پایگاه داده چیست؟ انواع، ویژگی ها، معایب و مزایا
پایگاه داده مجموعه ای از اطلاعات و داده هایی است که به نحوی سازمان یافته اند تا به راحتی قابل دسترسی، مدیریت و بازیابی باشند. DB شکل کوتاه شده پایگاه داده یا همان دیتا بیس (database) است.
3 تعریف رایج پایگاه داده
۱- “مجموعه ای معمولا بزرگ از داده های سازمان یافته، به ویژه برای جستجو و بازیابی سریع (همانند یک کامپیوتر) یک پایگاه داده آنلاین” (دیکشنری Merriam-Webster)
۲- “مجموعه ای جامع از داده های مرتبطی که برای دسترسی آسان، معمولا در یک کامپیوتر، سازمان دهی شده اند.” (فرهنگ لغات)
۳- پایگاه داده مجموعه ای سازمان یافته از داده ها است. (ویکی پدیا)
حتما دانلود کنید: 23 درس آموزش کامل پایگاه داده +جزوه PDf
ویدیوی کوتاه با موضوع پایگاه داده و کاربرد آن
داده چیست؟
قبل از آشنایی با مفهوم پایگاه داده ابتدا باید بفهمیم داده چیست. به بیان ساده داده ها بخش هایی از اطلاعات یا حقایق مرتبط به شی مورد نظر هستند. به عنوان مثال، داده های مربوط به یک فرد شامل: نام، سن، قد، وزن، قومیت، رنگ مو و تاریخ تولد و موارد دیگر است. داده ها فقط به حقایق محدود نمی شوند چراکه مواردی مانند تصاویر و فایل ها نیز داده محسوب می شوند.
چند اصطلاح کلیدی برای کمک به درک بیشتر داده ها به ویژه ارتباط بین داده ها و پایگاه داده ها وجود دارد:
- Fields یا فیلدها: در یک پایگاه داده یک فیلد حاوی جزئی ترین و دقیق ترین اطلاعات درباره رویدادها، افراد، اشیا و تعاملات است.
- Record یا رکورد: یک رکورد مجموعه ای از فیلدهای مرتبط به هم است.
- Table یا جدول: مجموعه ای از رکوردهای مرتبط با یک نام منحصر به فرد است
- Database یا پایگاه داده: مجموعه ای از جدول های مرتبط است. به آن بانک اطلاعاتی هم گفته می شود.
پایگاه داده چیست؟
Database یا پایگاه داده مجموعه ای از رکوردهای مرتبط سازمان یافته است که به راحتی قابل دسترس هستند و می توان آنها را مدیریت و به روزرسانی کرد. بیشتر پایگاه داده ها از طریق سیستم های کامپیوتری به صورت الکترونیکی قابل دسترس هستند و معمولاً توسط یک سیستم مدیریت پایگاه داده (DBMS) کنترل می شوند.
رکوردها در پایگاه داده به صورت جدول ذخیره می شوند. جدول دارای ردیف ها و ستون ها است. هر ردیف به عنوان یک چندتایی یک رکورد را نشان می دهد و هر ستون به عنوان یک صفت در پایگاه داده شناخته می شوند.
علاوه بر این داده ها، پایگاه داده حاوی متادیتا یا متاداده نیز می باشد. متاداده به داده هایی گفته می شود که ساختار داده را در پایگاه داده توصیف می کند. در پایگاه داده، متاداده ها در ناحیه ای به نام دایرکتوری داده ذخیره می شوند. این قسمت نشان دهنده جدول ها، ستون ها، ایندکس ها، محدودیت ها و سایر مواردی است که در ساخت پایگاه داده درگیر هستند.
رشد پایگاه داده
همانگونه که در ویدیوی بالا نیز توضیح داده شد، پایگاه داده در دهه ۱۹۶۰ با مدل سلسله مراتبی خود شروع به رشد کرد. ای اف کاد (Edgar F. Code) در دهه ۱۹۷۰ پایگاه داده رابطه ای را ابداع کرد در حالی که پایگاه داده شیء گرا در دهه ۱۹۸۰ طراحی شد. در دهه ۱۹۹۰ پایگاه داده شیء گرا با رشد زبان برنامه نویسی موضوعی بالا آمد. امروزه پایگاه های داده SQL و NoSQL محبوب واقع شده اند.
عناصر پایگاه داده
فیلدها، سطرها، ستون ها، جدول ها ارکان پایگاه داده اند. تمامی این موارد عناصر سازنده پایگاه داده می باشند.
۱-جدول جدول پایگاه داده شامل سطرها و ستون هایی است که داده ها را در بر می گیرند. برای مثال، شما جدولی دارید که پروفایل های افراد یعنی ID، نام، آدرس و جزئیات تماس را ذخیره می کند.
۲-سطرها سطرها با یک ستون یا بیشتر در بر دارنده داده ها هستند. خواندن داده ها در سطرها برای پی بردن به اطلاعات کار آسان تری است. مثلا خواندن پروفایلی با ID، نام، آدرس و جزئیات تماس تنها یک گزارش در یک سطر است.
۳-ستون ها ستون ها به فیلدها شباهت دارند، آیتم های جداگانه ای که شامل داده ها هستند. در مثال بالا گزارش پروفایل دارای یک نام، آدرس و جزئیات تماس با سه ستون است.
۴-فیلدها فیلد بخشی از یک گزارش و شامل تنها پاره ای از داده هاست. در مثال بالا از پایگاه داده، فیلد مانند یک تک سلولی است.
اجزای پایگاه داده
پنج جز اصلی پایگاه داده عبارتند از:
1- سخت افزار سخت افزار (Hardware) به دستگاه های فیزیکی، الکترونیکی مانند کامپیوترها و دیسک های سخت اشاره دارد که بین کامپیوترها و سیستم های دنیای واقعی ارتباط برقرار می کند.
2- نرم افزار نرم افزار (Software) مجموعه ای از برنامه هایی است که برای مدیریت و کنترل پایگاه داده استفاده می شوند. شامل نرم افزار پایگاه داده، سیستم عامل، نرم افزار شبکه که برای به اشتراک گذاشتن داده ها با سایر کاربران و برنامه های کاربردی برای دسترسی به داده ها استفاده می شود.
3- داده ها داده ها (Data) حقایق و اطلاعات خام و پردازش نشده هستند که برای معنی دار کردن آنها باید سازماندهی و پردازش شوند. دیکشنری های پایگاه داده برای متمرکز کردن، مستند سازی، کنترل و هماهنگی استفاده از داده ها در داخل سازمان استفاده می شوند. یک پایگاه داده یک مخزن اطلاعات درباره پایگاه داده دارد (metadata یا متادیتا نیز نامیده می شود).
4- رویه ها رویه ها (Procedures) به دستورالعمل های مورد استفاده در سیستم مدیریت پایگاه داده اشاره می کنند. شامل همه دستورالعمل های راه اندازی و نصب، ورود به سیستم و خروج از سیستم، مدیریت عملیات روزانه، پشتیبان گیری داده ها و تولید گزارش ها می باشد.
5- زبان دسترسی به پایگاه داده زبان دسترسی به پایگاه داده یا Database Access Language زبانی است که برای نوشتن دستورات برای دسترسی، به روزرسانی و حذف داده های ذخیره شده در پایگاه داده استفاده می شود. کاربران می توانند دستورات را با این زبان قبل از ارسال آنها به پایگاه داده برای اجرا بنویسند. با استفاده از زبان، کاربران می توانند پایگاه داده های جدید و جدول ها را ایجاد کنند و داده ها در آنها وارد کرده و یا حذف کنند.
محیط پایگاه داده
محیط پایگاه داده متشکل است از سخت افزار، پایگاه داده، نرم افزار، پردازه، داده ها و کاربران. سخت افزار شامل اجزاء فیزیکی و دستگاه هاست، نرم افزار سیستم عامل و سیستم مدیریت پایگاه داده است، پایگاه داده یک مجموعه است و پردازنده ها دسته ای از قواعد را در بر می گیرند که طراحی و کاربرد پایگاه داده را کنترل می کنند.
انواع پایگاه داده
مدل های بسیاری از پایگاه های داده وجود دارند، مهمترین انواع آن عبارتند از:
- پایگاه داده مرکزی
- پایگاه داده ابری
- پایگاه داده توزیع شده
- پایگاه داده سند گرا
- پایگاه داده مبتنی بر ردیابی
- پایگاه داده شیء گرا
- پایگاه داده عملیاتی
- پایگاه داده رابطه ای
- پایگاه داده NoSql
۱-پایگاه داده مرکزی
همانطور که از اسم آن مشخص است، پایگاه داده مرکزی اطلاعات و برنامه های کاربردی را در فضایی مرکزی ذخیره می کند. این فضا جایی ست که کاربران از نقاط دور به آن دسترسی دارند.
برنامه های کاربردی داده های مناسب را بازیابی می کنند. این کار بر اساس تعاملات فرستاده شده توسط کنترل کننده ارتباطات برای پردازش یک معالمه صورت می گیرد.
برنامه های کاربردی مرکزی اعتبار سنجی و تایید داده را انجام می دهند و برنامه های کاربردی واقع شده در نقطه مرکزی یک شماره ثبت را به آن اختصاص می دهند.
۲-پایگاه داده ابری
پایگاه داده ابری دارای ظرفیت مقیاس پذیری ست و روی پلتفرم رایانش ابری اجرا می شود. این پایگاه مقیاس پذیری و دسترس پذیری پایگاه داده را فراهم می سازد و از طریق رابط شبکه یا API قابل دسترسی است (ارائه شده توسط فروشنده).
فایده پایگاه داده ابری در این است که بدون نیاز به تهیه سخت افزار اختصاصی امکان میزبانی پایگاه داده را برای کاربران شرکتی فراهم می کند.
مدیریت این پایگاه می تواند توسط یک کاربر صورت بگیرد یا تامین کننده ای به عنوان یک سرویس آن را انجام دهد که پایگاه داده به عنوان یک سرویس (DBaaS) نیز نامیده می شود.
۳-پایگاه داده توزیع شده
به دلیل اینکه بخش های پایگاه داده توزیع شده در موقعیت های فیزیکی مختلفی ذخیره شده اند، پردازش در این پایگاه میان نقاط مختلف یک شبکه عینا بازسازی و تکرار می شود.
دو نوع پایگاه داده توزیع شده وجود دارد: همگن و ناهمگن. در نوع همگن، موقعیت های مکانی فیزیکی دارای سخت افزار پایه، سیستم های عامل و برنامه های پایگاه داده یکسان می باشند. حال آنکه در رابطه با نوع ناهمگن ممکن است سیستم عامل، برنامه های پایگاه داده و سخت افزار در نقاط مختلف، متفاوت از هم باشند.
۴-پایگاه داده سند گرا
برنامه کامپیوتری خاصی به منظور ذخیره سازی، بازیابی و مدیریت اطلاعات سند گرا طراحی شده است که پایگاه ذخیره اسناد نیز نامیده می شود.
بر خلاف پایگاه داده رابطه ای، الگوی پایگاه داده سند گرا تصویری ساخت یافته از جدول ها، سطرها و ستون ها نیست.
پایگاه داده سند گرا یک نوع اصلی از پایگاه داده NoSQL می باشد. داده ها با استفاده از فرمت های استاندارد کد گذاری شده اند، مانند XML، JSON و BSON به علاوه فرمت های دودویی که PDF و MS-Word و غیره هستند.
محبوب ترین نمونه پایگاه داده سند گرا MongoDB است. داده ها به دسته هایی با نام مجموعه ها گروه بندی شده اند که در پایگاه داده، هر کدام اسامی منحصر به خود را دارند.
۵-پایگاه داده مبتنی بر ردیابی
در پایگاه داده مبتنی بر ردیابی، موارد با دنبال کردن ارجاع از دیگر موارد یافت می شوند. این نوع از پایگاه های داده زمانی رایج بودند که داده ها روی نوارهای مغناطیسی ذخیره می شدند. مرجع مرتبط به ردیابی برای اشاره به مکانی استفاده می شده است که گزارش بعدی در آن ذخیره گشته بود.
دسترسی این پایگاه معمولا به مدل سلسله مراتبی و مدل های شبکه ای وابسته است. تکنیک های آن به منظور ردیابی میان گزارشات از اشاره گرها و مسیر استفاده می کنند. ردیابی با دستوراتی مانند “بعدی”، “قبلی” و غیره توصیف می شود.
۶-پایگاه داده شیء گرا
برخلاف دیگر پایگاه های داده که به اعمال و داده ها وابسته اند، پایگاه داده شیء گرا مبتنی بر اشیاء تشکیل شده است.
پایگاه داده شیء گرا مناسب آیتم هایی است که با زبان های برنامه نویسی شیء گرا خلق شده اند.
برای مثال، یک گزارش در پایگاه داده می تواند شیء داده ای (data object) باشد تا مقادیر حرفی عددی (alphanumeric values). اشیاء در بر دارنده شاخصه ها و متدها هستند. آنها دارای داده و همچنین کد اجرایی اند.
- شاخصه: داده ای که خصوصیات شیء را شرح می دهد.
- متدها: نشان دهنده رفتار شیء است، پیشتر توابع نام داشت.
عبارت مهم دیگری که در زبان های برنامه ریزی شیء گرا مورد استفاده قرار می گیرد کلاس ها می باشد. کلاس برای شیء یک قالب است.
پایگاه داده شیء گرا در برنامه های چند رسانه ای، پروژه های تجاری، پروژه های طراحی به کمک کامپیوتر و موارد مشابه مورد استفاده قرار می گیرد.
مزیت اصلی این پایگاه عدم نیاز آن به مونتاژ و مجزا کردن اشیاء است که در نهایت منجر به صرفه جویی در زمان کدگذاری و اجرا می شود. کنترل همروندی نیز در پروژه ها بهتر می شود.
۷-پایگاه داده عملیاتی
پایگاه داده عملیاتی اطلاعاتی را شامل می شود که به اعمال یک تشکیلات اقتصادی مربوط است.
این نوع از پایگاه های داده به طور کلی بر روی رویه های عملی همانند بازاریابی، تولید، کارمندان و غیره تشکیل شده اند.
برای مثال، ممکن است شرکتی از پایگاه داده عملیاتی برای پیگیری مقدار محصولات مختلف در انبار کالا استفاده کند. به طور مشابه، امکان دارد در فروشگاه آنلاین، چنین پایگاه های داده ای برای بازدید از مقدار فروش موجودی انبار استفاده گردد.
پایگاه داده عملیاتی به عنوان منبعی برای انبار داده ها عمل می کند. این پایگاه می تواند بر پایه SQL و NoSQL باشد. به سیستم مدیریت پایگاه داده عملیاتی با عنوان پایگاه داده پردازش تراکنش آنلاین (OLTP) نیز اشاره می شود.
۸-پایگاه داده رابطه ای
پایگاه داده رابطه ای در ده ۱۹۷۰ توسط ای اف کاد در IBM ابداع شد. هدف سیستم های مدیریت پایگاه داده رابطه ای (RDBMS) عملکرد بهتر به منظور مدیرت داده ها در برنامه های پایگاه داده دسکتاپ است، مخصوصا به علت دسترسی داشتن چندین کاربری که قادرند به صورت همزمان با داده ها کار کنند.
داده ها به صورت جدولی ذخیره می شوند تا به راحتی قابل دسترسی باشند. داده ها با مجموعه ای از جدول ها ساخته شده اند. مجموعه جدول ها یک طرح را می سازند و تعدادی از جدول ها یک پایگاه داده را بوجود می آورند. توسعه این پایگاه های داده کار راحتی ست و بدون اصلاح یا تغییر تمام برنامه های حاضر می توان یک دسته جدید را به پایگاه داده موجود اضافه کرد.
زبان پرسمان ساخت یافته (SQL) رابط استاندارد پایگاه داده رابطه ای است.
۹-پایگاه داده NoSQL
پایگاه داده NoSQL پایگاهی غیر رابطه ای ست و غیر از قالب جدولی، مکانیزم ذخیره سازی را تامین می کند. پایگاه داده NoSQL بیشتر در کلان داده ها و برنامه های کاربردی وب آنی به کار گرفته می شود. این پایگاه ها به علت پشتیبانی از SQL همانند زبان ها، “Not only SQL” (“نه تنها “SQL) نیز نامیده می شوند.
دسته بندی پایگاه داده NoSQL شامل سند، کلید مقدار و نمودار می شود.
با استفاده از جستارهای چندگانه، ذخیره سازی، کپی و توزیع، و داده عادی نشده میتوان داده غیر رابطه ای را در پایگاه داده NoSQL اداره کرد.
خصوصیات پایگاه داده
داده در یک پایگاه داده از ویژگی های زیرین برخوردار است:
- سازمان یافته و مربوط است.
- میان کاربران و برنامه های مختلف به اشتراک گذاشته میشود.
- ماندگار است.
- از دسترسی غیر مجاز در امان است.
- بیش از حد لزوم نیست.
- اعتبار و یکپارچگی آن در پایگاه داده نیز تضمین شده است.
- به راحتی قابل دسترسی و استفاده کاربران در زمان مورد نیاز است.
مزیت های پایگاه داده
- امنیت بالا و پیشرفته داده ها
- کاهش افزونگی داده ها
- افزایش ماندگاری داده ها
- یکپارچگی و استقلال داده ها
- بهبود دسترسی به داده ها برای کاربران از طریق به کارگیری زبان های میزبان و پرسمان
- تسهیل توسعه برنامه های کاربردی جدید
معایب پایگاه داده
- زمان گیر بودن طراحی سیستم های پیچیده پایگاه داده
- تاثیر آسیب پایگاه داده تقریبا بر تمامی برنامه های کاربردی
- هزینه های قابل توجه راه اندازی سخت افزارها و نرم افزارها
- هزینه های بالای تبدیل در تغییر از سیستم مبتنی بر فایل به سیستم مبتنی بر داده
- نیاز داشتن تمامی برنامه نویسان و کاربران به آموزش
اجزای اصلی دیتابیس (اینفوگرافی)
سلسله مراتب یک دیتابیس (اینفوگرافی)
سیستم مدیریت پایگاه داده (DBMS) چیست؟
سیستم مدیریت پایگاه داده (DBMS) اصطلاحی شناخته شده در تحلیل داده ها است. مجموعه برنامه هایی هستند که برای تعریف، مدیریت و پردازش پایگاه داده ها و برنامه های مرتبط با آنها استفاده می شود و کاربران را قادر می سازد به پایگاه داده دسترسی پیدا کرده و داده ها را دستکاری، نگهداری، گزارش و به یکدیگر ارتباط دهند.
DBMS اغلب برای کاهش افزونگی، اشتراک گزاری داده ها به روش کنترل شده و کاهش مشکلات یکپارچگی داده ها استفاده می شود. DBMS یک سیستم اطلاعاتی نیست بلکه به سادگی یک نرم افزار است.
حتما دانلود کنید: آموزش صفر تا صد پایگاه داده (رایگان)
مدل رابطه ای پرکاربردترین DBMS است که داده ها را در قالب جدول ها ذخیره می کند. در این مدل، اطلاعات در سطرها، ستون ها و جدول ها سازماندهی می شوند و در نتیجه یافتن اطلاعات مرتبط را آسان تر می کند.
پایگاه داده های رابطه ای محبوب هستند زیرا توسعه آنها آسان می باشد و می توان پس از ایجاد پایگاه داده اصلی دسته بندی های جدید داده را به آن بدون ویرایش های پیچیده اضافه کرد.
زبان پرس و جو ساختاریافته یا SQL (Structured Query Language) استاندارد کاربر و رابط برنامه برای یک پایگاه داده رابطه ای در نظر گرفته می شود، همه نرم افزارهای DBMS رابطه ای از SQL پشتیبانی می کنند. به عنوان مثال می توان به FileMaker Pro ، Microsoft Access، Microsoft SQL Server، MySQL و Oracle اشاره کرد.
در اصل پایگاه داده ها باید توسط یک ساختار برای نگهداری داده های ارزشمند آنها مدیریت شوند. DBMS ابزاری برای ایجاد این ساختار و کار با داده های موجود در پایگاه داده است. برنامه های مدیریت پایگاه داده زیادی در دسترس وجود دارد. بعضی از برنامه ها روی ماشین های بزرگ و قدرتمند و بعضی دیگر روی رایانه های شخصی، نوت بوک ها، تبلت ها و … اجرا می شوند. برخی از آنها حتی روی تلفن های هوشمند نیز قابل اجرا هستند.
این برنامه ها حتی برای محصولاتی مفید است که روی چند سیستم عامل کار می کنند یا در واقع روی شبکه هایی که شامل کلاس های مختلف از ماشین ها هستند.
حتی یک روند قوی تری وجود دارد که داده ها را در مراکز داده یا حتی در فضای ابری ذخیره می کند. فضای ابری می تواند یک ابر عمومی توسط شرکت های بزرگ مانند آمازون، گوگل یا مایکروسافت از طریق اینترنت باشد یا یک ابر خصوصی که توسط همان سازمانی اداره می شود که داده ها را در اینترانت خود ذخیره می کند.
نقش پایگاه داده ها در شرکت ها چیست؟
شرکت ها معمولاً هم از پایگاه داده های داخلی و هم خارجی استفاده می کنند. پایگاه داده های داخلی شامل پایگاه داده های عملیاتی و انبارهای داده هستند. پایگاه داده های عملیاتی به شدت در فعالیت های تجاری مانند حسابداری، فروش، امور مالی و منابع انسانی مورد استفاده قرار می گیرند.
انبارهای داده حاوی داده های جمع آوری شده از چند منبع هستند و کمتر از داده های موجود در آن برای فعالیت های روتین تجاری استفاده می شود. انبارهای داده بیشتر برای اهداف تجاری کاربرد دارند.
حتما دانلود کنید: آموزش صفر تا صد طراحی سایت در وردپرس
پایگاه داده های خارجی به پایگاه داده های خارج از سازمان و متعلق به سازمان های دیگر گفته می شود و به طور کلی از طریق اینترنت قابل دسترس هستند. نمونه ای از یک پایگاه داده خارجی پایگاه داده SEC است.
