MIDOONY Logo

مدیریت پایگاه داده (بخش اول - تعاریف Database, Types and Specifications)

1399/11/22
مدیریت پایگاه داده (بخش اول - تعاریف Database, Types and Specifications)

مقدمه
امروزه تقریبا همه افراد از کامپیوتر استفاده می کنند. کامپیوترهای خانگی مرتبا برای مدیریت کسب و کارهای شخصی ، بروزرسانی صفحات گسترده و یا محاسبه نمرات تحصیلی بکار می روند. همینطور پست الکترونیکی ، تعاملات اجتماعی با دوستان و اعضای خانواده ، استفاده از اینترنت برای اخبار یا سرگرمی از دیگر کاربردهای آنهاست.
مالکان کسب و کارهای کوچک از صفحات گسترده یا نرم افزارهای خاص دیگر برای پیگیری مخارج شخصی یا کسب وکار خود استفاده می کنند.
در محیط های اداری برای جمع آوری ، ذخیره و مدیریت اطلاعات محدوده وسیعی از موضوعات مانند مشتریان ، قرار ملاقات ها و سفارشات استفاده می شوند.
در محیط های تجاری محدوده گسترده ای از اطلاعات مورد نیاز کسب و کار باید مدیریت شوند.در ادارات کاربران از کامپیوتر برای انجام امور کاری نظیر تحلیل ها و گزارشات استفاده می کنند که برای اغلب آنها از نرم افزارهای آفیس مثل اکسل و اکسس استفاده می گردد.

تعریف #پایگاه_داده ( #Database )
تعاریف متعددی برای پایگاه داده بیان شده است که ذیلا به چند نمونه اشاره می گردد :
•    مجموعه ای از اطلاعات و داده های سازمان یافته طوریکه براحتی مورد دسترسی ، اداره و بازیابی قرار گیرند.
•    مجموعه ای از داده های سازمان یافته که معمولا بصورت الکترونیکی از طریق سیستم های کامپیوتری ذخیره شده و قابل دسترسی هستند.
•    مجموعه ای اشتراکی ، پایدار و منسجم از داده های منطقا به هم مرتبط و ذاتا با معنی که بیانگر جنبه هایی از دنیای واقعی است یعنی به عنوان مخزنی از اطلاعات در نظر گرفته می شود که یکبار تعریف شده و توسط کاربران مختلف جهت پشتیبانی از فعالیت ها مورد استفاده قرار می گیرد.

مشخصات پایگاه داده
•    نشان دهنده جنبه هایی از دنیای واقعی است یعنی شامل داده های خام از اطلاعات واقعی است.
•    منطقی ، منسجم و پایدار است.
•    برای مقاصد خاصی طراحی ، ساخته و با داده ها پر می گردد.
•    هر قلم داده ای در یک فیلد ذخیره می شود.
•    ترکیبی از فیلدها ، جداول را می سازد. مثلا هر فیلد در جدول پرسنلی شامل داده های یک کارمند است.
•    می تواند شامل چندین جدول مرتبط باشد.
•    در برابر دسترسی های غیر مجاز از امنیت کامل برخوردار هستند.
•    دارای ویژگی ACID جهت تضمین دقت و دسترس پذیری داده ها بشرح زیر می باشد :
Atomicity : یعنی تمام الزامات برای بروزرسانی واحد اطلاعاتی وجود دارند یا هیچ نیازی برای بروزرسانی لازم نیست. یا کل بروزرسانی واحد اطلاعاتی با موفقیت انجام می شود یا هیچ بروزرسانی انجام نمی گردد. این ویژگی از واحد اطلاعاتی در برابر خطاهای ورودی /خروجی ، شبکه و پاور حفاظت می نماید.
Consistency : یعنی تراکنش ها پایگاه داده را از یک حالت معتبر به حالت معتبر دیگر برسانند. تمام بروزرسانی ها باید محدودیت های یکپارچگی ارجاعی تعریف شده را اعمال نمایند. (این محدودیت ها روابط یک به چند بین جداول را تعریف و کنترل می نمایند)
Isolation : یعنی بکارگیری مکانیزم هایی که چندین کاربر را قادر می سازد بطور همزمان  به داده های یکسان در پایگاه داده دسترسی و آنها را بروزرسانی نمایند.
هنگام بروزرسانی پایگاه داده ، سطرهای مد نظر برای بروزرسانی توسط یک کاربر قفل می گردند تا مانع از دسترسی توسط سایر کاربران گردند تا زمانی که فرایند بروزرسانی تکمیل گردد و سپس قفل باز می شود. هر درخواست دسترسی به سطرهای در حال بروزرسانی تا زمان تکمیل بروزرسانی با تاخیر مواجه می شوند. 
Durability : این ویژگی تضمین می نماید که بروزرسانی ها هنگام بروز مشکلات سیستمی مثل خرابی دیسک یا قطع برق ،  هم حفظ شوند. 
سیستم های پایگاه داده دارای مکانیزم هایی برای پشتیبان گیری کامل هستند. بعلاوه این سیستم ها تمام سوابق تغییرات را ثبت می نمایند تا در صورت نیاز پایگاه داده بطورکامل در اولین استفاده بازیابی و تغییرات مورد نیاز در آن اعمال گردند.

عناصر پایگاه داده
این عناصز که بلاک های سازنده پایگاه داده را تشکیل می دهند عبارتند از :
•    (Table) جدول – شامل سطرها و ستون هایی که داده ها را در بر می گیرند.مانند جدولی برای ذخیره اطلاعات افراد از قبیل شناسه ، نام ، آدرس و تلفن
•   (Record) سطر یا رکورد – شامل ستون هایی که خواندن اطلاعات قابل فهم را راحت تر می نماید. مانند خواندن اطلاعات مربوط به یک فرد که در یک سطر یا رکورد قرار می گیرد.
•    (Column) ستون – شامل تمام داده های مربوط به یک فیلد یا قلم اطلاعاتی.
•    (ّField) فیلد – بخشی از رکورد شامل یک نوع قلم اطلاعاتی مانند نام.

مزایا و معایب
از مزایای پایگاه داده می توان به موارد زیر اشاره کرد :
•    بهبود و ارتقاء امنیت داده ها
•    کاهش افزونگی داده ها
•    افزایش ثبات و قوام داده ها
•    استقلال و یکپارچگی داده ها
•    بهبود دسترسی به داده ها
•    تسهیل توسعه نرم افزارهای جدید

پایگاه داده می تواند معایب زیر را به همراه داشته باشد :
•    زمان صرف شده برای طراحی پایگاه های داده پیچیده
•    خرابی پایگاه داده بر تمامی نرم افزارها تاثیر می گذارد
•    هزینه سخت افزار و نرم افزار مورد نیاز جهت راه اندازی
•    هزینه تبدیل و انتقال از سیستم های بر مبنای فایل به سیستم پایگاه داده
•    آموزش لازم برای برنامه نویسان و کاربران

زبان های پایگاه داده
این زبان ها برای کاربردهای زیر مورد استفاده قرار می گیرند :
•    DCL (Data Control Language) – کنترل دسترسی به داده ها
•    DDL (Data Definition Language) – تعریف انواع داده و ایجاد ،تغییر و حذف جداول و ارتباطات بین انها
•    DML (Data Manipulation Language) – اضافه کردن ، بروزرسانی و حذف داده ها
•    DQL (Data Query Language) – جستجو و بازیابی اطلاعات
•    انجام تنظیمات خاص و پیکربندی فضای ذخیره سازی
•    محاسبات لازم در نتایج پرس و جوها نظیر شمارش ، جمع ، میانگین ، ترتیب وگروه بندی
•    استفاده توسط برنامه نویسان نرم افزارها

محیط پایگاه داده
مولفه های زیر در کنار کم تشکیل محیط پایگاه داده را می دهد :
•    Data – مهمترین جزء این مجموعه می باشد که به دو نوع سازماندهی می شود. یکی داده های کاربری که در سطرها و ستنون های جداول مختلف ذخیره می گردند و دیگری فراداده ها که شامل اطلاعاتی دررابطه با داده های کاربری می باشند برای مثال نام جداول ، محدودیت ها ، کلید اولیه و کلید خارجی.
•    DBMS – نرم افزاری که کاربر را قادر به تعامل با پایگاه داده می نماید و اجازه می دهد کاربران داده ها را اضافه ، حذف ، بروزرسانی و بازیابی نمایند.
•    Database Application – برنامه هایی به زبان SQL برای انجام عملیات روی داده ها توسط کاربران.
•    User – کسی که از پایگاه داده برای دسترسی به داده ها استفاده می نماید
•    سخت افزار ، نرم افزار ، سیستم عامل

کاربران پایگاه داده
پایگاه داده دارای کاربرانی با حقوق دسترسی و مجوزهای مختلف می باشد که برای مقاصد گوناگونی کار می کنند و به صورت زیر دسته بندی می شوند :

•    (Administrators) راهبران – از پایگاه داده نگهداری کرده و وظیف راهبری پایگاه داده را بعهده دارند. سطوح دسترسی کاربران را تعریف کرده و محدودیتهای لازم برای امنیت پایگاه داده را اعمال می نمایند. همچنین تامین متابع لازم مانند لایسنس ، ابزارها ، سخت افزار و نرم افزار را مد نظر قرار می دهد.
•   (ِDesigners) طراحان – کسانی که به طراحی پایگاه داده مبادرت می ورزند و با ملاحظه داده هایی که باید نگهداری شوند به شناسایی ، تعریف و طراحی مجموعه موجودیت ها ، روابط ، محدودیت ها و نماها می پردازند.
•   (Users)  کاربران نهایی – شامل بازدیدکنندگان ساده تا تحلیلگران کسب و کار که از پایگاه داده استفاده می نمایند.

دسته بندی پایگاه داده
برای دسته بندی پایگاه داده روش های مختلفی وجود دارد. :
با توجه به محتویات – مانند متنی ، آماری ، چند رسانه ای
با توجه به نوع کاربرد – مانند حسابداری ، موزیک ، فیلم ، بانکداری 
با توجه به جنبه های فنی – مانند ساختار پایگاه داده یا نوع رابط کاربری
با توجه به نوع پیاده سازی – مانند متمرکز ، ابری ، توزیع شده ، سند گرا ، پیمایشی ، شیءگرا ، رابطه ای ، عملیاتی و غیرساختیافته

مدل های پایگاه داده
مدل پایگاه داده عبارتست از مدل داده ای  که ساختار منطقی پایگاه داده و روش ذخیره ، اصلاح و سازماندهی داده ها را تعیین می کند. عمومی ترین نوع مدل پایگاه داده مدل رابطه ای است که به شکل جداول مرتبط بهم می باشد.
مدل های داده مورد استفاده برای پایگاه داده بصورت زیر می باشند :

 Navigational databases
 Hierarchical database model
Network model
Graph database
Relational model
Entity–relationship model
o    Enhanced entity–relationship model
Object model
 Document model
 Entity–attribute–value model
 Star schema
Inverted index
Flat file
Associative model
Multidimensional model
Array model
Multivalue model
XML database
Semantic model
Content store
Event store
Time series model


یکپارچگی ارجاعی
هر پایگاه داده دارای چندین جدول است که هر کدام نوعی از اطلاعات را ذخیره می نمایند.برای مثال یک پایگاه داده پرسنلی می تواند شامل یک جدول برای واحدهای سازمانی ، یک جدول برای کارمند و یک جدول برای وام باشد. هر جدول شامل اقلام اطلاعاتی در خصوص جزئیات آن نوع اطلاعات هست که به عنوان مثال حداقل به موارد ذیل می توان اشاره کرد :

جدول واحد سازمانی
شناسه واحد
نام واحد
شناسه مدیر واحد

جدول کارمند
شناسه کاومند
نام کارمند
نام خانوادگی کارمند
تلفن محل کار
تلفن منزل
آدرس
شناسه واحد سازمانی

جدول وام
شناسه کارمند
کد وام
مبلغ وام

هنگام بارگذاری جداول هر مورد اطلاعاتی در یک سطر و اجزا داده آن اطلاعات در ستون های مرتبط بارگذاری می شوند. برای مثال یک سطر در جدول واحد سازمانی دارای مقادیر زیر است :
شناسه واحد    -                            نام واحد                     -  شناسه مدیر واحد
SalesArea1 -          Northern Virginia Marketing  -           E1005
در جدول کارمند ، کارمندان آن واحد سازمانی بصورت زیر مرتبط می گردند :
شناسه کارمند -       نام کارمند     -     نام خانوادگی    -     شناسه واحد سازمانی
E2001          -        Albert         -    Alan Smith  -      SalesArea1
ملاحظه می کنید که رابطه بین کارمند و واحد سازمانی او با شناسه واحد سازمانی تعیین می شود که مقدار آن در جدول واحد سازمانی ذخیره شده است. در اینجا رابطه یک به چند بین دو جدول کارمند و واحد سازمانی نشان داده شده است که به عنوان یکپارچگی ارجاعی اشاره می گردد.
یکپارچگی ارجاعی اساس یکپارچگی داده بوده و توسط سیستم های مدیریت پایگاه داده رابطه ای تعریف و اجرا می گردد. 

رویکرد پایگاه داده یا رویکرد برمبنای فایل
چندین مشخصه وجود دارد که تمایز رویکرد پایگاه داده با رویکرد بر مبنای فایل را نشان می دهد :
ماهیت خود تشریحی پایگاه داده – پایگاه داده علاوه بر مقادیر داده ها شامل فراداده هایی است که شرح و تعاریف داده ها و روابط بین جداول را نشان می دهند. این جداسازی داده ها و اطلاعات پیرامون آنها باعث تفاوت پایگاه داده با سیستم های برمبنای فایل می گردد . 
جداسازی نرم افزار و داده ها – در سیستم های برمبنای فایل ساختار داده ها در نرم افزار تعریف می شود بناباین اگر ساختار داده تغییر کند کل نرم افزار باید بصورت لازم تغییر نماید در صورتیکه در پایگاه داده ساختار داده در نرم فزار تعریف نمی گردد بنابراین تغییر ساختار داده نیازی به تغییر نرم افزار ندارد که به آن استقلال داده از نرم افزار هم گفته می شود.
پشتیبانی از نماهای مختلف برای داده ها- پایگاه داده از نماهای چندگانه پشتیبانی می کند. نما (view) زیرمجموعه ای از پایگاه داده می باشد که برای کاربران خاصی تعریف می گردد. کاربران مختلف می توانند نماهای مختلفی داشته باشند هر نما شامل داده های لازم برای یک کاربر یا گروهی از کاربران است.
سیستم چند کاربره – سیستم های پایگاه داده کنونی برای استفاده توسط چندین کاربر طراحی شده اند. بعبارت دیگر آنها اجازه می دهند چندین کاربر در یک زمان به پایگاه داده مشترک دسترسی داشته باشند. این دسترسی از طریق ویژگی بنام استراتژی کنترل همزمان حاصل می گردد. این استراتژی تضمین می کند که داده های مورد دسترسی همواره صحیح بوده و بطور یکپارچه نگهداری شوند.
کنترل وابستگی داده – در پایگاه داده هر قلم داده تنها در یک محل نگهداری می شود. وجود وابستگی داده برای بهبود عملکرد سیستم بسیار مهم می باشد. این وابستگی توسط برنامه نویسی هنگام طراحی پایگاه داده ایجاد شده و باعث حداقل تکرار اطلاعات می گردد. 
اشتراک گذاری داده – یکپارچگی داده ها درون یک پایگاه داده برای سازمان ها فواید زیادی دارد. اولا ، اجازه اشتراک گذاری داده ها برای دسترسی افراد مختلف را می دهد. دوما ، به کاربران توانایی حصول اطلاعات اضافی از مقادیر داده ها را می دهد.
اجرای محدودیت های یکپارچگی – سیستم های مدیریت پایگاه داده قابلیتی را جهت تعریف و اعمال محدودیت ها ارائه می دهند که ورود اطلاعات صحیح توسط کاربران و حفظ یکپارچگی داده ها را تضمین می نماید. یک محدودیت عبارتست از امکانی که نشان می دهد چه چیزی می تواند در جدول وارد یا ویرایش شود از قبیل کدپستی که با استفاده از فرمت خاصی صورت می گیرد.
انواع زیادی از محدویت ها در پایگاه داده وجود دارند از قبیل نوع داده یا یکتا بودن داده. این محدودیت ها می توانند ساده (توسط فیلد) یا پیچیده (توسط برنامه نویسی) اعمال شوند.
محدودیت دسترسی غیرمجاز – تمام کاربران پایگاه داده مجوزهای دسترسی یکسانی ندارند. برای مثال کاربری ممکن است فقط دسترسی فقط خواندنی داشته باشد یعنی قادر به تغییر اطلاعات نباشد در حالی که کاربر دیگر مجوز خواندن و نوشتن داشته باشد. بنابراین سیستم مدیریت پایگاه داده باید دارای زیرسیستمی ایمن برای کنترل انواع حساب های کاربری و مجوزهای مربوطه باشد.
استقلال داده ها – فایده دیگر سیستم مدیریت پایگاه داده نحوه استقلال داده ها می باشد. بعبارت دیگر داده های شرح دهنده و توصیف کننده اطلاعات (فراداده metadata) از نرم افزار مجزا می باشند که این امکان تغییر ساختار داده ها را فراهم می نماید.
پردازش تراکنش – یک سیستم مدیریت پایگاه داده دارای زیرسیستم کنترل همزمان می باشد. این ویژگی تضمین می کند که داده ها حین پردازش تراکنش ، پایدار و معتبر باقی بمانند حتی اگر چندین کاربر اطلاعات مشابه را بروزرسانی نمایند. 
ارائه چندین نما از داده ها – ماهیتا سیستم مدیریت پایگاه داده اجازه دسترسی چندین کاربر بصورت انفرادی یا گروهی را می دهد. برای کاربران مهم نیست که از محل و نحوه ذخیره داده مورد دسترسی آنها آگاه باشند.

1 990
دیدگاه کاربران
0 دیدگاه
شما هم دیدگاه خود را ارسال کنید