نظام إدارة قواعد البيانات (DBMS)
يعتبر نظام إدارة قواعد البيانات (DBMS) من الأنظمة المهمة في عصرنا هذا لأنه يوفر العديد من الفوائد للمستخدمين، حيث يتيح هذا النظام للمستخدمين إنشاء البيانات في قاعدة البيانات وحمايتها وقراءتها وتحديثها وحذفها، وهو يعتبر من أكثر أنواع منصات إدارة البيانات انتشارًا، وذلك لأنه سهل على كثير من المستخدمين تنظيم البيانات، ووفر لهم إمكانية الوصول لها بسرعة.
أنظمة إدارة قواعد البيانات
نظام إدارة قواعد البيانات (DBMS) عبارة عن حزمة من البرامج التي تصمم من أجل المساعدة في تحديد ومعالجة البيانات المختلفة واستردادها وإدارتها في قاعدة البيانات.
يعمل نظام إدارة قواعد البيانات بشكل عام على البيانات نفسها ونظامها، فيعمل على تنسيق البيانات، وأسماء الحقول، وهيكل السجلات، وهيكل الملفات، كما أنه يقوم بتحديد القواعد التي توضح صحة البيانات وكيفية معالجتها.
يتم إنشاء أنظمة إدارة قواعد البيانات بناءً على مفاهيم معالجة البيانات المحددة، حيث تتطور أنظمة إدارة قاعدة البيانات بشكل مستمر.
فمثلًا كانت أنظمة قواعد البيانات القديمة تعالج فقط أجزاء فردية من البيانات المنسقة بشكل خاص، ولكن يمكن للأنظمة الأكثر تطورًا اليوم التعامل مع أنواع مختلفة من البيانات الأقل تنسيقًا وربطها ببعضها البعض بطرق أكثر تفصيلاً.
تاريخ نظام إدارة قواعد البيانات
تم تطوير أول DBMS في أوائل الستينيات عندما أنشأ عالم الحاسوب تشارلز باتشمان نظام DBMS للملاحة يُعرف باسم متجر البيانات المتكامل (IDS).
بعد فترة وجيزة، قامت شركة شركة المؤسسة الدولية للحاسبات الآلية (IBM) بتطوير نظام إدارة المعلومات (IMS) ، وهو نظام DBMS هرمي مصمم لأجهزة IBM المركزية التي لا تزال مستخدمة من قبل العديد من المؤسسات الكبيرة اليوم.
جاء التقدم الرئيسي التالي في عام 1971 عندما تم تسليم لجنة لغات أنظمة البيانات نظام (CODSYL) نظام إدارة قواعد البيانات المتكامل (IDMS) وهو تطبيقًا تجاريًا لنهج قاعدة بيانات نموذج الشبكة الذي تم تطويره بواسطة لجنة لغات أنظمة البيانات.
لكن سوق نظم إدارة قواعد البيانات تغير بشكل كبير حيث اكتسب النموذج العلائقي للبيانات شعبية كبيرة.
قدم هذا النظام إدجار كود (عالم كمبيوتر بريطاني) من شركة المؤسسة الدولية للحاسبات الآلية في عام 1970 في ورقته البحثية الشهيرة، وسرعان ما أصبح نظام إدارة قواعد البيانات العلائقية (RDBMS) معيار الصناعة.
في وقت لاحق في عام 1979، تم إطلاق أول RDBMS تجاري ناجح وهو Oracle، تبع ذلك بعد بضع سنوات Db2 من IBM و Sybase SQL Server وغيرها الكثير.
في وقت لاحق من التسعينيات، تمت صياغة مصطلح (نظام قواعد بيانات الغير علائقي) NoSQL ، وعلى مدار العقد التالي، تم تجميع عدة أنواع من منتجات DBMS الجديدة غير العلائقية، بما في ذلك المفتاح/ القيمة والرسم البياني والمستندات في فئة NoSQL.
اليوم، يهيمن نظام إدارة قواعد البيانات (RDBMS) على سوق نظم إدارة قواعد البيانات العلائقية (DBMS)، ولكن تستمر شعبية أنظمة قواعد بيانات غير العلائقية NoSQL في التطور.
أهمية نظام إدارة قواعد البيانات
يوفر نظام ادارة قواعد البيانات واجهة لتنفيذ عمليات مختلفة مثل إنشاء قاعدة البيانات وتخزين البيانات فيها وتحديث البيانات وإنشاء جدول في قاعدة البيانات وغيرها من المهام، ويوفر الحماية والأمان لقاعدة البيانات، ففي حالة تعدد المستخدمين، فإنه يحافظ على اتساق البيانات.
يسمح DBMS للمستخدمين بالمهام التالية:
- تعريف البيانات: يتم استخدامه لإنشاء وتعديل وإزالة التعريف الذي يحدد تنظيم البيانات في قاعدة البيانات.
- تحديث البيانات: يتم استخدامه لإدخال وتعديل وحذف البيانات الموجودة بالفعل في قاعدة البيانات.
- استرجاع البيانات: يستخدم لاسترجاع البيانات من قاعدة البيانات التي يمكن أن تقوم باستخدامها التطبيقات لأغراض مختلفة.
- إدارة المستخدم: تستخدم لتسجيل المستخدمين ومراقبتهم، والحفاظ على سلامة البيانات، وفرض أمن البيانات، والتعامل مع التحكم في التزامن، ومراقبة الأداء واستعادة المعلومات التآلفة بشكل غير متوقع.
خصائص أنظمة إدارة قواعد المعلومات
- يحتوي DBMS على إجراءات النسخ الاحتياطي والاستعادة التلقائية.
- يحتوي على خصائص ACID التي تحافظ على البيانات صحيحة في حالة الفشل.
- يمكن أن يقلل من العلاقة المعقدة بين البيانات.
- يتم استخدامه لدعم معالجة البيانات.
- يتم استخدامه لتوفير أمان البيانات.
- يمكنه عرض قاعدة البيانات من وجهات نظر مختلفة وفقًا لمتطلبات المستخدم.
مزايا نظام إدارة قواعد البيانات
- يتحكم في تكرار قاعدة البيانات: يمكنه التحكم في تكرار البيانات لأنه يخزن جميع البيانات في ملف قاعدة بيانات واحد ويتم وضع البيانات المسجلة في قاعدة البيانات.
- مشاركة البيانات: في DBMS ، يمكن للمستخدمين المصرح لهم مشاركة البيانات بين عدة مستخدمين.
- سهولة الصيانة: يمكن صيانته بسهولة بسبب الطبيعة المركزية لنظام قاعدة البيانات.
- تقليل الوقت: يقلل من وقت التطوير وحاجة الصيانة.
- النسخ الاحتياطي: يوفر أنظمة فرعية للنسخ الاحتياطي والاسترداد، فيقوم بإنشاء نسخ احتياطي تلقائي للبيانات من أعطال الأجهزة والبرامج واستعادة البيانات إذا لزم الأمر.
- تعدد واجهة مستخدم: يوفر أنواعًا مختلفة من واجهات المستخدم مثل واجهات المستخدم الرسومية وواجهات برامج التطبيقات.
إقرأ أيضاً: دراسة الجدوى الاقتصادية للمشاريع الصغيرة
أنواع نظم إدارة قواعد البيانات
يتم تمييز أفضل قاعدة بيانات لمؤسسة معينة اعتمادًا على الكيفية التي تنوي بها المؤسسة استخدام البيانات، وهناك العديد من أنواع قواعد البيانات المختلفة، ومنها:
1. قواعد البيانات العلائقية:
سيطر هذا النوع من قواعد البيانات على فترة الثمانين، وفي هذا النوع تنظم البيانات والعناصر التي توجد في القاعدة على شكل مجموعة من الجداول المكونة من أعمدة وصفوف.
بجانب أن تقنية قواعد البيانات العلائقية وفرت طريقة فعالة ومرنة لكي يصل المستخدم إلى المعلومات المنظمة بكل سهولة.
2. قواعد البيانات الشيئية:
في هذا النوع من قواعد البيانات، تنظم البيانات والمعلومات على هيئة كائنات.
قواعد البيانات الموزعة: هذه القاعدة من البيانات تتكون من ملفين أو أكثر، وهذه الملفات توضع في أماكن مختلفة، فمثلًا تخزن قاعدة البيانات على أكثر من جهاز كمبيوتر يوجد في نفس الموقع، أو يمكن تخزينها بشكل مبعثر من خلال شبكات متنوعة.
3. مستودعات البيانات:
هو عبارة عن مستودع مركزي للبيانات، وهذا النوع من قواعد البيانات تم تصميمه بشكل خاص من أجل التحليل والاستعلام السريع عن البيانات.
4. قواعد بيانات نظام قواعد بيانات الغير علائقي (NoSQL):
تسمى أيضًا قاعدة البيانات غير العلائقية، وهي تقوم بتخزين البيانات شبه المنظمة وغير مهيكلة ويتم معالجتها، اشتهر هذا النوع مؤخرًا حيث أصبح من تطبيقات الويب المعقدة والشائعة.
قواعد بيانات الرسم البياني: تقوم هذه القاعدة بتخزين البيانات من حيث كيانات البيانات والعلاقة التي تكون بين هذه الكيانات.
5. قواعد بيانات المعالجة العملياتية المتصلة (OLTP):
قاعدة بيانات OLTP عبارة عن قاعدة بيانات سريعة وتحليلية، وهي صممت خصيصًا للكثير من المعاملات التي يقوم بها عدد كبير من المستخدمين.
مكونات نظام إدارة قواعد البيانات
من أجل تسهيل تخزين البيانات ومعالجتها، يحتوي DBMS على المكونات الرئيسية التالية:
البرمجيات
نظام ادارة قواعد البيانات هو في الأساس نظام برمجي يمكن اعتباره وحدة تحكم إدارية أو واجهة للتفاعل مع قواعد البيانات وإدارتها.
ويشمل ذلك برنامج إدارة قاعدة البيانات وأنظمة التشغيل، وبرامج الشبكة التي تستخدم لمشاركة البيانات المخزنة بين أكثر من مستخدم، وبرامج التطبيقات التي تستخدم من أجل الوصول إلى قواعد البيانات في نظام الإدارة المتكامل.
البيانات
يحتوي DBMS على بيانات تشغيلية، وبيانات فعلية والبيانات الوصفية كمورد لأداء الوظائف اللازمة.
قد تتضمن البيانات ملفات مثل ملفات الفهرس والمعلومات الإدارية وقواميس البيانات المستخدمة لتمثيل تدفقات البيانات والملكية والهيكل والعلاقات بين السجلات.
الإجراءات
على الرغم من أنه ليس جزءًا من برنامج DBMS ، يمكن اعتبار الإجراءات بمثابة إرشادات حول استخدام نظام إدارة قواعد البيانات، فقد تساعد الإرشادات الموثقة المستخدمين في تصميم قواعد البيانات وتعديلها وإدارتها ومعالجتها.
لغات قواعد البيانات
هذه هي مكونات نظام ادارة قواعد البيانات المستخدمة للوصول إلى عناصر البيانات وتعديلها وتخزينها واستردادها من قواعد البيانات؛ وتحديد مخطط قاعدة البيانات؛ والتحكم في وصول المستخدم؛ وأداء عمليات إدارة قواعد البيانات الأخرى المرتبطة.
يقوم المستخدم بكتابة أوامر محددة بلغة قواعد البيانات، ويقوم بإرسالها إلى نظام إدارة قواعد البيانات ليقوم بمعالجة البيانات، ثم يقوم بإنشاء مجموعة من النتائج التي يعرضها للمستخدم ليقوم بقراءتها.
معالج الاستعلام
كمكون أساسي في نظام إدارة قواعد البيانات، يعمل معالج الاستعلام كوسيط بين المستخدمين ومحرك بيانات نظام إدارة قواعد البيانات من أجل توصيل طلبات الاستعلام.
عندما يقوم المستخدمون بإدخال تعليمات بلغة SQL ، يتم تنفيذ الأمر من خلال تعليمات اللغة عالية المستوى إلى لغة منخفضة المستوى ويمكن للجهاز الأساسي فهمها ومعالجتها لأداء وظائف DBMS المناسبة.
بالإضافة إلى تحليل التعليمات وترجمتها، يعمل معالج الاستعلام أيضًا على تحسين الاستعلامات لضمان المعالجة السريعة والنتائج الدقيقة.
مدير قاعدة البيانات وقت التشغيل
هو مكون إدارة مركزي لنظام إدارة قواعد البيانات (DBMS) ، فهو يتعامل مع الوظائف المرتبطة ببيانات وقت التشغيل، والتي تُستخدم بشكل شائع للوصول إلى قاعدة البيانات المستندة إلى السياق.
يتحقق هذا المكون من إذن المستخدم لطلب الاستعلام؛ ويعالج الاستفسارات المعتمدة؛ ويبتكر استراتيجية مثالية لتنفيذ الاستعلام؛ ويدعم التزامن بحيث يمكن لعدة مستخدمين العمل في نفس الوقت على نفس قواعد البيانات؛ ويضمن سلامة البيانات المسجلة في قواعد البيانات.
مدير قاعدة البيانات
على عكس مدير قاعدة بيانات وقت التشغيل الذي يتعامل مع الاستعلامات والبيانات في وقت التشغيل، يقوم مدير قاعدة البيانات بتنفيذ وظائف DBMS المرتبطة بالبيانات داخل قواعد البيانات.
يسمح مدير قاعدة البيانات لمجموعة من الأوامر بتنفيذ عمليات DBMS المختلفة، وتشمل الإنشاء والحذف والنسخ الاحتياطي والاستعادة والاستنساخ ومهام صيانة قاعدة البيانات الأخرى.
يمكن أيضًا استخدام مدير قاعدة البيانات لتحديث قاعدة البيانات مع حدوث بعض التصحيحات.
محرك قاعدة البيانات
هذا هو مكون البرنامج الأساسي في حل نظام ادارة قواعد البيانات الذي يؤدي الوظائف الأساسية المرتبطة بتخزين البيانات واسترجاعها.
يمكن الوصول إلى محرك قاعدة البيانات أيضًا عبر واجهات برمجة التطبيقات التي تسمح للمستخدمين أو التطبيقات بإنشاء وقراءة وكتابة وحذف السجلات في قواعد البيانات.
كتابة التقارير
يستخرج منشئ التقارير معلومات مفيدة من ملفات DBMS ويعرضها بتنسيق منظم بناءً على المواصفات المحددة، ويمكن استخدام هذه المعلومات لمزيد من التحليل أو اتخاذ القرارات.
لغات نظم إدارة قواعد البيانات
حتى تستطيع أن تتواصل مع آخر التحديثات في قواعد البيانات، يجب أن تقوم باستخدام لغة DBMS، وإليك أهم أنواع لغات قاعدة البيانات:
لغة تعريف البيانات (DDL): هذه اللغة نستخدمها لنقوم بحفظ المعلومات التي تخص المخططات والجداول والأعمدة والفهارس وغيرها.
لغة معالجة البيانات (DML): هذه اللغة تساعد المستخدم لكي يصل إلى قواعد البيانات المخزنة ويقوم بمعالجتها.
لغة التحكم في البيانات (DCL): تساعد المستخدم لكي يصل إلى البيانات التي حفظت من قبل، كما أن هذه اللغة تسمح أو تمنع حق الوصول للبيانات من المستخدم.
لغة التحكم في المعاملات (TCL): يتم استخدامها من أجل تشغيل أو معالجة التعديلات التي يقوم بإجرائها DML.
في النهاية وبعد أن تعرفنا على نظام ادارة قواعد البيانات ومكوناته وأهميته وأنواعه المختلفة، يجب أن تعرف أن حجم وتكلفة وأداء نظام إدارة قواعد البيانات يختلف باختلاف بنية النظام وحالات الاستخدام، وبالتالي يجب تقييمه وفقًا لذلك، ويجب أن تدرك أن فشل DBMS قد يؤدي إلى تكبد خسائر كبيرة للمؤسسات التي تفشل في الحفاظ على الأداء الأمثل لنظام DBMS.
إقرأ أيضاً: ماهي أساسيات المحاسبة