مقدمه

هر گاه بخواهیم داده‌ ها را با هدف دسترسی سریع، مدیریت بهتر، ویرایش آسان و به روز بودن تقسیم‌ بندی و سازمان ‌دهی کنیم، از پایگاه داده یا دیتابیس استفاده می‌ کنیم. پایگاه داده محل نگهداری داده ‌هاست و بایگانی الکترونیکی داده، در حقیقت کاری است که در بانک اطلاعاتی انجام می ‌شود. دیتابیس فقط مختص دنیای فناوری اطلاعات نیست و ما روزانه با بانک ‌های اطلاعاتی گوناگونی سر و کار داریم. مثال‌ های زیر به درک صحیح و بهتر این موضوع کمک می‌ کند.

  •  لیست شماره تلفن ‌های موجود در تلفن همراه
  •  آرشیو فایل ها
  •  مجموعه اطلاعات محصولات، فاکتورهای خرید و لیست مشتری‌ های یک سازمان
  •  ثبت اطلاعات کارمندان و محاسبات حقوق و کسورات آنها
  •  لیست کالاهای یک فروشگاه
  •  ترکنش‌ های بانکی
  •  لیست اطلاعات دانش ‌آموزان و دانشجویان آموزشگاه و …

بنابراین هر سیستمی که اطلاعات را به صورت منظم و دسته ‌بندی شده نگهداری می ‌کند، یک سیستم پایگاه داده محسوب می‌ شود. اما قبل از پرداختن به موضوع پایگاه داده بهتر است اشاره ‌ای به مفاهیم مرتبط با آن داشته باشیم.

مفاهیم موجود در دیتابیس

  •  داده (Data): مجموعه اي از اعداد، حروف، علائم، نشانه‌ ها، رویدادها، پدیده‌ ها و ارزش‌ های واقعی است.
  •  اطلاعات (Information): داده‌ های پردازش شده که برای گیرنده قابل درک هستند.
  •  موجودیت (Entity): هر آن چیزی که می‌ خواهیم در مورد آن اطلاعات ذخیره و نگهداری کنیم.
  •  صفت خاص (Attribute): یک یا چند ویژگی از موجودیت می ‌باشد.
    به عنوان مثال موجودیت درس در یک سیستم دانشگاهی می ‌تواند دارای صفات خاصی مانند کد درس، نام درس، تعداد واحد باشد.

تعریف دیتابیس (Database)

امروزه حجم زیاد اطلاعات، استفاده از دیتابیس را به دلیل داشتن نظم و یکپارچگی اطلاعات و سهولت دسترسی به اطلاعات به یک ضرورت تبدیل کرده است. هر دیتابیس بسته به حجم اطلاعات از چندین جدول تقسیم شده است. و هر جدول شامل سطر و ستون‌ هایی است. هر داده در جایگاه مشخصی قرار می‌ گیرد و همین عامل باعث دسترسی سریع و آسان به اطلاعات می ‌شود. Oracle، MySQL، DB2، SQL Server، SQLite، Sybase از معروفترین پایگاه‌ های داده هستند.

دیتابیس مجموعه‌ ای سازمان یافته از داده‌ هاست که به آسانی می ‌‌توان به داده‌ ها دسترسی داشت، آنها را مدیریت و ویرایش کرد. در واقع دیتابیس مکانی است برای ذخیره سازی داده‌ های سازمان ‌دهی شده و به کمک آن می ‌توان داده ‌ها را روی فضای الکترونیکی مانند هارد لپ تاپ یا روی هاست ذخیره کرد و در مواقع نیاز آنها را دستکاری و مدیریت کرد. دریافت اطلاعات، ذخیره سازی، جستجو و گزارش ‌دهی چهار اصل دیتابیس می ‌باشند.
مهمترین دلیل استفاده از پایگاه‌ های داده ساختار منظم آنها می ‌باشد. دیتابیس‌ ها را می توان بر اساس اطلاعاتی که ذخیره می‌ کنند به پایگاه داده متنی، عددی، تصویری و براساس نوع ساختار به MSSQL , MYSQL و… طبقه‌ بندی کرد.

اجزای اصلی دیتابیس یا پایگاه داده

پایگاه داده از قسمت‌ های مختلفی تشکیل یافته است. برای اینکه یک پایگاه داده به درستی کار کند لازم است که تمامی این اجزاء (سخت افزار، نرم افزار، کاربران و طراحان دیتابیس) در کنار هم قرار بگیرند. برای آشنایی بیشتر با این اجزاء در ادامه به شرح آنها می‌ پردازیم.

  •  سخت افزار

سخت افزارها وظیفه پردازش اطلاعات را بر عهده دارد. بانک‌ های اطلاعاتی بر اساس کارایی که دارند از سخت افزارهای متفاوتی استفاده می ‌کنند که عبارتند از:

  •  سخت افزار ذخیره سازی: در این روش ذخیره سازی داده ها با استفاده از دیسک های سریع با ظرفیت بالا انجام می ‌شود.
  •  سخت افزار پردازشی: کامپیوترها یا ماشین‌ های خاصی که برای محیط ‌های بانک اطلاعاتی تهیه و تولید می ‌شوند، جزء سخت افزار پردازشی هستند. و از لحاظ معماری، حافظه اصلی و سایر اجزا از ویژگی‌ های خاصی برخوردار هستند.
  •  سخت افزار ارتباطی: این سخت افزارها مانند موبایل، برقراری ارتباط های راه دور و نزدیک را ممکن می ‌سازند.
  •  نرم افزار

نرم افزارها وظیفه برقراری ارتباط میان کاربر و دیتابیس را بر عهده دارند. نمونه هایی از نرم افزارها عبارتند از: سیستم عامل، نرم افزارهای ارتباطی شبکه، نرم افزار مدیریت دیتابیس و اپلیکیشن ‌ها. نرم افزارها را می ‌توان بر اساس کارایی آنها به دو نوع نرم افزار کاربردی و سیستمی طبقه ‌بندی کرد.

  • نرم افزار کاربردی: این نرم افزارها توسط کاربر یا برنامه نویس برای ارتباط با سیستم بانک اطلاعاتی تهیه می ‌شوند.
  •  نرم افزار سیستمی: این نرم افزارها امکان تعریف، دستیابی و کنترل بر روی دیتابیس را به کاربر می‌ دهند.
  •  کاربران دیتابیس

کاربران دیتابیس افرادی هستند که به روش‌ های مختلفی با دیتابیس در ارتباط هستند و به سه دسته تقسیم می ‌شوند:

  •  مدیر پایگاه داده (DBA): این افراد متخصص در تکنولوزی اطلاعات بوده و با دانش مدیریت اطلاعات، پایگاه داده را مدیریت می‌ کنند. و وظایفی همچون مراقبت، نگهداری و تهیه نسخه پشتیبان، تعریف کاربران، تعریف سطوح دسترسی، تعریف ساختارها و قیود داده، نصب و راه‌ اندازی سخت افزارها و نرم افزارها، تأمین امنیت سیستم و همچنین مسئولیت طراحی و تصمیم‌‍‌گیری برای کلیه امور یک سیستم بانک اطلاعاتی را بر عهده دارند.
  •  کاربر برنامه نویس‌ (DBP): ساختار اصلی دیتابیس توسط برنامه نویس‌ ها طراحی می‌ شود. در واقع این افراد مسئول طراحی و ساخت برنامه‌ هایی هستند که از یک طرف به بانک اطلاعاتی و از طرف دیگر به کاربر نهایی متصل هستند.
  • کاربر نهایی(end user): این افراد از طریق پایانه ‌ها به سیستم دسترسی دارند و از داده ‌های دیتابیس استفاده می ‌کنند. کارهایی مانند ثبت کوئری یا درج و به ‌روزرسانی را در سیستم بر عهده دارند.
  •  طراحان دیتابیس (DBD)

طراحان دیتابیس با استفاده از زبان ‌های مختلف برنامه ‌نویسی مانند SQL دیتابیس‌ ها را می‌ سازند. وظیفه طراحی دقیق بانک های اطلاعاتی، ذخیره سازی، نمایش داده ‌ها، محدودیت ‌ها و تمامی موارد مربوط به دیتابیس را برعهده دارند.

سطوح مختلف دیتابیس

برای آشنایی با اجزای دیتابیس بهتر است با سطوح سلسله مراتبی آن نیز آشنا شد. این سطوح عبارتند از:

  •  بیت: کوچکترین واحد حافظه بیت می ‌باشد.
  •  بایت: هر 8 بیت، یک بایت را ایجاد می ‌کند.
  •  کاراکتر: هر بایت نشان‌ دهنده یک کاراکتر بوده و اولین واحد منطقی است که قابل درک می ‌باشد.
  •  فیلد: به یک مورد از اطلاعات فرد، شی و یا پدیده فیلد (میدان) گفته می ‌شود.
  •  رکورد: ترکیب چند فیلد رکورد را به وجود می‌آورد.
  • فایل: تعدادی از رکوردهای مرتبط تشکیل فایل (پرونده) را می ‌دهند.
  •  جدول: مهمترین سطح دیتابیس می ‌باشد و شامل سطر و ستون ‌هایی است برای ذخیره سازی، سازمان ‌دهی و دسته ‌بندی داده‌‌ ها مورد استفاده قرار می ‌گیرد.
  •  پایگاه اطلاعات: مجموعه ‌ای از جدول‌ ها در کنار هم تشکیل پایگاه داده (دیتابیس) را می ‌دهند.

انواع دیتابیس:

دیتابیس ‌ها از زبان‌ های مختلف برنامه ‌نویسی ایجاد شده ‌اند. معروفترین و رایج ‌ترین این زبان ‌ها، زبان SQL(Structured Query Language) است که از تنوع بالایی برخوردار است. و امکان مدیریت انواع داده‌ ها را به کاربران می ‌دهد. شناخته شده ‌ترین انواع دیتابیس ‌هایی که به زبان SQL هستند عبارتند از:

  •  Oracle: نوعی دیتابیس بزرگ تجاری است که معمولاً در بانک‌ ها و سازمان ‌های بزرگ مورد استفاده قرار می ‌گیرد.
  •  MySQL: سیستم مدیریت داده رایگان که در طراحی وب استفاده می‌ شود.
  •  SQLite: سیستم مدیریت داده ‌ای که در ساخت اپلیکیشن موبایل و وب سایت ‌های دینامیک کاربرد دارد.
  •  Microsoft SQL Server: نوعی دیتابیس تجاری است که در سیستم‌ های مبتنی بر ویندوز استفاده می ‌شود.
  • Sybase ASE: دیتابیسی که در زمینه ساخت اپلیکیشن ‌های بزرگ، خصوصاً اپلیکیشن ‌های تجاری و صنعتی کاربرد دارد.
  •  Microsoft Access/ Excel: برنامه‌ ای که برای ذخیره و پردازداده‌ها استفاده می‌ شود.

از دیتابیس ‌هایی که با استفاده از زبان NoSQL ساخته و مدیریت می ‌شوند و شرکت هایی چون گوگل، آمازون، فیس بوک، لینکدین، سورس فورژ و اوبونتو از آن استفاده می‌ کنند می‌ توان به موارد زیر اشاره کرد:

  •  Foundation DB
  •  Raven DB
  •  Orient DB
  •  Mongo DB

در این نوع دیتابیس ‌ها از زبان SQL استفاده نمی ‌شود و در عوض از زبان ‌های JSON و XML استفاده می‌ شود.

سیستم مدیریت پایگاه داده (DBMS)

نرم افزاری که برای مدیریت دیتابیس به کار می ‌رود، سیستم مدیریت پایگاه داده نام دارد. این نرم افزار به عنوان یک واسطه بین کاربران، برنامه ‌ها و بانک اطلاعاتی عمل می ‌کند و در نتیجه باعث آسان‌ تر شدن نظارت و کنترل دیتابیس می‌ شود. همچنین این سیستم کنترل امنیت و صحت پایگاه داده ها را نیز بر عهده دارد.
سیستم مدیریت پایگاه داده روشی است برای ورود و به روز رسانی تعاملی پایگاه داده. این سیستم می ‌تواند ساختار داده‌ ها و ارتباط آنها با هم را به گونه‌ای اثربخش نشان دهد.
سیستم پایگاه داده باید با کاربران، برنامه‌ های کاربردی و دیتابیس به طور متقابل و همسو در ارتباط باشد.

مزایای دیتابیس

حالا که با مفاهیم دیتابیس و اجزای آن آشنا شدید، بهتر است مزایای آن را نیز درک کنید.

  • حذف بایگانی کاغذی و کاهش هزینه نگهداری اسناد
  • سهولت دسترسی به اطلاعات
  •  سهولت در به اشتراک‌ گذاری اطلاعات
  • ذخیره اصولی داده‌ ها
  •  افزایش سرعت پردازش داده ‌ها
  •  بهبود کارایی
  • کاهش احتمال خطا

معایب دیتابیس

دیتابیس‌ ها علیرغم مزیت‌ هایی که دارند دارای معایبی هم هستند که در ادامه به مرور آنها می‌ پردازیم.

  •  پیچیده و زمان ‌بر بودن طراحی و ساخت پایگاه داده (دیتابیس)
  •  نیاز به آموزش و تخصص خاص
  •  هزینه ‌بر بودن آموزش
  •  هزینه ‌بر بودن تبدیل سیستم قدیمی به سیستم جدید
  •  احتمال آسیب رسیدن به نرم افزارهای مرتبط با دیتابیس در صورت آسیب دیدن آن

نتیجه گیری

پایگاه‌ های اطلاعاتی یا دیتابیس معمولاً به گونه ‌ای ذخیره می ‌شوند که برای دستگاه‌ ها و رایانه ‌ها قابل خواندن و دسترسی باشند. سخت افزار، نرم افزار، کاربران و طراحان دیتابیس از اجزای اصلی پایگاه داده می ‌باشند. سیستمی که به کاربران امکان انجام عملیاتی مانند تعریف داده، بازیابی داده، ذخیره سازی داده و امثال آن را می‌ دهد، سیستم مدیریت پایگاه داده نام دارد. این سیستم میهمان یک سیستم عامل است و از امکانات آن برای انجام وظایف خود استفاده می ‌کند.
پایگاه‌ های داده با نهایت دقت و امنیت اطلاعات ضروری کاربران را به طور منظم در کنار هم قرار می ‌دهند و دسترسی به اطلاعات، گزارش ‌گیری و ویرایش آنها را امکان ‌پذیر می ‌کنند.