سیستم مدیریت پایگاه داده چیست؟ + انواع DBMS

باتوجه‌به اینکه امروزه بیشتر شرکت‌ها و سازمان‌ها و کسب‌وکارهای مختلف برای پیش‌بردن امور خود از سیستم‌ها و نرم‌افزارهای کامپیوتری استفاده می‌کنند، احتمالاً تابه‌حال عبارت‌هایی مثل پایگاه‌داده و DBMS را شنیده‌اید. پایگاه‌داده (Database) تعریفی از مجموعه‌ای سازمان‌یافته و مرتب از اطلاعات است که این نظم و ترتیب براساس قواعدی مشخص آن‌ها را در‌کنار یکدیگر نگه‌داری می‌کند. براساس این تعریف، DBMS را می‌توان سیستمی برای مدیریت پایگاه‌داده در نظر گرفت. در این مطلب، DBMS را به‌طورکامل تعریف و انواع و مزایا و معایب آن را معرفی می‌کنیم.

DBMS چیست؟

برای ذخیره و نگه‌داری و مدیریت تمام اطلاعات در دیتابیس، به ابزارها و مکانیزم‌های خاصی نیاز است. DBMS مخفف عبارت Database Management System و نرم‌افزاری است که تمام امکانات لازم برای مدیریت اطلاعات ذخیره‌شده را به‌کمک مجموعه‌ای از ابزارها و قسمت‌های مربوط به‌هم فراهم می‌کند. درواقع، می‌توان گفت سیستم مدیریت پایگاه‌داده (DBMS) مانند پل ارتباطی بین دیتابیس و کاربر آن و خود اپلیکیشن عمل می‌کند و باعث ایجاد ارتباط و تعامل میان این اجزا می‌شود.

به‌بیان ساده‌تر، DBMS در ابتدا معیارهای امنیتی مهم را به‌طورکامل در نظر می‌گیرد و سپس اطلاعات کاربران را ذخیره و بازیابی می‌کند. علاوه‌بر‌این، این سیستم بعد از قبول درخواست دیتا از اپلیکیشن، ارسال دستور ساخت دیتایی خاص به سیستم‌عامل را شروع می‌کند. امروزه، این سیستم مدیریت پایگاه‌داده به یکی از اجزای ضروری‌ سیستم‌های منابع انسانی و حسابداری تبدیل شده است.

مدیریت داده‌ها در DBSM چگونه است؟

سیستم مدیریت دیتابیس عملیات مدیریتی خود موسوم به crud را در چهار مرحله مجزا انجام می‌دهد:

• ساختن (Create)
• خواندن (Read)
• به‌روزرسانی (Update)
• حذف (Delete)

برای آشنایی بیشتر با مفهوم DBMS، مثالی ساده ذکر می‌کنیم. دانشگاهی را تصور کنید که در سیستم‌های خود قصد دارد اطلاعات مربوط به دوره‌های آموزشی، دانشجویان، نمرات آن‌ها و… را به‌درستی ذخیره و مدیریت و نگه‌داری کند. در این سیستم، فایل‌های موجود در دیتابیس به‌شکل زیر سامان‌دهی می‌شوند:

• فایل STUDENT (اطلاعات دانشجویان)
• فایل COURSE (اطلاعات دوره‌های آموزشی)
• فایل SECTION (اطلاعات مربوط به دوره‌های خاص)
• فایل GRADE (نمرات دانشجویان)
• فایل TUTOT (اطلاعات استادان)

کاربران در DBMS

تا این‌جا بارها از عبارت کاربران در تعریف و بررسی سیستم مدیریت پایگاه‌داده استفاده کرده‌ایم؛ اما حالا ممکن است این سؤال پیش بیاید که منظور از کاربران چه کسانی هستند؟ در‌ادامه، به گروه‌های مختلف کاربران در نرم‌افزار DBMS به‌تفکیک اشاره خواهیم کرد:

• برنامه‌نویسان کاربردی به‌منظور توسعه اپلیکیشن‌های مختلف برای تعامل با دیتابیس
• مدیران دیتابیس با نام ادمین
• کاربران نهایی با انجام عملیات‌هایی مثل حذف و بازیابی و به‌روزرسانی داده‌ها

انواع سیستم مدیریت دیتابیس

سیستم مدیریت پایگاه‌داده باتوجه‌به ساختار و قواعدش برای ذخیره و مدیریت اطلاعات‌، انواع مختلفی دارد و هرکدام از آن‌ها برای هدف‌های خاصی طراحی شده‌اند. بنابراین، هنگام مقایسه انواع آن متوجه مزایا و معایب هرکدام خواهید شد و در‌نهایت باتوجه‌به نیازتان، یکی از آن‌ها را انتخاب خواهید کرد. در‌ادامه، انواع سیستم مدیریت دیتابیس را معرفی خواهیم کرد:

• مدل سلسله‌مراتبی (Hierarchical DBMS) با ساختاری درختی‌شکل
• مدل شبکه‌ای (Network DBMS) با ساختاری شبکه‌ای برای ذخیره‌کردن اطلاعات
• مدل رابطه‌ای (Relational DBMS) با ساختاری رابطه‌ای (پرکاربردترین سیستم مدیریت دیتابیس)
• مدل شیءگرایی (Object oriented DBMS) که در آن داده‌ها به‌شکل شیء دیده می‌شوند.
• NoSQL برای داده‌های غیرجدولی (جدیدترین سیستم مدیریت دیتابیس)

حال برای آشنایی بیشتر با انواع سیستم مدیریت پایگاه‌داده، هرکدام را جداگانه بررسی می‌کنیم.

۱. مدل سلسله‌مراتبی (Hierarchical DBMS)

در این مدل که تمام داده‌ها به‌شکل نمودار درختی ذخیره می‌شوند، می‌توان ترتیب آن‌ها را از پایین به بالا یا از بالا به پایین مشاهده کرد. اگر با نمودارهای درختی آشنا باشید، احتمالاً می‌دانید که برخی داده‌ها به‌عنوان سرشاخه و برخی دیگر به‌عنوان زیرشاخه نشان داده می‌شوند؛ به‌طوری‌که دیتایی که در سرشاخه قرار دارد، ممکن است شامل چندین زیرشاخه باشد.

۲. مدل شبکه‌ای (Network DBMS)

در این نوع از DBMS برخلاف مدل سلسله‌مراتبی، دیتای زیرشاخه می‌تواند هم‌زمان چندین سرشاخه داشته باشد. با داشتن این ویژگی، دسترسی‌های شما بیشتر و روابطتان در سیستم کمی پیچیده‌تر خواهد شد. برای مثال، می‌توانید از رابطه Many-to-Many الگوبرداری کنید. در این مدل، درواقع سازمان‌دهی تمام موجودیت‌ها در گرافی انجام می‌شود؛ به‌همین‌دلیل، دسترسی به آن‌ها از راه‌های مختلف ممکن است.

۳. مدل رابطه‌ای (Relational DBMS)

این مدل از DBMS سیستمی آسان دارد؛ ازاین‌رو، به‌عنوان رایج‌ترین نوع سیستم مدیریت پایگاه‌داده شناخته می‌شود. درحقیقت، می‌توان گفت که این مدل برپایه عادی‌سازی داده‌ها در سطر و ستون جدول‌ها کار می‌کند.

۴. مدل شیء‌گرایی (Object Oriented DBMS)

در این مدل از DBMS، تمام داده‌ها شبیه به شیئی در ساختارهایی کلاس‌مانند ذخیره و نمایش داده می‌شوند. همچنین، می‌توان گفت که در مدل مذکور، دیتابیس به‌عنوان مجموعه‌ای از اشیاء تعریف و در راستای آن، تمام مقادیر و عملیات داده‌ها روی آن ذخیره می‌شود.

مزایای استفاده از DBMS

سیستم مدیریت دیتابیس درمقایسه‌با سایر روش‌های ذخیره‌سازی و مدیریت داده‌ها، مزایای زیادی دارد که با دانستن این مزایا ناخودآگاه به‌سمت استفاده از این سیستم تمایل پیدا می‌کنید. در‌ادامه، برخی از مزایای استفاده از DBMS را بیان می‌کنیم:

۱. داشتن دسترسی سریع و آسان به اطلاعات

این یکی از ویژگی‌های کارآمدی است که در سایر سیستم‌های مدیریت پایگاه‌داده به‌دلیل ایندکس‌نشدن داده‌ها وجود نداشت؛ اما در DBMS به‌دلیل ایندکس‌شدن داده‌ها، قابلیت دسترسی سریع و آسان به داده‌ها (Fast Query Access) وجود دارد و در قالب دسترسی تصادفی (Random Access) می‌توان به آن‌ها دسترسی پیدا کرد.

۲. مطمئن‌بودن از صحت اطلاعات و اتصال هم‌زمان

در سیستم مدیریت دیتابیس، از ذخیره صحیح و کامل اطلاعاتتان کاملاً مطمئن هستید. علاوه‌بر‌این، هم‌زمان می‌توانید به محل ذخیره داده‌ها متصل شوید. این در حالی است که در سایر سیستم‌ها، امکان اتصال هم‌زمان (Concurrent Access) وجود نداشت؛ به‌همین‌دلیل، چند کاربر نمی‌توانستند هم‌زمان به پایگاه‌داده وصل شوند.

۳. امکان پشتیبانی از تراکنش

در هر سیستمی پردازش‌های مجزا و متفاوتی وجود دارد که کاربران انجام می‌دهند. اگر هرکدام از این پردازش‌ها به‌طورکامل انجام نشود، سیستم DBMS به‌کمک این قابلیت خود می‌تواند تمام اطلاعات را به شکل اول بازگرداند. برای درک بهتر این موضوع، مثال ساده‌ای می‌زنیم. وقتی در حال خرید اینترنتی هستید، درواقع ازطریق درگاه پرداخت تراکنشتان را انجام می‌دهید. در این هنگام، تا وقتی تمام عملیات‌ها کامل انجام نشود و پول به حساب مقصد واریز نشود، شما صاحب آن کالا نخواهید بود و در‌نهایت درصورت ناموفق‌بودن تراکنش، پول شما به حسابتان بازمی‌گردد.

۴. استاندارد‌کردن اطلاعات

DBMS به‌کمک این قابلیت می‌تواند دیتابیس را بهینه‌سازی کند. ویژگی استاندارد‌سازی داده‌ها (Data Normalization) باعث می‌شود امکاناتی مثل فشرده‌سازی داده‌ها و حذف داده‌های تکراری و مرتب‌کردن داده‌ها برایتان فراهم شود.

۵. انعطاف‌پذیر و مقیاس‌پذیر و توسعه‌پذیر

یکی از مشکلات شرکت‌های مختلف هنگام استفاده از سیستم ذخیره فایلی این بود که توسعه‌دادنی نبود و انعطاف‌پذیری کمی داشت. سیستم مدیریت پایگاه‌داده (DBMS) این قابلیت را دارد تا درصورت افزایش حجم و پیچیدگی اطلاعات ذخیره‌شده، راه‌های متنوعی برای مدیریت آن ارائه دهد.

۶. استاندارد‌سازی و امنیت فراوان

یکی از ویژگی‌های جذاب‌ DBMS این است که به‌منظور دسترسی به قسمت‌های مختلف سیستم، باتوجه‌به نیاز شرکت می‌توان برای کاربران محدودیت در نظر گرفت. به‌همین‌دلیل، استفاده از این سیستم در شرکت یا سازمان می‌تواند به افزایش امنیت آن کمک کند. نکته مهم دیگر اینکه رعایت کامل استانداردها در این سیستم است. درواقع به‌کمک قابلیت استاندارد‌سازی (Standards Enforcement)، از تمام اختلال‌ها و نابه‌سامانی‌های احتمالی آینده جلوگیری خواهد شد.

۷. بررسی و پردازش اطلاعات

در DBMS قابلیت جالب دیگری وجود دارد و آن بررسی و پردازش داده‌ها به‌کمک زبان SQL است؛ بنابراین، می‌توانید نتیجه نهایی را ازطریق Query از دیتابیس درخواست کنید. این ویژگی سیستم مدیریت پایگاه‌داده نیز یکی دیگر از دلایل انتخاب آن برای مدیریت اطلاعات شرکت‌های بزرگ یا کوچک تبدیل است.

معایب DBMS

DBMS درکنار مزایای بسیارش، معایبی نیز دارد که درادامه به برخی از آن‌ها اشاره خواهیم کرد:

۱. پیچیده‌بودن طراحی دیتابیس

طبیعی است که تمام مزایای اشاره‌شده در بخش قبل‌، برای اجرا‌شدن نیازمند طراحی پیچیده و حرفه‌ای برای پایگاه‌داده است؛ بنابراین، استفاده از DBMS به حضور فردی متخصص و حرفه‌ای نیاز خواهد داشت. همچنین، تمام کاربران برای استفاده درست از آن لازم است آموزش ببینند.

۲. نیازمند‌ به نصب نرم‌افزار و تهیه سخت‌افزار

تهیه سیستم‌ها و سخت‌افزارهای مختلف و مجزا برای اجرا‌کردن سیستم مدیریت پایگاه‌داده امری ضروری است. خرید این سخت‌افزارها معمولاً بسیار هزینه‌بر است و همین عامل باعث شده تا به‌عنوان یکی از معایب DBMS از آن یاد شود.

۳. متمرکز‌بودن داده‌های ذخیره‌شده

یکی دیگر از معایب استفاده از این سیستم آن است که اطلاعات ذخیره‌شده کاملاً متمرکزند. این یعنی درصورت بروز هرگونه مشکل برای دیتابیس یا مشکلات دیگری مانند نوسان‌های برق، تمام اطلاعات ذخیره‌شده در‌معرض خطر قرار خواهند گرفت. علاوه‌بر‌این، ممکن است تمام نرم‌افزارهای متصل به دیتابیس در عملکردشان با مشکل مواجه شوند. شایان ذکر است تنها راه موجود برای جلوگیری از این اتفاقات، آن است که از اطلاعات خود نسخه پشتیبان تهیه کنید.

۴. وابستگی نرم‌افزارها

همان‌طورکه در قسمت قبل به‌اختصار گفتیم، وقتی سازمان برای مدیریت دیتابیس خود از سیستم DBMS استفاده می‌کند، تمام نرم‌افزارهای طراحی‌شده موجود در آن نیز به پایگاه‌داده وابسته خواهند شد. خودِ این موضوع می‌تواند یکی از باگ‌های این سیستم باشد.

جمع‌بندی

اگر کمی درزمینه DBMS مطالعه کنید، حتماً متوجه می‌شوید که امروزه، استفاده از این سیستم مدیریت پایگاه‌داده برای تمام توسعه‌دهندگان و برنامه‌نویسان به امری اجتناب‌ناپذیر تبدیل شده است. بنابراین، از این سیستم در اکثر شرکت‌ها و در واحدهای حسابداری، منابع انسانی و… استفاده می‌شود.

شایان ذکر است که از سیستم مدیریت دیتابیس با وجود تمام مزایایش بدون داشتن تخصص و بودجه کافی برای اجرای درست آن نباید استفاده کرد. در چنین شرایطی و تا زمان به‌دست‌آوردن مهارت و بودجه کافی برای استفاده از DBMS‌، نرم‌افزارهایی مثل CSV یا اکسل یا Flat File را می‌توانید به‌کار ببرید.

سؤالات متداول

۱. DBMS چیست؟

این سیستم که با نام سیستم مدیریت پایگاه‌داده نیز شناخته می‌شود، به‌عنوان پل ارتباطی بین دیتابیس و کاربران آن و خود اپلیکیشن، وظیفه برقراری تعامل و ارتباط بین آن‌ها را بر‌عهده دارد.

۲. مزایای استفاده از DBMS چیست؟

با استفاده از این سیستم مدیریت، دسترسی آسان به اطلاعات و اطمینان از صحت آن‌ها، پشتیبانی مطلوب از تراکنش‌ها، استاندارد‌کردن و پردازش اطلاعات و امنیت فراوان را تجربه خواهید کرد.

۳. معایب استفاده از DBMS چیست؟

استفاده از این سیستم ممکن است به‌دلیل معایبی همچون پیچیده‌بودن، نصب نرم‌افزار و تهیه سخت‌افزار، متمرکز‌بودن داده‌های ذخیره‌شده و وابستگی نرم‌افزارهای موجود برای برخی از افراد سخت باشد.

۴. داده‌ها در DBMS چگونه مدیریت می‌شوند؟

در سیستم DBMS، داده‌ها طی چهار مرحله‌ی اصلی «ساختن»، «خواندن»، «به‌روزرسانی» و «حذف» مدیریت می‌شوند و بدین‌ترتیب، مدیریت اطلاعات را در مجموعه بسیار راحت‌تر می‌کند.

۵. DBMS در چه مدل‌هایی ارائه شده است؟

این سیستم در چهار نوع کلی سلسله‌مراتبی (Hierarchical)، شبکه‌ای (Network)، رابطه‌ای (Relational) و شیء‌گرایی (Object Oriented) ارائه شده است.