إدارة قواعد البيانات ليست كيانًا واحدًا؛ بل هي عبارة عن مجموعة من الإجراءات (وفي بعض الحالات، تقنية مخصصة) لمعالجة بيانات الأعمال طوال فترة وجودها. مع زيادة حجم البيانات، اكتشفت الشركات أن أنظمة إدارة قواعد البيانات ضرورية لمنع ضعف أداء التطبيقات وتقليل أي تأثير على التوفر والامتثال والأمان.
يمكن للشركة استخدام العديد من الأساليب والإجراءات تحت مظلة "إدارة قاعدة البيانات" للتخفيف أو منع الآثار الضارة لتوسيع البيانات بشكل غير متحكم فيه.
ما هو نظام إدارة قواعد البيانات (DBMS)؟
نظام إدارة قواعد البيانات (DBMS) هو نظام معرف برمجيًا يحافظ على قواعد البيانات وبياناتها، في حين أن إدارة قواعد البيانات هي مجموعة من أفضل الممارسات. يعد Microsoft SQL Server وOracle Database وPostgreSQL أمثلة على أنظمة إدارة قواعد البيانات الشائعة. يتحكم المستخدمون في البيانات الموجودة في قاعدة البيانات باستخدام نظام إدارة قواعد البيانات (DBMS) ويمكنهم قراءة البيانات وتحديثها وإنشائها وإزالتها. يعمل نظام إدارة قاعدة البيانات كواجهة، مما يسمح للمستخدمين النهائيين بالوصول إلى قواعد البيانات الخاصة بهم وترتيب البيانات والوصول إليها حسب الحاجة.
يسمح نظام إدارة قاعدة البيانات للمستخدمين، مثل مسؤولي قواعد البيانات، بإدارة البيانات، والمحرك الذي يسمح للمستخدمين بالوصول إلى البيانات داخل قاعدة البيانات، ومخطط قاعدة البيانات، وهو الهيكل التنظيمي لقاعدة البيانات. يوفر نظام إدارة قواعد البيانات (DBMS) الأمان وتكامل البيانات، ولكن بعض الأنظمة تتضمن أيضًا عمليات التراجع التلقائية وإعادة التشغيل والسجلات ونشاط التدقيق داخل قاعدة البيانات.
تصنف أنظمة إدارة قواعد البيانات إلى عدة أنواع:
- نظام مركزي يتم فيه تخزين جميع البيانات في منطقة واحدة يمكن للمستخدمين الوصول إليها لتغيير البيانات.
- نظام موزع يتم فيه تخزين البيانات في العديد من العقد.
- يمكن للنظام الموحد تقديم البيانات دون تكرار بيانات المصدر. وتنقسم هذه الفئة أيضًا إلى فئتين فرعيتين:
- الوصول إلى قواعد بيانات المكونات الأخرى مطلوب من خلال قاعدة بيانات غير متصلة بشكل جيد.
- تتضمن قاعدة البيانات المتصلة بإحكام عمليات منفصلة في نظام موحد.
- تقوم أنظمة قواعد بيانات Blockchain بإدارة المعاملات المالية وغير المالية.
ما الذي يشكل نظام إدارة البيانات؟
- محرك التخزين: المكون الأساسي لنظام إدارة قواعد البيانات ويحفظ البيانات. وهو أحد مكونات النظام الذي يتصل بنظام الملفات على مستوى نظام التشغيل. إنه بمثابة نقطة دخول لأي استعلامات SQL تتفاعل مع البيانات المخزنة.
- كتالوج النظام أو قاموس قاعدة البيانات: يُعرف هذا المكون أيضًا باسم كتالوج البيانات التعريفية، ويعمل كمخزن مركزي لجميع عناصر قاعدة البيانات التي تم إنشاؤها. يتم استخدامه لتأكيد طلبات بيانات المستخدم وتقديم معلومات حول كائنات قاعدة البيانات والأمان والأداء والميزات الأخرى.
- لغة الوصول إلى قاعدة البيانات: يتطلب كل نظام إدارة قواعد بيانات (DBMS) واجهة برمجة تطبيقات (API) للسماح للمستخدمين بإنشاء قواعد بيانات والوصول إلى البيانات، والتي يتم توفيرها غالبًا عبر لغة الوصول إلى قاعدة البيانات. في قواعد البيانات العلائقية، على سبيل المثال، لغة الاستعلام الهيكلية (SQL) هي لغة الوصول إلى البيانات الافتراضية.
- محرك التحسين: يعالج طلبات البيانات ويحولها إلى توجيهات قابلة للتنفيذ. كما أنه يساعد في تحسين قواعد البيانات.
- معالج الاستعلام: بعد تحسين الاستعلام (طلب البيانات)، يقوم معالج الاستعلام بمعالجة الطلب وإرجاع النتائج. إنه بمثابة نوع من الوسيط بين قاعدة البيانات واستعلامات المستخدم.
- مدير القفل: يمنع هذا المكون العديد من المستخدمين من تغيير نفس البيانات في نفس الوقت. فهو يحد من الوصول لكل مستخدم على حدة.
- مدير السجل: تحتفظ جميع أنظمة إدارة قواعد البيانات (DBMSes) بسجلات لكيفية ومتى يتم تحرير أو إنشاء أو إزالة البيانات الموجودة في قاعدة البيانات. يقوم مدير السجل، الذي يمكنه أيضًا التفاعل مع أدوات قاعدة البيانات لاستعادة البيانات أو إنشاء نسخ احتياطية، بتسجيل هذه المعلومات. فهو يحافظ على السجلات منظمة ويمكن الوصول إليها عن طريق تصنيفها.
- المرافق البيانات: تشمل هذه الفئة مجموعة واسعة من المكونات التي تساعد على تسهيل صيانة قاعدة البيانات ومراقبة النشاط. وقد تشتمل على برامج للنسخ الاحتياطي للبيانات واستعادتها، وفحوصات السلامة، وإعداد التقارير والمراقبة، والإصلاح الأساسي، والتحقق من الصحة، ووظائف أخرى.
أنواع أنظمة إدارة قواعد البيانات
يتم تصنيف قواعد البيانات إلى فئات عديدة. فيما يلي بعض الأنواع الشائعة:
#1. قواعد البيانات الهرمية
في نموذج نظام إدارة قواعد البيانات الهرمي (DBMS الهرمي)، يتم تخزين البيانات في عقدة العلاقة بين الوالدين والطفل. بصرف النظر عن البيانات الحقيقية، تحتوي السجلات الموجودة في قاعدة البيانات الهرمية أيضًا على معلومات حول مجموعات اتصالات الأصل/الفرع الخاصة بها.
يتم تجميع البيانات في نموذج يشبه الشجرة في نموذج قاعدة بيانات هرمية. يتم حفظ المعلومات في شكل مجموعة من الحقول، لكل منها قيمة واحدة. ترتبط السجلات ببعضها البعض عبر العلاقات بين الوالدين والطفل. كل إدخال فرعي في نموذج قاعدة البيانات الهرمية له أصل واحد فقط. يجوز للوالد أن يكون لديه أكثر من طفل واحد.
للحصول على البيانات من حقل ما، يجب أن نمر عبر كل شجرة حتى يتم تحديد موقع السجل.
تُستخدم قواعد البيانات الهرمية بشكل شائع في الصناعات المصرفية والاتصالات لإنشاء حلول عالية الأداء وعالية التوفر. في أوائل الستينيات، أنشأت شركة IBM بنية نظام قاعدة البيانات الهرمية. في الوقت نفسه، يعتبر الهيكل الهرمي أساسيًا ولكنه جامد نظرًا لرابط واحد إلى متعدد بين الوالدين والطفل.
قواعد البيانات الهرمية هي أمثلة معروفة، مثل نظام إدارة معلومات IBM (IMS) وسجل Windows.
#2. قواعد بيانات الشبكة
تقوم أنظمة إدارة قواعد بيانات الشبكة (أنظمة إدارة قواعد بيانات الشبكة) بإنشاء علاقات بين الكيانات من خلال استخدام بنية الشبكة. تعد أجهزة الكمبيوتر الرقمية الكبيرة بمثابة المنصات الأساسية لقواعد بيانات الشبكة. قواعد بيانات الشبكة هرمية؛ ومع ذلك، على عكس قواعد البيانات الهرمية، حيث يمكن أن تحتوي العقدة الواحدة على أصل واحد فقط، يمكن أن تحتوي عقدة الشبكة على عدة علاقات. تشبه قاعدة بيانات الشبكة شبكة العنكبوت أو شبكة السجلات المرتبطة.
في قواعد بيانات الشبكة، تتم الإشارة إلى الأطفال على أنهم أعضاء، في حين تتم الإشارة إلى الآباء على أنهم محتلون. ويختلف كل طفل أو عضو في أنه قد يكون له أكثر من والد واحد.
تشبه عملية الموافقة على نموذج بيانات الشبكة عملية نموذج البيانات الهرمي. يتم ترتيب بيانات قاعدة بيانات الشبكة في علاقات متعدد إلى متعدد.
#3. قواعد البيانات العلائقية
الارتباط بين البيانات في نظام إدارة قواعد البيانات العلائقية (RDBMS) هو ارتباطي ويتم تسجيله في شكل جدول من الأعمدة والصفوف. يمثل كل عمود في الجدول سمة، ويمثل كل صف سجلاً. تمثل كل حقول الجدول قيمة بيانات.
يتم الاستعلام عن RDBMS باستخدام لغة الاستعلام الهيكلية (SQL)، والتي تتضمن إدخال السجلات وتحديثها وإزالتها والبحث فيها. تستخدم قواعد البيانات العلائقية حقلاً رئيسيًا لتعريف كل صف في كل جدول بشكل فريد. يمكن استخدام هذه الحقول الرئيسية لربط جدول بيانات بآخر.
قواعد البيانات الأكثر شيوعًا والأكثر استخدامًا هي قواعد البيانات العلائقية. تعد Oracle وSQL Server وMySQL وSQLite وIBM DB2 من بعض أنظمة DDBMS الشائعة.
#4. قاعدة بيانات نموذجية موجهة للكائنات
يجب أن نناقش فائدة البرمجة الشيئية في هذا النموذج. فهو يتطلب أكثر من مجرد تخزين كائنات لغة البرمجة. يتم تحسين دلالات C++ وJava بواسطة نظام إدارة قواعد البيانات (DBMS) للكائنات. وهو يدعم توافق اللغة الأم مع توفير ميزات تطوير قاعدة البيانات كاملة المواصفات. يقوم بتوسيع لغات برمجة الكائنات مع ميزات قاعدة البيانات.
تشبه تقنية البرمجة كائنية التوجه إنشاء التطبيقات وقواعد البيانات في نموذج بيانات وبيئة لغة متسقة. تستخدم التطبيقات تعليمات برمجية أقل، ونمذجة بيانات أكثر سهولة، كما أنها أسهل في الصيانة. مع القليل من العمل الإضافي، يمكن لمطوري الكائنات إنشاء تطبيقات قواعد بيانات شاملة.
إن سلامة لغات البرمجة الموجهة للكائنات والأنظمة المتسقة هي الأساس لتطوير قاعدة البيانات الموجهة للكائنات. تنبع قوة قواعد البيانات الموجهة للكائنات من المعالجة الدورية لكل من البيانات المستمرة، مثل تلك الموجودة في قواعد البيانات، والبيانات العابرة، مثل تلك الموجودة في التطبيقات قيد التشغيل.
#5. قواعد بيانات الرسم البياني
قواعد بيانات الرسم البياني هي قواعد بيانات NoSQL تستخدم بنية الرسم البياني للاستعلامات الدلالية. يتم تنظيم المعلومات في العقد والحواف والخصائص. تمثل العقدة في قاعدة بيانات الرسم البياني كيانًا أو مثيلًا، مثل عميل أو شخص أو مركبة. في نظام قاعدة البيانات العلائقية، تكون العقدة مماثلة للسجل. في قاعدة بيانات الرسم البياني، تصف الحافة العلاقة التي تربط العقد. الخصائص هي أجزاء من المعلومات التي تتم إضافتها إلى العقد.
تتضمن قواعد بيانات الرسم البياني Neo4j، وAzure Cosmos DB، وSAP HANA، وSparks، وOracle Spatial and Graph، وOrientDB، وArrangoDB، وMarkLogic. تدعم بعض أنظمة RDBMS، ولا سيما Oracle وSQL Server 2017 والإصدارات اللاحقة، بنية قاعدة بيانات الرسم البياني.
#6. قواعد بيانات نموذج التقارير الإلكترونية
تُستخدم قاعدة البيانات عمومًا لتنفيذ نموذج التقارير الإلكترونية. يمثل كل صف جدول مثيلًا واحدًا لنوع كيان في نظام قاعدة بيانات علائقية بسيط، ويمثل كل حقل في الجدول نوع سمة. يتم تحقيق العلاقة بين الكيانات في قاعدة بيانات علائقية عن طريق تخزين المفتاح الأساسي لكيان واحد كمؤشر أو "مفتاح خارجي" في جدول كائن آخر.
#7. قواعد بيانات المستندات
قواعد بيانات المستندات (Document DB) هي قواعد بيانات NoSQL تقوم بتخزين البيانات في شكل مستندات. يمثل كل مستند البيانات وعلاقتها بأجزاء البيانات الأخرى وخصائص البيانات الخاصة بها. يتم تخزين البيانات الموجودة في قاعدة بيانات المستندات بتنسيق قيمة المفتاح.
اكتسبت قاعدة بيانات Document DB مؤخرًا شعبية بسبب إمكانات تخزين المستندات وNoSQL. يسمح تخزين بيانات NoSQL بتخزين المستندات والبحث فيها بشكل أسرع.
Hadoop/HBase، وCassandra، وHypertable، وMapR، وHortonworks، وCloudera، وAmazon SimpleDB، وApache Flink، وIBM Informix، وElastic، وMongoDB، وAzure DocumentDB كلها قواعد بيانات NoSQL شائعة.
#8. قواعد بيانات NoSQL
SQL ليست لغة الوصول إلى البيانات الأساسية في قواعد بيانات NoSQL. تتضمن قواعد بيانات NoSQL قواعد بيانات الرسم البياني وقواعد بيانات الشبكة وقواعد بيانات الكائنات وقواعد بيانات المستندات.
نظرًا لأن قواعد بيانات NoSQL لا تحتوي على مخططات ثابتة، فهي مثالية لبيئات التطوير المتغيرة بسرعة.
يمكّن NoSQL المطورين من إجراء تغييرات سريعة دون الحاجة إلى إعادة تشغيل البرامج.
يتم تصنيف قواعد بيانات NoSQL إلى خمسة أنواع رئيسية: العمود، والمستند، والرسم البياني، والقيمة الرئيسية، والكائن.
أمثلة على أنظمة إدارة قواعد البيانات (DBMS)
# 1. MySQL
MySQL هو نظام إدارة قواعد بيانات علائقية بين العميل والخادم (RDBMS) مفتوح المصدر. دعونا أولاً نحدد بنية خادم العميل. العملاء هم أجهزة الكمبيوتر التي تقوم بتثبيت وتشغيل برنامج RDBMS. يتصلون بخادم RDBMS عندما يحتاجون إلى الوصول إلى البيانات. هذا هو مكون "خادم العميل".
# 2. مدخل البرمجيات المرنة
Microsoft Access هو نظام إدارة قواعد البيانات من Microsoft يجمع بين محرك قاعدة بيانات Microsoft Jet العلائقي وواجهة مستخدم رسومية وقدرات تطوير البرامج. وهو جزء من مجموعة برامج Microsoft Office، وهو متوفر في الإصدارات الاحترافية والإصدارات الأعلى.
# 3. وحي
أوراكل هو نظام لإدارة قواعد البيانات العلائقية تم تطويره وتتم صيانته بواسطة شركة أوراكل. ضمن قاعدة بيانات واحدة، يدعم حاليًا العديد من نماذج البيانات مثل المستند والعلائقية والقيمة الرئيسية. يعتمد النظام على أساس قاعدة بيانات علائقية، يمكن للمستخدمين من خلالها الوصول مباشرة إلى عناصر البيانات.
#4. مايكروسوفت SQL
يعد Microsoft SQL Server، إلى جانب MySQL وPostgreSQL وOracle، واحدًا من أكثر أنظمة إدارة قواعد البيانات العلائقية شيوعًا كحل تجاري بالكامل. إنه قادر على تخزين وإدارة البيانات العلائقية بشكل فعال. للتواصل مع قواعد بيانات SQL Server.
لماذا تحتاج الشركات إلى إدارة قواعد البيانات
لا يظهر انفجار البيانات أي علامات على التراجع. ونتيجة لذلك، تستثمر الشركات في أنشطة إدارة قواعد البيانات، ومديري قواعد البيانات، وأنظمة إدارة قواعد البيانات من أجل:
- الحفاظ على الأنشطة التجارية كما هو متوقع.
- الاحتفاظ بسجل للعملاء وقوائم جرد البيانات والعاملين.
- الحفاظ على أداء التطبيق وقاعدة البيانات الخاصة بك.
- تخزين وترتيب العديد من أنواع البيانات.
- أتمتة عمليات وإجراءات قاعدة البيانات.
من الصعب التغاضي عن مزايا نظام إدارة قواعد البيانات، على وجه الخصوص، خاصة مع تزايد حجم البيانات التي يولدها البشر والآلات على أساس يومي. إحدى المزايا الأكثر وضوحًا هي زيادة أمان البيانات في قاعدة البيانات. يمكن للشركات استخدام نظام إدارة قواعد البيانات (DBMS) لتحسين الوصول إلى البيانات والسماح للمستخدمين النهائيين عبر المؤسسة بمشاركة البيانات. ونتيجة للوصول إلى البيانات الدقيقة التي يحتاجونها، يمكن لهؤلاء المستخدمين النهائيين إنتاج مبيعات أسرع واتخاذ خيارات أسرع.
علاوة على ذلك، باستخدام نظام إدارة قواعد البيانات، قد تقلل الشركات من المشكلات الناجمة عن عدم تناسق البيانات، والذي يحدث عند وجود عدة أشكال من نفس البيانات في مواقع منفصلة. يمنح نظام إدارة قواعد البيانات (DBMS) للمؤسسات صورة كاملة وشفافة لكيفية مشاركة البيانات، مما يمنع نسخ البيانات المهدرة. كما يمكّن نظام إدارة قواعد البيانات المؤسسات من فرض معايير أمن البيانات والخصوصية، مما يقلل من فرصة تسرب البيانات.
وأخيرا، سيكون المستخدمون النهائيون قادرين على اتخاذ قرارات مستنيرة بناء على البيانات المتاحة لهم. توفر البيانات الأفضل والأكثر اتساقًا معلومات عالية الجودة وقابلة للاستخدام يمكنها مساعدة المستخدمين في اتخاذ القرارات بناءً على البيانات الدقيقة التي يحتاجونها. وهذا بدوره يؤدي إلى زيادة الإنتاجية في جميع أنحاء المنظمة.
كيفية اختيار نظام الإدارة
سواء كانت مؤسستك ترغب في تطوير أفضل ممارسات إدارة قواعد البيانات أو تنفيذ نظام إدارة قواعد البيانات، فإن اختيار نظام إدارة قواعد البيانات الصحيح يتأثر بمجموعة متنوعة من المعايير والأولويات.
يعد فهم قاعدة (قواعد) البيانات الحالية لديك هو الخطوة الأولى والأكثر أهمية في اختيار نظام إدارة قواعد البيانات (DBMS) الأفضل بالنسبة لك. سيكون لكل قاعدة بيانات مجموعة البيانات الخاصة بها، لذلك يجب أن تكون المؤسسات على دراية بمتطلباتها. سيوفر نظام إدارة قواعد البيانات الجيد عرضًا موحدًا لحالة بياناتك، مما يسمح لك بفهم مكان تخزينها وكيفية استخدامها. ناهيك عن أن نظام إدارة قواعد البيانات سيوفر الوصول إلى البيانات عبر العديد من التطبيقات دون الحاجة إلى تكرار البيانات.
من المهم أيضًا أن تتذكر أنه، مثل العديد من الأنظمة الأخرى، سيتطلب نظام إدارة قواعد البيانات ذاكرة إضافية ووحدة المعالجة المركزية، لذلك يجب على المؤسسات التفكير فيما إذا كان بإمكانها تلبية هذا المطلب. ومع ذلك، فإن مزايا نظام إدارة قواعد البيانات واضحة، خاصة عند التعامل مع كميات كبيرة من البيانات الحساسة، مثل تلك الموجودة في مؤسسات الرعاية الصحية.
ما هي الأغراض الخمسة لأنظمة إدارة قواعد البيانات؟
يعد التزامن والأمن والنسخ الاحتياطي والاسترداد والنزاهة ووصف البيانات كلها وظائف لنظام إدارة قواعد البيانات. توفر أنظمة إدارة قواعد البيانات العديد من المزايا، إلا أن إعدادها مكلف ويستغرق وقتًا طويلاً.
- أفضل 27 برنامجًا لأنظمة إدارة قواعد البيانات (DBMS) في عام 2023
- إدارة قواعد البيانات: التعريف والأنواع والفوائد
- برامج إدارة قواعد البيانات: التعريف والأنواع وأفضل 10 اختيارات
- لغات البرمجة الأكثر شيوعًا: دليل 2023
مراجع حسابات
