تواجه الشركات تحديات في إدارة كميات كبيرة من البيانات المتكررة والموزعة. تعالج أنظمة إدارة الملفات التقليدية هذه البيانات بشكل غير فعال، مما يحد من الأداء وقابلية التوسع. لحل هذه المشكلة، تم تطوير قواعد البيانات التي توفر نموذجًا منظمًا للبيانات يسهل الوصول إليها ومعالجتها، مما يحسن الأداء وقابلية التوسع.
تعريف قاعدة البيانات
قاعدة البيانات هي مجموعة من البيانات ذات الصلة المخزنة والمنظمة بطريقة تسهل الوصول إليها واستخدامها.
تتميز قواعد البيانات بالخصائص الرئيسية التالية:
- الاستقلالية: البيانات مستقلة عن التطبيقات التي تستخدمها، مما يقلل من تكرارها.
- التنظيم: يتم تنظيم البيانات بطريقة مترابطة وسهلة الفهم.
- المشاركة: يمكن الوصول إلى البيانات من قبل مستخدمين متعددين في وقت واحد.
نظام إدارة قواعد البيانات (SGBD)
نظام إدارة قواعد البيانات (SGBD) هو برنامج أو مجموعة من البرامج التي تساعد على إنشاء قواعد البيانات والتعامل معها وإدارة البيانات المخزنة بها.
يقوم SGBD بالعديد من المهام، منها:
- تصميم وتنظيم قاعدة البيانات.
- تخزين البيانات.
- صيانة قاعدة البيانات.
- تحديث قاعدة البيانات.
- البحث في قاعدة البيانات.
- تأمين قاعدة البيانات.
- ضمان سلامة البيانات.
أمثلة على أنظمة إدارة قواعد البيانات:
- Oracle Database
- MySQL
- PostgreSQL
- Microsoft SQL Server
- Microsoft Access
- DB2
وظائف نظام إدارة قواعد البيانات (SGBD)
- وصف البيانات: يوفر SGBD أدوات لوصف بنية قاعدة البيانات، بما في ذلك الجداول، والسمات، والقيود، والعلاقات.
- معالجة البيانات: يسمح SGBD بإجراء عمليات على البيانات مثل البحث والتعديل والإضافة والحذف.
- موثوقية البيانات: يضمن SGBD جودة البيانات، مثل نطاق القيم المسموح بها.
- تنافس الوصول: يوفر SGBD آليات لإدارة الوصول المتزامن إلى قاعدة البيانات.
- السرية: يحمي SGBD سرية البيانات من خلال مخططات فرعية وكلمات مرور وصلاحيات.
- أمان البيانات: يضمن SGBD أمان البيانات في حالة وقوع حوادث.
مثال:
لنفترض استخدام SGBD لتخزين معلومات الطلاب في جامعة. يمكن إنشاء جداول لتسجيل الاسم والعنوان والتخصص والدرجات. يمكن أيضًا البحث عن الطلاب في تخصص معين أو الذين حصلوا على درجة معينة.
في هذا المثال، يمكن استخدام وظائف SGBD التالية:
- وصف البيانات: إنشاء جدول للطلاب يحتوي على الأعمدة: الاسم، العنوان، التخصص، الدرجات.
- معالجة البيانات: البحث عن الطلاب في تخصص معين أو الذين حصلوا على درجة معينة.
- موثوقية البيانات: ضمان أن تكون درجة الطالب بين 0 و 20.
- تنافس الوصول: قفل بيانات طالب عند تحديثها لمنع التعديل المتزامن.
- السرية: إنشاء مخطط فرعي للطلاب يقتصر الوصول إليه على الموظفين المعتمدين.
- أمان البيانات: إنشاء نسخة احتياطية من قاعدة البيانات.
مقارنة بين نظام الملفات ونظام إدارة قواعد البيانات:
نظام الملفات:
- يخزن البيانات في ملفات فردية.
- يتطلب برمجة مخصصة للوصول إلى البيانات.
- يفتقر إلى عزل البيانات بين التطبيقات.
- يعاني من مشاكل التكامل.
- قد تحدث مشاكل Atomicity.
- قد يؤدي إلى تداخل الوصول والأخطاء.
- يفتقد إلى مستوى عالٍ من الأمان.
نظام إدارة قواعد البيانات:
- يخزن البيانات في قاعدة بيانات مركزية.
- يوفر واجهات سهلة للوصول إلى البيانات.
- يوفر عزلًا فعالًا للبيانات بين التطبيقات.
- يوفر ميزات أمان وتكامل لمنع مشاكل التكامل.
- يضمن Atomicity بشكل فعال.
- يتعامل بفعالية مع تداخل الوصول ويدير الأخطاء بشكل منظم.
- يوفر ميزات أمان متقدمة.
مثال:
لنفترض شركة صغيرة لديها قاعدة بيانات حول منتجاتها وأسعارها، تستخدم لإدارة المخزون وإنشاء قوائم الأسعار.
نظام الملفات:
- تكرار البيانات وعدم التناسق: تخزين نفس المعلومات في ملفات متعددة (ملف السعر، ملف الوصف) يؤدي إلى تكرار وعدم اتساق.
- صعوبة الوصول إلى البيانات: يتطلب الوصول إلى البيانات برمجة مخصصة.
- عزل البيانات: يفتقر إلى عزل البيانات بين التطبيقات.
- مشاكل التكامل: صعوبة في فرض قيود على البيانات.
- مشاكل Atomicity: قد تفقد البيانات أو تتلف عند فشل العمليات.
- تداخل الوصول والأخطاء: قد يؤدي تعديل نفس البيانات في وقت واحد إلى تلفها.
- الأمان: لا يوفر مستوى عالٍ من الأمان.
نظام إدارة قواعد البيانات:
- تكرار البيانات وعدم التناسق: يمنع تكرار البيانات ويضمن الاتساق.
- صعوبة الوصول إلى البيانات: يوفر واجهات سهلة (مثل SQL).
- عزل البيانات: يوفر عزلًا فعالًا بين التطبيقات.
- مشاكل التكامل: يوفر ميزات أمان وتكامل.
- مشاكل Atomicity: يضمن إتمام العمليات بشكل صحيح.
- تداخل الوصول والأخطاء: يتعامل بفعالية مع التداخل.
- الأمان: يوفر ميزات أمان متقدمة.