ماهي قواعد البيانات؟
قاعدة البيانات أشبه بمستودع ضخم، لتخزين مجموعة من البيانات المنطقية والمترابطة مع بعضها البعض بطريقة منتظمة ومستمرة، ما يُسهل من عملية استرجاع هذه البيانات والتعديل عليها وتحديثها فيما بعد، وهنالك محددات لا بد من توفرها في مجموعة البيانات المترابطة كي نستطيع أن نُطلق عليها قاعدة بيانات:
أن تكون هذه البيانات مترابطة مع بعضها البعض بطريقة منطقية.
وجود حاجة ملموسة لتصميم قاعدة البيانات، أي أن يكون هناك استفادة مترتبة على تجميع هذه البيانات مع بعضها البعض.
أن تصف هذه البيانات مجالًا معينًا في حياتنا.
ويمكن أن يختلف حجم وتعقيد قاعدة البيانات بناءً على الحاجة التي أدت لتصميمها. فيمكن أن تحتوي على جدول أو أكثر من جدول بينهم روابط محددة.
خصائص قواعد البيانات
يحتوي نظام قواعد البيانات على العديد من الخصائص، نذكر منها:
1. المحافظة على البيانات ومنع فقدانها أو التلاعب بها
ستفقد قاعدة البيانات كافة مزاياها الأخرى إن لم تستطع المحافظة على سرية وأمان البيانات الموجودة، لذلك يجب على نظام إدارة قواعد البيانات توفير درجة أمان عالية منعًا للتلاعب في البيانات أو السرقة أو الوصول غير المصرح به لتلك البيانات.
2. منع تسجيل نفس البيانات أكثر من مرة
من خصائص نظام إدارة قواعد البيانات هو منع حدوث عملية التكرار، ويحدث ذلك من خلال تخزين البيانات في ملف واحد وفقًا لتصنيفات محددة، وحذف البيانات الزائدة عن الحاجة.
3. إمكانية تحديثها والتعديل عليها بكل سهولة
تقدم هذه الخاصية القدرة العالية على تصحيح البيانات الخاطئة فى قاعدة البيانات بسرعة كبيرة، كما تساعد في التحديث المستمر للبيانات، ويحتوي النظام على أنظمة فرعية للتحكم في التزامن، إذ تضمن بقاء البيانات متسقةً وصالحة في أثناء معالجتها حتى وإن قام بذلك عدد من المستخدِمين.
4. تُتيح لأكثر من مستخدم الوصول إلى البيانات في نفس الوقت
تُساعد نظم إدارة قواعد البيانات على تلبية احتياجات المستخدمين المختلفة، وتُمكّنهم من الوصول المتزامن لقاعدة البيانات بالشكل الذى يُفيدهم فى دعم واتخاذ قراراتهم.
5. استقلالية قواعد البيانات عن باقي البرامج التطبيقية
طبقًا لهذه الخاصية، تُخزن البيانات فى نطاق قاعدة بصفة مستقلة عن البرامج التطبيقة الأخرى، بحيث لا تتأثر هذه البرامج عند إجراء أي تغييرات على البيانات.
ما هي أنظمة إدارة قواعد البيانات DBMS
نظام إدارة قواعد البيانات dbms عبارة عن حزمة من البرمجيات الحاسوبية أو النظم المصممة لتسهيل عملية إنشاء وإدارة ومعالجة قواعد البيانات، كما يمكن للعديد من مستخدمي هذه القواعد الوصول إليها والاستفادة منها في الوقت نفسه.
يدير نظام إدارة قواعد البيانات ثلاثة أقسام رئيسية بشكلٍ متوازي، وهي البيانات نفسها، ومخطط قاعدة البيانات الذي يصف قاعدة البيانات بشكلٍ رسومي تمهيدًا لبنائها على شكل جداول باستخدام النظام. بالإضافة إلى محرك قاعدة البيانات وهو المكون الأساسي للبرنامج، والذي يستخدمه النظام في إنشاء وتعديل وقراءة وحذف البيانات من القاعدة.
الهدف الأساسي لنظام إدارة قواعد البيانات هو تسهيل الوصول للمعلومات وتخزينها واسترجاعها ومعالجتها. على سبيل المثال يُستخدم نظام إدارة قواعد البيانات من قِبل الإدارة العليا في المؤسسات، للوصول إلى كافة البيانات التي يحتاجونها عن الموظفين من معلومات شخصية ومهنية وسلم الرواتب.. وغيره الكثير.
تاريخ نظام إدارة قواعد البيانات
في أوائل ستينات القرن الماضي أنشئ العالم تشارلز باتشمان أول نظام dbms بعد فترة قصيرة أنتجت شركة المؤسسة الدولية للحاسبات الآلية IBM، نظام إدارة المعلومات IMS، وهو نظام هرمي صُمم خصيصًا لأجهزة IBM المركزية والتي ما زالت تستخدم إلى يومنا هذا في الكثير من المؤسسات الضخمة، ومع مرور الوقت تطورت أنظمة إدارة قواعد البيانات.
مزايا أنظمة إدارة قواعد البيانات
هناك عدّة مزايا هامة لأنظمة إدارة قواعد البيانات DBMS، وهي:
السرعة في معالجة البيانات
توفر أنظمة إدارة قواعد البيانات سرعة كبيرة في معالجة البيانات وتخزينها بغض النظر عن حجم وكمية تلك البيانات، كما تعمل على ترابط البيانات و تناسقها ومنع تكرارها.
المحافظة على البيانات
تُخزن البيانات وتسهل معالجتها واستعادتها بكل سهولة، بالإضافة إلى منع أي محاولة وصول غير مصرح بها، كما تمنح صلاحيات مختلفة للمستخدمين حسب الحاجة لذلك.
النسخ الاحتياطي
النسخ الاحتياطي للبيانات من أهم المزايا التي توفرها أنظمة إدارة قواعد البيانات، فلن تضيع أي بيانات في حالة حدوث خلل أو عُطل مفاجئ في النظام.
تقديم التقارير
تساعد أنظمة قواعد البيانات الإدارة في تحليل وتقييم سير العمل، مما يساهم في دراسة نقاط القوة والضعف في عمل المؤسسة لتتمكن من تطوير أدائها، وبالتالي فإن أهميتها تكمن بمعالجة وتخزين مجموعة هائلة من بيانات المستخدمين بكل سهولة في مكانٍ واحد.
عيوب أنظمة إدارة قواعد البيانات
على الرغم من وجود مزايا عدّة لنظم إدارة قواعد البيانات، إلا أنه لا يخلو أي نظام من بعض العيوب، ومن أبرز محددات وعيوب أنظمة إدارة قواعد البيانات:
التكلفة العالية
قد لا يدفع الأفراد والمؤسسات الصغيرة أي تكاليف عند استخدام نظم قواعد البيانات، ولكن الأمر يختلف بالنسبة للمؤسسات الضخمة التي تمتلك كمية هائلة من البيانات، فهي بحاجة إلى نظام قوي بمساحة كبيرة وأمان عالي لحفظ وتخزين تلك البيانات.
الصيانة المستمرة
في حالة تعطل نظام قواعد البيانات لن يستطيع أي مستخدم الوصول إلى البيانات والاستفادة منها، لذلك يحتاج النظام لعملية صيانة دورية ومستمرة لمنع توقفه.
الحاجة إلى عدد من الموظفين المدربين
يحتاج النظام إلى عدد من الموظفين مثل: مبرمج نظم، ومدير قاعدة بيانات، ومصمم ومحلل نظم. بالإضافة إلى وجود كفاءة ومهارة ممتازة لهؤلاء الموظفين، لضمان استمرار النظام على العمل بالشكل المطلوب.
أنواع أنظمة إدارة قواعد البيانات
يوجد الكثير من نظم قواعد البيانات والبرمجيات الخاصة بها، ويختلف استخدام كل منها باختلاف نوع وحجم وتوزيع البيانات التي ستُحفظ بداخلها، فنظام إدارة قاعدة البيانات المستخدم للبيانات صغيرة الحجم يختلف عن تلك المستخدمة في المؤسسات والشركات الضخمة، وهناك نوعان أساسيان من نظم قواعد البيانات وهما:
نظم مخصصة للأنظمة والبيانات الصغيرة: تعمل على الأجهزة والحواسيب الشخصية والبسيطة وتستخدم في المؤسسات صغيرة الحجم، مثل برنامج مايكروسوفت أكسس Microsoft Access.
نظم مخصصة للأنظمة والبيانات كبيرة الحجم: تعمل على الخوادم والحواسيب العملاقة وتستخدم في المؤسسات كبيرة الحجم، مثل برنامج أوراكل Oracle.
هناك عدّة تصنيفات أخرى لنظم قواعد البيانات، مثل التصنيف حسب الموقع الجغرافي للنظام، والذي ينقسم إلى:
نظام قواعد البيانات المركزية
في هذا النوع من قواعد البيانات تُخزن البيانات وتُحفظ في مكان واحد يُطلق عليه نظام إدارة قواعد البيانات المركزي، وهو الأسلوب المتبع لتخزين البيانات في المؤسسات الضخمة والكبيرة.
نظام قواعد البيانات الموزعة
هي قاعدة بيانات يتم فيها حفظ وتخزين البيانات في أجهزة تخزين غير موجودة في موقع واحد، ولكن يتم إدارة قواعد البيانات الموزعة باستخدام أنظمة إدارة قواعد البيانات المركزية DBMS.
مكونات نظام إدارة قواعد البيانات
يتكون نظام إدارة قواعد البيانات من مكونات عدّة، لكل منها دور أساسي في إدارة أنظمة قواعد البيانات، وفيما يلي مجموعة من المكونات الأساسية داخل نظام قاعدة البيانات.
البيانات Data
وهي أهم مكونات أنظمة قواعد البيانات، وتتضمن كل من البيانات الفعلية والوصفية، ويجب أن تتصف بالتكاملية وإمكانية مشاركتها وعدم التكرار، فلا فائدة لقاعدة البيانات إن لم تكن البيانات منطقية ودقيقة.
البرمجيات Software
تُعدّ الطبقة الوسيطة بين البيانات المخزنة في الملفات وبين مستخدمي قاعدة البيانات، وهي عبارة عن مجموعة الحزم البرمجية المستخدمة لإدارة قواعد البيانات، ويشمل ذلك نظام إدارة قاعدة البيانات نفسه، ونظام التشغيل المستخدم، والشبكة المستخدمة لنقل البيانات والمعلومات بين مختلف المستخدمين، ومن الأمثلة على برمجيات قواعد البيانات لغة الاستعلام SQL، وبرامج النسخ الاحتياطي، وبرامج توزيع قواعد البيانات.
المعدات Hardware
يتكون من مجموعة من الأجهزة الإلكترونية المادية مثل أجهزة الكمبيوتر والخوادم، وأجهزة الإدخال والإخراج، وأجهزة التخزين، التي توفر واجهة بين أجهزة الكمبيوتر وأنظمة العالم الحقيقي.
مستخدمو قواعد البيانات
هم الأشخاص الذين يستخدمون قواعد البيانات ويديرونها ويصممونها، وهناك أنواع مختلفة من مستخدمي قواعد البيانات DBMS، على سبيل المثال:
مسؤول أو مدير أنظمة قواعد البيانات DBA
هو المسؤول والمُتحكم المركزي في قواعد البيانات، ويشمل دوره تنصيب وإدارة ومراقبة قواعد البيانات، ومنح أذونات للآخرين للوصول إليها، وحفظ نسخ احتياطية عن أنظمة قواعد البيانات dbms واستعادتها، بالإضافة إلى تصميم استراتيجيات قواعد البيانات، والتخطيط لأي حاجة توسعية للنظام مستقبلًا.
مصمم قاعدة البيانات
دوره الأساسي القيام بتصميم النماذج والمخططات التي أُخذت من مدير قواعد البيانات، ومراقبة التوافق مع معايير التصميم وقراراته، والعمل على حل مشاكل التصميم، والاستجابة للتغيرات البيئية له.
محلل قواعد البيانات
يعمل محلل قاعدة البيانات على دراسة وتقييم تصميم قاعدة البيانات، وتحليل كيفية استخدام هذه البيانات من قِبل المؤسسة أو المنظمة، والمساعدة في اكتشاف استراتيجيات جديدة تساهم في إدارة البيانات، ومن المهام الأخرى لهذه الوظيفة تحديد كيفية استخدام العلامات والأدوات والمفاتيح المختلفة لحفظ السجلات واستردادها.
مبرمج أنظمة قواعد البيانات
الشخص المسؤول عن ترجمة قاعدة البيانات للغة يفهمُها الحاسوب، وإنشاء البرامج المخصصة لذلك، لتوفير واجهة نظام بسيطة ومرنة، ومن مهامه أيضًا المحافظة على كافة ملفات البرمجة الخاصة بالأنظمة، وتوفير البدائل والحلول البرمجية التي تُسهِّل استخدام أنظمة قواعد البيانات.
المستخدمين النهائيين
الأشخاص الذين يتعاملون مع واجهة النظام للاستفادة من هذه البيانات والحصول على التقارير، وقد تختلف صلاحيات وصولهم للبيانات وفقًا لوظائفهم، ويُمكن تصنيفهم لمستخدم (دائم – نادر – مركب – ووحيد).
لغات نظم إدارة قواعد البيانات
منذ أن نشأت قواعد البيانات ومرورًا بالتطور المستمر الذي طرأ عليها، تغيرت طرق التعامل مع هذه البيانات من مكان لأخر، فقد ظهرت طرق مختلفة ومتعددة، مما أدى لظهور حاجة لتوحيد طرق التعامل معها بلغات وقواعد محددة وفقًا لمعايير واضحة للجميع، وإليك أهم أنواع لغات أنظمة إدارة قواعد البيانات DBMS:
تعريف البيانات DDL: هذه اللغة تستخدم من قِبل مسؤول ومحلل قواعد البيانات، ودورها حفظ المعلومات والبيانات التي تخُص المخطط الهيكلي Schema لقواعد البيانات، والذي يحتوي على الجداول والفهارس والأعمدة وغيرها.
التحكم في البيانات DML: هي مجموعة من الأوامر التي تُساعد المستخدم في استرجاع البيانات التي حُفظت من قبل.
لغة التحكم في البيانات DCL: تُستخدم لمنح وإلغاء الصلاحيات عن المستخدمين.
التحكم في المعاملات TCL: تُساهم في معالجة التعديلات التي تقوم بها لغة التحكم في البيانات DML.
أشهر أنظمة إدارة قواعد البيانات
توجد العديد من أنظمة إدارة قواعد البيانات، نذكر لك أهمها:
قاعدة بيانات أوراكل
تُعدّ قاعدة البيانات أوراكل Oracle Database أول قاعدة بيانات مصممة للحوسبة الشبكية للمؤسسات، وأُنتجت بوساطة شركة أوراكل، لأنها توفر المرونة الكبيرة من حيث التكلفة لإدارة المعلومات والتطبيقات، وتتميز قاعدة بيانات أوراكل بالمتانة العالية والدعم الفني الكبير لجميع أنحاء العالم وقوة الأمان الموجودة في النظام المستخدم.
MySQL
هو نظام مفتوح المصدر لإدارة قواعد البيانات العلائقية، وتبنى فكرة العلائقية على تخزين البيانات في جداول منفصلة بدلاً من وضعها في مخزن واحد كبير، ويعتبر النظام المفضل لمطوري الويب ومنصات التجارة الإلكترونية، ومن الأمثلة على أشهر المواقع التي تستخدم هذا النظام تويتر، ووردبريس، ويوتيوب.
أمثلة تطبيقية على نظم إدارة قواعد البيانات
تختلف نظم قواعد البيانات باختلاف الغرض المصممة من أجله، على سبيل المثال النظام المستخدم في إدارة المخزون يختلف عن ذلك النظام المتعلق ببيانات المرضى، ومن الأمثلة الهامة على نظم إدارة قواعد البيانات هو النظام المستخدم لتسجيل بيانات الموظفين، ويتكون من عدّة جداول وحقول مثل: اسم الموظف، الرقم التعريفي للموظف، نوع وظيفة الموظف، تاريخ التعيين، الراتب، عدد أفراد الأسرة، والبيانات الأخرى ذات العلاقة.
ومن الأمثلة التطبيقية الأخرى على نظام إدارة قواعد البيانات هي الأنظمة البنكية، والتي تدير ملايين الحسابات البنكية للعملاء دون حدوث أخطاء أو تداخل للبيانات، فلكل مستخدم حساب بنكي برقم تسلسلي خاص به، فلا يمكن أن تتشابه أرقام المستخدمين مع بعضها البعض.
البيانات الموجودة في كل نظام تُخزن في جهاز الحاسوب بشكلٍ منظم ومنسق، ليسهُل التعامل معها، والاستفادة منها عند الحاجة.
ختامًا، تُعدّ أنظمة إدارة قواعد البيانات أمرًا هامًا للغاية لأي مؤسسة أو مشروع، وخطوة أساسية لتحقيق أفضل كفاءة في استخدام البيانات وتخزينها، لذلك ننصحُك بتوظيف مبرمج محترف من خلال منصة مستقل، لمساعدتك في إنشاء قاعدة بيانات قوية ومرنة تُناسب احتياجاتك. الماضي كانت تُحفظ البيانات عن طريق تجميعها في ملفات بسيطة ومرتبة ووضعها في خزائن وفقًا لمعايير مختلفة، ولكن مع نمو حجم الملفات وتزايد وتيرة عمليات البحث بينها تطورت طريقة حفظ البيانات تدريجيًا إلى أن أصبحت اليوم تُحفظ من خلال أنظمة إدارة قواعد البيانات Database management system.