاری، علمی و دولتی از انواع مختلف دیتابیس ها بسته به نیاز و اهداف استفاده می شود.
کاربردهای پایگاه داده
همانطور که گفته شد از دیتابیس ها برای ذخیره سازی، تجزیه و تحلیل و مدیریت داده های ساختار یافته یا بدون ساختار استفاده می شود. از جمله موارد استفاده از پایگاه داده می توان به مواردی مثل: ذخیره اطلاعات مشتریان در CRM(سیستم مدیریت ارتباط با مشتری)، ذخیره تراکنش های مالی در سیستم حسابداری، ذخیره موجودی کالاها و سفارشات در سیستم تجارت الکترونیک(e-commerce)،ذخیره سوابق بیمار در سیستم مراقبت های بهداشتی و یا ذخیره اطلاعات دانشجو در سیستم موسسه آموزشی اشاره کرد.
در همه موارد ذکر شده فوق از دیتابیس برای ذخیره و ساماندهی داده ها به شیوه ای ساختار یافته استفاده می شود. همچنین دیتابیس برای کاربران، امکان دسترسی و به روزرسانی همزمان داده ها، با حفظ یکپارچگی و امنیت را فراهم می کند. علاوه بر این در دیتابیس ها ابزارهایی برای ایجاد گزارش و سایر خروجی های مورد نیاز از داده ها وجود دارد، که امکان تجزیه و تحلیل داده ها و تصمیم گیری را ایجاد می کند. برای اطلاع از نحوه دسترسی به داده ها در دیتابیس، نیاز است با مفهوم SQL آشنا شویم.
زبان پرس و جو ساختار یافته (SQL) چیست؟
SQL یک زبان برنامه نویسی است که برای مدیریت و دستکاری داده های ذخیره شده در سیستم های مدیریت پایگاه داده رابطه ای (RDBMS) طراحی شده است. با استفاده از این زبان می توان به ایجاد، ویرایش و یا حذف داده های جداول، شاخص ها و کاربران ثبت شده در دیتابیس پرداخت. همچنین می توان با پرس و جو از پایگاه داده داده های خاصی را بازیابی نمود و یا گزارش های مورد نیاز را تولید کرد. از SQL به شکل گسترده ای در توسعه برنامه های کاربردی مبتنی بر وب استفاده می شود و توسط اکثر RDBMS ها از جمله MySQL، Oracle و Microsoft SQL Server پشتیبانی می شود.
تاریخچه تکامل دیتابیس ها
در اوایل دهه 1960 مفهوم پایگاه داده مطرح شد، زمانی که دانشمندان کامپیوتر به دنبال راه هایی برای ذخیره و سازماندهی مقادیر زیادی داده به روش ساختار یافته بودند. اولین پایگاه داده توسط IBM در دهه 1960 ایجاد شد که از آن برای ذخیره و پردازش داده های سرشماری در همان سال استفاده شد.
در دهه 1970 مدل پایگاه داده رابطه ای معرفی شد که داده ها را در جداول به گونه ای سازماندهی می کرد که می توانستند از طریق کلیدها (keys) به یکدیگر مرتبط شوند. این مدل مبنای بسیاری از سیستم های مدیریت پایگاه داده (DBMS) قرار گرفت که امروزه مورد استفاده قرار می گیرند.
در دهه های 1980 و 1990 با ظهور رایانه های شخصی و توسعه معماری client-server، استفاده از پایگاه های داده در مشاغل و سازمان ها بسیار بیشتر شد. در دهه 2000، رشد اینترنت و گسترش برنامه های کاربردی مبتنی بر وب، منجر به توسعه انواع جدیدی از پایگاه های داده مانند NoSQL شد. این نوع از پایگاه داده برای پشتیبانی از ذخیره سازی و مدیریت حجم بالایی از داده های بدون ساختار طراحی شدند.
امروزه پایگاه های داده بخش جدایی ناپذیر بسیاری از سیستم های مدرن هستند و نقش حیاتی در بسیاری از سیستم های مالی، مدیریت ارتباط با مشتری و مدیریت موجودی ایفا می کنند.
تفاوت پایگاه داده و صفحات گسترده
هر دو ابزاری برای ذخیره و سازماندهی داده ها هستند، اما تفاوت های اساسی با یکدیگر دارند. پایگاه داده ابزارهای قدرتمند تر و پیچیده تری را برای ویرایش داده ها نسبت به صفحه گسترده فراهم می کند. ایجاد پرس و جو های پیچیده، بروزرسانی و حذف داده ها به صورت کنترل شده از جمله این ابزارها هستند. همچنین پایگاه داده برای ذخیره و مدیریت حجم بالایی از داده ها که نیاز به دسترسی همزمان توسط چند کاربر دارند، مناسب است در حالی که صفحه گسترده برای ذخیره مقدار کمی از داده ها که عمدتا توسط یک کاربر استفاده می شود، کاربرد دارد.
انواع پایگاه داده
انواع مختلفی از پایگاه های داده وجود دارد، که از جمله مهم ترین آن ها می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- پایگاه داده رابطه ای: داده ها در این پایگاه داده در قالب جداولی که ردیف های آن نشان دهنده رکوردها و ستونهای آن نشان دهنده فیلدها هستند، ذخیره می شوند. در این نوع دیتابیس روابط بین داده ها با استفاده از کلید ها برقرار می شود.
- پایگاه داده شی گرا: داده ها در این دیتابیس به صورت اشیا ذخیره می شوند و به صورت واحد های مستقل عمل می کنند. طراحی این دیتابیس برای پشتیبانی از ذخیره سازی و مدیریت داده های پیچیده و مرتبط می باشد.
- پایگاه داده NoSQL: هدف از طراحی این پایگاه داده پشتیبانی از ذخیره سازی و مدیریت حجم بالایی از داده های بدون ساختار است. در این دیتابیس از ساختار سنتی مبتنی بر جدول های رابطه ای استفاده نمی شود و اغلب از مقیاس بندی افقی پشتیبانی می کنند. مقیاس پذیری این دیتابیس باعث شده تا حجم بالایی از داده به صورت همزمان مدیریت شوند.
معماری دیتابیس
به طراحی و ساختار کلی یک سیستم پایگاه داده که شامل اجزای سخت افزاری و نرم افزاری، روش هایی برای سازماندهی و ذخیره داده ها، روش هایی برای دسترسی به داده ها و بروزرسانی داده ها می باشد، معماری پایگاه داده می گویند. انواع مختلف معماری های پایگاه داده عبارتند از:
- معماری متمرکز
- معماری دیتابیس توزیع شده
- معماری کلاینت – سرور
- معماری سرویس پایگاه داده ابری
انتخاب نوع معماری دیتابیس به نیازهای سازمان از جمله میزان و نوع داده های ذخیره شده، تعداد کاربرانی که نیاز به دسترسی به داده ها دارند و عملکرد و مقیاس پذیری سیستم مورد نیاز بستگی دارد.
مزایا معماری دیتابیس
استفاده از معماری برای دیتابیس چندین مزیت دارد از جمله:
- سازماندهی داده ها به صورت ساختار یافته و سازگار انجام شده و بدین ترتیب دسترسی و بروزرسانی آن ها آسان است.
- اجرای قوانین ورود و ذخیره سازی، در کنار ثبت تغییرات داده ها باعث حفظ یکپارچگی داده ها می شود.
- استفاده از معماری دیتابیس باعث امنیت بالا در محافظت از داده ها، دسترسی به داده ها و تغییرات غیرمجاز می شود.
- امکان ایجاد برنامه های کاربردی مستقل از داده ها و توسعه آن ها وجود دارد، که باعث می شود ایجاد تغییرات در داده ها یا برنامه ها بدون تاثیر بر روی یکدیگر قابل دستیابی باشد.
- امکان دسترسی به داده ها، توسط چندین کاربر، به طور همزمان فراهم می شود، در نتیجه بروز رسانی و اشتراک گذاشتن اطلاعات بسیار تسهیل می شود.
معایب معماری دیتابیس
اما استفاده از معماری پایگاه داده معایبی نیز دارد، از جمله:
- راه اندازی و نگهداری دیتابیس با معماری های فوق پیچیده است و به مهارت و منابع تخصصی نیاز دارد.
- ملزومات سخت افزاری و نرم افزاری برای پیاده سازی این معماری ها بسیار گران است.
- حجم بالای پایگاه داده باعث پر شدن منابع می شود و امکان آسیب به عملکرد سیستم با افزایش حجم داده ها وجود دارد.
- حجم بالای داده ها در دیتابیس یا افزایش تعداد کاربران، باعث نیاز به طراحی و پیکر بندی مجدد دارد که فرآیندی زمان بر و پیچیده است.
اجزای دیتابیس
هر پایگاه داده معمولا از اجزایی تشکیل شده است که در ادامه اصلی ترین موارد آن آورده شده است:
- داده: اطلاعات واقعی ذخیره شده در پایگاه داده است که می تواند شامل: داده(data)، ابرداده(metadata) و application metadata باشد.
- سخت افزار: هر وسیله سخت افزاری که برای وارد کردن و ذخیره داده ها در دیتابیس به کار می رود مانند نوارهای مغناطیسی و هارد. در سازمان های بزرگ با خرید سرور فضای لازم برای ذخیره سازی را فراهم می کنند.
- نرم افزار: با هدف ارتباط کاربر با دیتابیس ایجاد شده است. کاربران با استفاده از نرم افزار قادر به انجام تغییرات روی داده ها هستند.
- کاربران: مهمترین مولفه یک پایگاه داده هستند، زیرا مسئول انجام عملیات روی دیتابیس هستند. ورود اطلاعات، ذخیره و بروز رسانی داده ها از وظایف کاربران محسوب می شود.
چالش های کار با دیتابیس
از رایج ترین چالش هایی که شرکت ها هنگام کار با دیتابیس با آن مواجه می شوند، ارتقاء مقیاس، هنگام افزایش حجم داده ها است. کار کردن با دیتابیس هایی با حجم بالایی از داده ها، نیاز به مدیریت در نحوه نگهداری و بهینه سازی داده ها دارد. همچنین باید همواره به عملکرد پایگاه داده توجه داشت و موانع را برطرف کرد.
چالش دیگر کار با دیتابیس، حفظ امنیت آن است، اگر برای نقض داده ها و دسترسی های نامشخص تدابیری اندیشیده نشود، اعتبار شما به خطر خواهد افتاد. در نتیجه اطمینان از غلبه بر این چالش ها، در داشتن دیتابیسی با عملکرد درست و بهینه ضروری است.
سیستم مدیریت پایگاه داده چیست؟
DBMS یا سیستم مدیریت پایگاه داده، نرم افزاری برای ایجاد، مدیریت و نگهداری از پایگاه داده است. چنین نرم افزاری، روشی مناسب برای ذخیره، سازماندهی و بازیابی داده ها در دیتابیس فراهم می کند. همچنین یک رابط بین دیتابیس و کاربران یا برنامه ها می باشد. با کمک این سیستم مدیریتی امکان ایجاد، بروزرسانی یا حذف داده ها و اشیا وجود دارد. چند نمونه از سیستم‌های مدیریت پایگاه داده عبارتند از MySQL، Oracle و Microsoft SQL Server.
زبان های دیتابیس
زبان های پایگاه داده توسط توسعه دهندگان برای تعریف و دسترسی به پایگاه های داده استفاده می شوند. هنگامی که از یک زبان پایگاه داده استفاده می کنید، می توانید به داده ها دسترسی داشته باشید و بر اساس نتایجی که می خواهید بدست آورید، عملیات مختلفی را انجام دهید. چهار نوع اصلی زبان پایگاه داده وجود دارد که عبارتند از:
- زبان تعریف داده(data definition language)
- زبان دستکاری داده(data manipulation language)
- زبان کنترل داده(data control language)
- زبان کنترل تراکنش(transaction control language).
همه این زبان ها بسته به نیاز توسعه دهنده، اهداف مختلفی را دنبال می کنند.
نقش دیتابیس ها در بهبود عملکرد کسب و کار و تصمیم گیری
دیتابیس ها با ارائه بینش درست، در بهبود عملکرد مشاغل و کمک به فرآیند تصمیم گیری موثر هستند. دیتابیس ها از چندین روش به شما در بهبود عملکرد کسب و کارتان کمک خواهند کرد از جمله:
- وجود دیتابیس ها باعث امنیت بالا در دسترسی کاربران به پایگاه داده می شود و امکان اشتراک گذاری آسان وسریع داده ها را در سازمان فراهم می کند.
- امکان ادغام داده ها و ایجاد یک منبع متمرکز برای داده های تجاری سازمان ها، با هدف دسترسی سریع و آسان ایجاد خواهد شد.
- سیستم های مدیریت پایگاه داده یک چارچوب کارآمد ایجاد می کند که می تواند به شما کمک کند تصمیمات مهم تجاری خود را برای بهبود نتایج کسب و کار، بر اساس اطلاعات دقیق بگیرید.
