با سیستم مدیریت پایگاه داده (DBMS) و ویژگی‌های آن آشنا شویم

زمان مطالعه: 8 دقیقه

امروز می‌خواهیم شما را با سیستم مدیریت پایگاه داده آشنا کنیم. با خواندن این مطلب می‌توانید از وظایف و نحوه عملکرد این سیستم مطلع شوید و بدانید استفاده از آن چه مزایا و معایبی دارد.

اما بیایید ابتدا کمی راجع به پایگاه داده صحبت کنیم، سپس به بررسی سیستم مدیریت پایگاه داده یا DBMS‌ بپردازیم.

پایگاه داده چیست؟

همه می‌دانیم، هر لحظه در اینترنت حجم بزرگی از داده‌ها ایجاد و بین سیستم‌های مختلف جابجا می‌شود. حالا تصور کنید که می‌خواهیم به قسمتی از این داده‌ها دسترسی پیدا کنیم تا آنها را مورد تحلیل و بررسی قرار دهیم. مطمئنا اگر این داده‌ها بدون نظم و قاعده خاصی ذخیره شده باشند، دسترسی به آنها سخت و یا حتی غیر ممکن است. به همین دلیل برای سازماندهی داده‌ها و اطلاعات، باید از پایگاه داده استفاده کنیم.

پایگاه داده، بانک اطلاعتی یا Database، مجموعه‌ای از اطلاعات سازمان یافته است که بر اساس ساختاری منظم در کنار هم قرار گرفته و نگهداری می‌شوند. مدیریت اطلاعات ذخیره شده در بانک اطلاعاتی، به وسیله کاربر و از طریق سیستم مدیریت پایگاه داده انجام می‌شود.

سیستم مدیریت پایگاه داده چیست؟

حالا که با پایگاه داده آشنا شدیم، به بحث اصلی، یعنی سیستم مدیریت پایگاه داده می‌پردازیم.

سیستم مدیریت پایگاه داده (Database Management System)، مجموعه‌ای از چند نرم افزار کامپیوتری است که به منظور مدیریت پایگاه داده‌ها و اجرای عملیات بر روی داده‌های درخواستی کاربران، طراحی و اجرا می‌شود. قبلا سیستم DBMS‌ مخصوص سازمان‌های بزرگ بود اما حالا از مهم‌ترین بخش‌های هر کسب و کار محسوب می‌شود. معمولا DBMS‌ ها، برای ایجاد و مدیریت دیتابیس‌ها، ابزار و مکانیزم‌های مختلفی در اختیار شما قرار می‌دهند و وظیفه آنها برقراری ارتباط میان کاربر، پایگاه داده و نرم افزار است. کاربران شما با استفاده از این سیستم، می‌توانند بر اساس نیاز خود یک Database اختصاصی بسازند و آن را توسعه دهند.

در واقع، DBMS‌، یک پکیج نرم افزاری است که برای تعریف، دستکاری، بازیابی و مدیریت داده‌ها در یک پایگاه داده طراحی شده است.

انواع سیستم‌ مدیریت پایگاه داده چیست؟

سیستم‌های DBMS‌ به 4 نوع سلسله مراتبی، شبکه‌ای، رابطه‌ای و شی گرا تقسیم می‌شوند. در ادامه هر کدام از این موارد را بررسی خواهیم کرد.

مدل سلسله مراتبی

در این مدل، داده‌ها به صورت سلسله مراتبی (از بالا به پایین یا از پایین به بالا) ذخیره  شده و در ساختاری شبیه به درخت سازماندهی و به صورت سرشاخه و زیرشاخه نمایش داده می‌شوند. به این صورت که، اطلاعات سرشاخه ممکن است شامل چندین زیرشاخه باشد، اما داده‌های زیرشاخه فقط یک سرشاخه خواهند داشت.

مدل شبکه‌ای

در این مدل، اطلاعات زیرشاخه ممکن است چندین سرشاخه داشته باشد. این ویژگی به شما کمک می‌کند تا روابط پیچیده‌تر را نیز به راحتی بررسی کنید. در مدل شبکه‌ای، سازماندهی موجودیت‌ها در یک گراف، دسترسی به آنها را از مسیرهای مختلف امکان پذیر خواهد کرد.

مدل رابطه‌ای

سادگی استفاده از مدل رابطه‌ای آن را به رایج‌ترین و پرکاربردترین نوع DBMS تبدیل کرده است. در این مدل، اطلاعات در سازه‌های ثابت ذخیره شده و با استفاده از SQL دستکاری می‌شود.

مدل شی گرا

در این مدل، Database به عنوان مجموعه‌ای از اشیا تعریف می‌شود و اطلاعات نیز به صورت یک شی (Object) در پایگاه داده ذخیره می‌شود.

سیستم DBMS‌ دقیقا چه کاری انجام می‌دهد؟

سیستم DBMS، علاوه بر مدیریت داده‌ها، امکان دسترسی، قفل کردن و اصلاح آنها را نیز فراهم کرده و  ساختار منطقی پایگاه داده را نیز تعریف می‌کند. این موارد به ارائه همزمان، امنیت، یکپارچگی داده‌ها و روش‌های مدیریت داده‌ها کمک می‌کند. همچنین، اکثر سیستم‌های مدیریت پایگاه داده مسئول بازگشت خودکار، راه‌اندازی مجدد، ثبت و ممیزی فعالیت در پایگاه داده و برنامه‌هایی هستند که به آنها دسترسی دارند.

سیستم‌های DBMS با ارائه یک نمای متمرکز از داده‌ها، می‌تواند به وسیله چندین کاربر، از مکان‌های مختلف، به شکل کنترل شده قابل دسترس باشد. یک سیستم مدیریت پایگاه داده، می‌تواند داده‌ها و نحوه مشاهده آنها توسط کاربر نهایی را محدود کرده و نماهای متعددی از یک طرح پایگاه داده واحد ارائه دهد.

از آنجا که سیستم DBMS همه درخواست‌ها را مدیریت می‌کند، کاربران نهایی و برنامه‌های نرم افزاری نیازی به درک مکان فیزیکی داده‌ها یا نوع رسانه ذخیره سازی آن ندارند.

سیستم DBMS، قادر است داده‌های منطقی و فیزیکی مستقل ارائه دهد. به این معنی که می‌تواند از کاربران و برنامه‌ها در برابر نیاز به دانستن محل ذخیره اطلاعات و یا نگرانی در مورد تغییر در ساختار فیزیکی داده‌ها محافظت کند.

وظایف سیستم مدیریت پایگاه داده چیست؟

وظایف DBMS به طور مختصر عبارتند از:

• مدیریت تغییر
• نظارت بر عملکرد
• تنظیم اطلاعات
• تامین امنیت
• پشتیبان گیری و بازیابی

ویژگی‌های سیستم DBMS چیست؟

• تامین امنیت در سطح بالا و جلوگیری از افزونگی داده (Redundancy)

• پشتیبانی از نمای چندگانه داده‌ها

• ساخت و ارائه جدول از موجودیت‌های مختلف و روابط میان آنها

• ایجاد ماهیت خود توصیفی برای یک سیستم پایگاه داده

• پشتیبانی از قابلیت ACID (یکی از مفاهیم مهم در علم کامپیوتر که از چهار بخش: Atomicity، Consistency، Isolation و Durability تشکیل شده است)

• پشتیبانی از محیط چند کاربره برای دسترسی همزمان کاربران

• امکان به اشتراک گذاری داده‌ها و پردازش تراکنش‌های چند کاربری

• امکان جداسازی برنامه‌ها و داده‌ها

اجزای تشکیل دهنده سیستم DBMS چیست؟

DBMS، قطعه‌ای پیچیده از یک نرم افزار سیستمی است که از چندین مولفه یکپارچه تشکیل شده است. این سیستم برای ایجاد، دسترسی و اصلاح داده‌ها در پایگاه داده، یک محیط سازگار مدیریت شده ارائه می‌دهد. اجزای سیستم مدیریت پایگاه داده شامل موارد زیر است:

موتور ذخیره سازی

یک DBMS از این عنصر برای ذخیره داده‌ها استفاده می‌کند. به این صورت که، با یک سیستم مدیریت فایل در سطح سیستم عامل (OS)، برای ذخیره داده‌ها ارتباط برقرار می‌کند و از اجزای اضافی برای ذخیره داده‌ها یا رابطه با داده‌های واقعی در سطح سیستم استفاده می‌کند.

کاتالوگ ابرداده

این عنصر، گاهی کاتالوگ سیستم، کاتالوگ فراداده یا دیکشنری پایگاه داده نیز نامیده می‌شود و به عنوان مخزن اشیاء پایگاه داده‌ای که ایجاد شده، عمل می‌کند. هنگامی که پایگاه‌های داده و سایر اشیا ایجاد می‌شوند، DBMS به صورت خودکار اطلاعات مربوط به آن را در کاتالوگ ابرداده ثبت کرده و از این اطلاعات جهت تایید درخواست کاربران استفاده می‌کند. کاربران می‌توانند برای دریافت اطلاعات در مورد ساختار پایگاه داده موجود در DBMS، از این کاتالوگ استفاده کنند. کاتالوگ ابرداده می‌تواند شامل اطلاعاتی در مورد اشیاء پایگاه داده، طرحواره‌ها، برنامه‌ها، امنیت، عملکرد، ارتباطات و سایر جزئیات محیطی در مورد پایگاه‌های تحت مدیریت خود باشد.

زبان دسترسی به پایگاه داده

سیستم مدیریت پایگاه داده، باید برای دسترسی و اصلاح  اطلاعات، یک API را به صورت زبان دسترسی به پایگاه داده، ارائه می‌دهد. همچنین، این عنصر برای ایجاد اشیاء پایگاه داده، ایمن سازی و مجوز دسترسی به داده‌ها نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد. مثلا SQL، نمونه‌ای از زبان دسترسی به پایگاه داده است.

موتور بهینه سازی

موتور بهینه سازی سیستم DBMS، برای تجزیه درخواست‌های زبان دسترسی به پایگاه داده و تبدیل آنها به دستورات عملی جهت دسترسی به اطلاعات و اصلاح آنها مورد استفاده قرار می‌گیرد.

مدیر قفل کردن

این مولفه DBMS، دسترسی همزمان به داده‌ها را مدیریت می‌کند. با وجود قفل‌ها می‌توانید مطمئن باشید که کاربران سعی نمی‌کنند داده‌های یکسان را به صورت همزمان تغییر دهند.

مدیر گزارش

سیستم مدیریت پایگاه داده، تمامی تغییرات ایجاد شده در داده‌هایی که به وسیله DBMS مدیریت شده‌اند را ثبت می‌کند. رکورد تغییرات به عنوان log شناخته شده و برای اطمینان از دقیق و کارآمد بودن رکوردهای گزارش، مورد استفاده قرار می‌گیرند. سیستم DBMS از مولفه «مدیر گزارش» برای اطمینان از یکپارچگی داده‌ها، ایجاد فرآیند پشتیبان گیری و اجرای بازیابی رابط کاربری، استفاده می‌کند.

ابزارهای داده

یک سیستم DBMS، برای مدیریت و کنترل فعالیت‌های پایگاه داده، مجموعه‌ای از ابزارها را ارائه می‌دهد. نمونه‌هایی از این ابزارها عبارتند از: سازمان دهی مجدد، آمار اجرا، پشتیبان گیری، بررسی یکپارچگی، بارگیری داده‌ها، تخلیه داده‌ها و تعمیر پایگاه داده.

مزایای سیستم DBMS چیست؟

• یکی از بزرگترین مزایای dbms این است که برای کاربران نهایی و برنامه نویسان این امکان را فراهم می‌کند تا همزمان با مدیریت یکپارچگی داده‌ها، به داده‌های مشابه نیز دسترسی داشته و از آنها استفاده کنند. زمانی که بتوانید به جای ایجاد تکرارهای جدید، اطلاعات را از همان داده‌های ذخیره شده در فایل‌ها با استفاده از یک DBMS به اشتراک بگذارید، بهتر محافظت و نگهداری خواهند شد.

• سیستم DBMS، یک ذخیره مرکزی از داده‌ها فراهم می‌کند، طوری که چندین کاربر بتوانند به شیوه کنترل شده به آنها دسترسی داشته باشند.

ذخیره سازی و مدیریت مرکزی داده‌ها در DBMS، موارد زیر را فراهم می‌کند:

• استقلال داده‌ها
• امنیت داده‌ها
• مکانیزم قفل برای دسترسی همزمان به داده‌ها
• ایجاد کنترل کارآمد برای متعادل کردن نیازهای چندین برنامه با استفاده از داده‌های یکسان
• توانایی بازیابی سریع، در صورت بروز خطا و خرابی
• یکپارچگی قوی داده‌ها
• ثبت و حسابرسی فعالیت‌ها
• دسترسی آسان و راحت با استفاده از یک API استاندارد
• ارائه روش‌های مدیریت یکنواخت داده‌ها

 

• یکی دیگر از مزایای سیستم مدیریت پایگاه داده این است که مدیران پایگاه داده (DBA) می‌توانند از آن برای ایجاد یک سازمان منطقی و ساختار یافته بر داده‌ها استفاده کنند.

• سیستم مدیریت پایگاه داده، می‌تواند دسته‌های جدید داده‌ها و اطلاعات را بدون ایجاد اختلال در سیستم موجود به پایگاه داده اضافه کرده و در نتیجه برنامه‌ها را از نحوه ساختار و ذخیره داده‌ها جدا کند.

• یک سیستم DBMS، برای پردازش و تحلیل حجم زیاد داده‌ها، مزیت صرفه جویی در مقیاس را ارائه می‌دهد.

• سیستم DBMS، می‌تواند از طرح یک پایگاه داده، نمادهای متعددی ارائه دهد. این چشم اندازها مشخص می‌کند کاربران کدام داده‌ها را می‌بینند و آنها را چگونه می‌بینند.

• سیستم مدیریت پایگاه داده می‎‌تواند میان طرح مفهومی که ساختار منطقی پایگاه داده را تعریف می‌کند و طرح فیزیکی که فایل‌ها، فهرست‌ها و سایر مکانیسم‌های فیزیکی را توصیف می‌کند، تفکیک ایجاد کند.

• در صورت تغییر نیازمندی‌های کسب و کار، DBMS به کاربران کمک می‌کند تغییرات لازم را راحت‌تر و سریع‌تر ایجاد کنند.

معایب سیستم DBMS چیست؟

• احتمالا بزرگترین مشکل DBMS، هزینه سخت افزار، نرم افزار و افراد مورد نیاز برای اجرای مدیریت پایگاه داده‌های سازمانی مانند SQL Server، Oracle و IBM Db2 است. در واقع، هزینه خرید سخت افزار و نرم افزار سیستم‌های DBMS بسیار زیاد است. بنابراین استفاده از آنها به بودجه زیادی نیاز دارد.

• از آنجا که سیستم‌های DBMS بسیار پیچیده هستند، استفاده از آنها مستلزم استخدام یک کارمند DBA، آموزش توسعه دهندگان برای استفاده صحیح از سیستم، استخدام برنامه نویسان برای مدیریت نصب و ادغام DBMS در زیرساخت فناوری اطلاعات است.

• گفتیم سیستم DBMS، یک نرم پیچیده است، بنابراین، پیاده سازی و مدیریت درست آن به دانش کافی نیاز دارد. همچنین، بررسی پیچیدگی‌های آن در هنگام پیاده سازی، نگرانی زیادی در میان مدیران سازمان‌ها ایجاد می‌کند.

• اطمینان از پیکربندی درست، کارایی مناسب و مراحل راه‌اندازی پیچیده این سیستم، به راحتی انجام نمی‌شود و ممکن است کندی عملکرد یا حتی قطعی سیستم را به دنبال داشته باشد.

موارد استفاده از DBMS چیست؟

بیشتر کسب و کارهای متوسط و بزرگ می‌توانند از سیستم DBMS استفاده کنند چرا که این دسته از سازمان‌ها به اشتراک گذاری و همزمانی داده‌ها بیشتر نیاز دارند و راحت‌تر می‌توانند مسائل هزینه و پیچیدگی سیستم را حل کنند.

شرکت‌های تولیدی برای پیگیری و مدیریت موجودی انبارها به DBMS متکی هستند. همچنین، این سیستم می‌تواند برای برنامه‌های مدیریت زنجیره تامین که جریان کالاها و خدمات را در سازمان‌ها ردیابی می‌کند، مورد استفاده قرار گیرد.

سیستم‌ DBMS، فرآیند فروش را برای هر نوع سازمانی مدیریت می‌کند. این فرآیند شامل: ذخیره اطلاعات محصول، فروشنده و مشتری، به همراه ثبت فروش، ردیابی، نگهداری اطلاعات و سابقه فروش است.

این سیستم، ردیابی و مدیریت اطلاعات کارکنان در برنامه‌های مدیریت منابع انسانی را برای سازمان‌ها آسان‌تر می‌کند. مدیریت داده‌های کارکنان شامل حفظ و نگهداری اطلاعاتی مانند آدرس، شماره تماس، جزئیات حقوق و دستمزد و… است.

به طور کلی باید بگوییم، سازمان‌هایی که حجم زیادی از داده‌ها و اطلاعات را ذخیره می‌کنند تا در آینده به آنها دسترسی داشته باشند، برای پیاده سازی و استفاده از DBMS بسیار مناسب هستند.

و در انتها…

همان طور که ملاحظه کردید، سیستم‌های مدیریت پایگاه داده مانند یک پل ارتباطی بین پایگاه داده، کاربران و نرم افزارهای کاربردی عمل می‌کنند.

اگر شما هم می‌‌خواهید به راحتی داده‌ها و اطلاعات نرم افزاری خود را مدیریت کنید، باید بگوییم با به کارگیری سیستم DBMS، می‌توانید این کار را انجام دهید، به شرطی که نحوه کار با آن را به خوبی فراگرفته باشید.