دیتابیس چیست؟ معرفی پایگاه داده به زبان ساده

یکی از مفاهیم بسیار مهم در علم IT دیتابیس یا همان پایگاه‌داده است. در تعریف کلی، دیتابیس به مجموعه‌ای سازمان‌یافته از اطلاعات ساختار‌یافته گفته می‌شود که معمولاً به‌صورت الکترونیکی در سیستم کامپیوتری ذخیره می‌شود. اگر حتی کمی با آی‌تی آشنا باشید، می‌دانید که بدون Database نه چیزی به‌عنوان نرم‌افزار خواهید داشت و نه وب‌سایت و نه اصولاً ماهیتی به اسم IT. در این مقاله، قصد داریم به‌طورمفصل درباره دیتابیس صحبت کنیم؛ پس تا پایان با ما همراه باشید.

مقدماتی درباره پایگاه‌داده

همان‌طورکه در مقدمه نیز گفتیم، به مجموعه‌ای از اطلاعات که به‌صورت سازمان‌یافته و الکترونیکی در سیستم کامپیوتری ذخیره می‌شود، پایگاه‌داده گفته می‌شود. پایگاه‌داده را معمولاً سیستم مدیریت پایگاه‌داده (DBMS) کنترل می‌کند. داده‌ها و DBMS به‌همراه نرم‌افزارهای کاربردی آن‌ها سیستم پایگاه‌داده نامیده می‌شوند؛ اما در‌عمل برای خلاصه‌گویی از همان واژه دیتابیس استفاده می‌شود.

داده‌هایی که در انواع مختلف دیتابیس ذخیره می‌شوند، معمولاً در سطر‌ها و ستون‌ها قرار می‌گیرند که این‌ها خود جدولی می‌سازند. استفاده از این روش کمک می‌کند تا پردازش اطلاعات در پایگاه‌داده به‌راحتی و با سرعت زیاد انجام شود و بدین‌ترتیب می‌توان کار مدیریت، ویرایش، به‌روزرسانی و اصولاً هر کار دیگری که باید روی داده‌ها انجام شود، به‌راحتی کنترل و مدیریت کرد. بیشتر پایگاه‌‌های داده‌ معروف از زبان SQL که زبان Query ساختار‌یافته (Structured Query Language) است، برای نوشتن و کوئری‌زدن در دیتاها استفاده می‌کنند. حال زبان Query چیست؟ پاسخ این پرسش را در قسمت بعدی خواهید یافت.

SQL یا زبان کوئری ساختار‌یافته چیست؟

SQL یکی از زبان‌های برنامه‌نویسی است که تقریباً تمامی دیتابیس‌های رابطه‌محور از آن برای تعریف داده و ویرایش و جست‌وجو در میان آن‌ها استفاده می‌کند. در دهه ۱۹۷۰، آی‌بی‌ام با مشارکت Oracle، یکی از مشارکت‌کنندگان اصلی، SQL را برای اولین‌بار توسعه داد. نتیجه این مشارکت اجرای استاندارد SQL ANSI بود. همچنین، SQL باعث شد تا Extension‌هایی در شرکت‌های مهم مانند IBM و Oracle و Microsoft ایجاد شود. امروزه، زبان‌های برنامه‌نویسی جدیدی در حال ظهور هستند که رفته‌رفته می‌توانند به‌عنوان نیروی تازه‌نفس در این عرصه وارد شوند؛ اما از SQL همچنان به‌طورگسترده استفاده می‌شود.

پایگاه‌های داده چطور تکامل پیدا کردند؟

در اوایل دهه ۱۹۶۰، نخستین دیتابیس‌ها معرفی شدند. از آن زمان تاکنون، شاهد پیشرفت و تکامل بسیار زیادی در پایگاه‌های داده بوده‌ایم. نمونه‌های اولیه Database‌ها، مانند دیتابیس‌های سلسله‌مراتبی که از ساختار درختی استفاده می‌کردند، صرفاً رابطه یک به چند را مجاز می‌دانستند. نمونه منعطف‌تر پایگاه‌داده شبکه‌ای بود که با استفاده از آن ایجاد چندین رابطه امکان‌پذیر بود. این دو نمونه از اصلی‌ترین انواع دیتابیس‌هایی بودند که در ابتدا طراحی و استفاده شدند.

پایگاه‌های داده یادشده به‌عنوان اولین نمونه‌ها کار بزرگی انجام داده بودند؛ اما مشکل این بود که انعطاف زیادی نداشتند. در دهه ۱۹۸۰، پایگاه‌های داده‌ رابطه‌ای محبوب شدند. این روند ادامه یافت تا در دهه ۱۹۹۰، دیتابیس‌های شیء‌گرا تولید شدند. در سال‌های اخیر نیز، در پاسخ به نیاز به سرعت بیشتر در پردازش داده‌ها، Databaseهای NoSQL به‌عنوان فرزند تازه‌متولد‌شده این عرصه معرفی شده‌اند. امروزه، پایگاه‌های اطلاعاتی ابری و Self-Driving راه‌های جدیدی برای جمع‌آوری، ذخیره، مدیریت و استفاده از داده‌ها ایجاد کرده‌اند که با استفاده از آن‌ها می‌توان سرعت بسیار بیشتری را در این موارد تجربه کرد.

تفاوت پایگاه‌‌های داده و صفحات گسترده (DataSheet‌ها)

دیتابیس‌ها و صفحات گسترده مانند Microsoft Excel هر دو راه مناسبی برای ذخیره‌سازی اطلاعات هستند؛ اما تفاوت‌هایی نیز میان این دو وجود دارند. برخی از این تفاوت‌ها عبارت‌اند از:

• نحوه ذخیره‌سازی و ویرایش داده‌ها
• افرادی که امکان دسترسی به داده‌ها را دارند
• میزان ذخیره‌سازی داده‌ها

نکته‌ای که باید به آن توجه کرد، این است که صفحات گسترده در ابتدا فقط برای استفاده یک نفر طراحی شده بودند. این موضوع را می‌توان با دقت در طراحی‌های اولیه آن‌ها نیز متوجه شد. بنابراین، استفاده از این ابزارها که نمونه مشخص و بسیار معروف آن‌ها اکسل است، برای دسترسی یک یا تعداد کمی از کاربران به دیتاها بسیار کارایی دارد. بااین‌حال، اگر قرار باشد که مجموعه بسیار بزرگ‌تری از دیتاهای سازمان‌یافته را ذخیره کنید، دیگر اکسل برایتان کاربردی نیست و باید از پایگاه‌های داده استفاده کنید. همچنین، پایگاه‌داده امکان استفاده‌ و دسترسی هم‌زمان چندین کاربر به دیتاها را فراهم می‌کند.

انواع پایگاه‌داده

در‌ادامه مطلب، انواع پایگاه‌داده را معرفی می‌کنیم. استفاده از هر‌یک از این پایگاه‌های داده به نیاز شما بستگی دارد.

۱. پایگاه‌‌داده رابطه‌ای (Relational)

این نوع دیتابیس‌ بیشتر در اوایل دهه ۱۹۸۰ استفاده می‌شد. همان‌طور‌که پیش‌تر نیز گفتیم، در این Databaseها اطلاعات در جداولی ذخیره می‌شوند که به‌صورت سطر و ستون ترسیم شده‌اند. پایگاه‌های داده رابطه‌ای انعطاف‌پذیری نسبی را به کاربران ارائه می‌کنند.

۲. پایگاه‌‌داده‌ شیء‌گرا (Object-Oriented)

در این نوع پایگاه‌داده، مانند شیوه‌ای که در برنامه‌نویسی شیء‌گرا در پیش گرفته می‌شود، اطلاعات به‌صورت شیء نمایش داده می‌شوند.

۳. پایگاه‌‌داده توزیع‌شده (Distributed)

این دیتابیس از دو یا چند فایل تشکیل شده است که در وب‌سایت‌های مختلف قرار دارند. پایگاه‌‌داده توزیع‌شده ممکن است روی چندین کامپیوتر ذخیره شود یا در یک مکان فیزیکی قرار بگیرد یا در شبکه‌های مختلف پراکنده شود.

۴. انبارهای داده (Data warehouse)

انبارهای داده در‌واقع مخزنی مرکزی برای داده‌ها محسوب می‌شوند. این انبارها به‌صورت خاص برای کوئری‌زدن و تجزیه‌وتحلیل سریع داده استفاده می‌شوند.

۵. پایگاه‌‌داده غیررابطه‌ای (Nonrelational Database)

پایگاه‌داده غیررابطه‌ای (Nonrelational Database) که به‌اختصار NoSQL نامیده می‌شود، اجازه ذخیره‌سازی و کار روی داده‌های بدون ساختار و نیمه‌ساختار‌یافته را به کاربر می‌دهد. این ویژگی دقیقاً مخالفِ اصول دیتابیس رابطه‌ای است که بر‌اساس آن تمامی داده‌های درج‌شده در Database باید بر‌اساس یک پروتکل ترکیب شوند. با پیچیده‌شدن اپلیکیشن‌های تحت‌وب و رواج بیشتر آن‌ها، استفاده از این نوع دیتابیس‌ها محبوبیت زیادی یافته است.

۶. پایگاه‌‌داده نموداری (Graph Database)

پایگاه‌داده نموداری داده‌ها را بر‌اساس موجودیت‌ها و روابط بین آن‌ها ذخیره می‎کند. به‌عنوان نمونه، دیتابیس OLTP یکی از انواع پایگاه‌های گراف‌محور و سریع و تحلیلی محسوب می‌شود که برای تراکنش‌های بسیار زیاد کاربران طراحی شده است.

آنچه در این قسمت گفته شد، تنها نمونه‌های مهم و معمول پایگاه‌های داده بودند که استفاده از آن‌ها برای مسائل مختلف و کسب‌وکارهای گوناگون متداول است. انواع دیگری از Database‌ها نیز وجود دارند که کمتر از نمونه‌های معرفی‌شده متداول هستند و بیشتر برای کارهای علمی، مالی و… طراحی شده‌اند. این پایگاه‌های داده را می‌توان از‌نظر تکنولوژی استفاده‌شده در آن‌ها نیز طبقه‌بندی کرد؛ ازجمله پایگاه‌داده ابری و پایگاه‌داده خودران (Self-Driving).

۷. پایگاه‌‌داده ابری

این نوع پایگاه‌داده مجموعه‎ای از داده‌های ساختار‌یافته یا بدون ساختار است که روی پلتفرم ابری اختصاصی یا عمومی یا مشترک قرار دارد. دو نوع مهم از این نوع دیتابیس‌های ابری وجود دارند: یکی پایگاه‌‌داده ابری سنتی و دیگری پایگاه‌داده به‌عنوان سرویس یا DBaaS. با کمک DBaaS می‌توان وظایف مدیریتی و نگه‌داری داده را به‌واسطه ارائه‌دهنده خدمات انجام داد.

۸. پایگاه‌داده خودران (Self-Driving)

بی‌شک جدیدترین و پیش‌گامانه‌ترین نوع پایگاه‌داده، پایگاه‌داده خودران (Self-Driving) است که با نام دیتابیس‌های مستقل نیز شناخته می‌شود. این نوع از دیتابیس‌ها علاوه‌بر‌ تکنولوژی ابری، از یادگیری ماشین (Machine Learning) برای تنظیم خودکار پایگاه‌داده و بررسی امنیت آن و تهیه نسخه‌های پشتیبان استفاده می‌کنند. این وظایف را معمولاً مدیران پایگاه‌داده انجام می‌دادند و حالا می‌توانند به‌طورخودکار انجام شوند.

نرم‌افزار پایگاه‌داده چیست؟

یکی دیگر از اصطلاحاتی که در این حوزه اهمیت زیادی دارد، نرم‌افزار دیتابیس است. از این نرم‌افزار برای ایجاد و نگه‌داری و ویرایش فایل‌ها و سوابق دیتابیس استفاده می‌شود. نرم‌افزار مذکور امکان ایجاد سریع‌تر و ساده‌تر فایل‌ها و رکوردها و ورود و ویرایش داده‌ها و به‌روزرسانی و گزارش‌دهی را برای کاربران فراهم می‌کند. با‌‌توجه‌‌به تعداد زیاد حملات هکری، امنیت پایگاه‌های داده نیز ازجمله نکات مهمی است که باید به آن توجه کرد.

نرم‌افزارهای دیتابیس با سیستم بک‌آپ‌گیری و گزارش‌دهی، کنترل دسترسی چندگانه به اطلاعات و امنیت آن‌ها را مدیریت می‌کند. نکته دیگری که باید به آن توجه کرد، این است که نرم‌افزارهای یادشده UI مناسبی نیز در‌اختیار کاربر قرار می‌دهند که باعث می‌شود ایجاد پایگاه‌داده برای کاربرانی میسر شود که دانش برنامه‌نویسی چندان زیادی ندارند.

سیستم مدیریت پایگاه‌داده (DBMS) چیست؟

تا این‌جا درباره مفاهیم مهم پایگاه‌داده و انواع آن و کاربرد نرم‌افزارهای مدیریت دیتابیس توضیحاتی ارائه دادیم. درادامه، می‌خواهیم درباره سیستم مدیریت پایگاه‌داده صحبت کنیم. دیتابیس معمولاً به برنامه نرم‌افزاری جامعی نیاز دارد که به آن DBMS گفته می‌شود. در‌واقع، DBMS رابط بین پایگاه‌داده و کاربران نهایی یا نرم‌افزارهایی است که از اطلاعات دیتابیس استفاده می‌کنند.

DBMS نظارت بر پایگاه‌های داده و کنترل آن‌ها را نیز تسهیل می‌کند. با استفاده از DBMS می‌توانید انواع عملیات مدیریتی مانند نظارت بر عملکرد و تنظیم و پشتیبان‌گیری را روی اطلاعات دیتابیس انجام دهید. MySQL ،Microsoft Access ،Microsoft SQL Server ،FileMaker Pro ،Oracle Database و dBASE از‌جمله نرم‌افزارهای مهم مدیریت پایگاه‌داده یا DBMS هستند که کاربران از آن‌ها بسیار استفاده می‌کنند.

آینده دیتابیس‌ها

حالا که با مفهوم کلی پایگاه‌داده و انواع آن آشنا شدید، شاید بهتر باشد تا دیدی کلی درباره آینده‌ای Database‌ها نیز به‌دست آورید. همان‌طور‌که پیش‌تر اشاره کردیم، پایگاه‌های داده خودران (Self-Driving) جدیدترین نسل Database‌ها هستند که امکانات بسیار زیادی در‌دسترس کاربران قرار می‌دهند. به‌نظر می‌رسد که در آینده نیز تحولات زیادی در این نوع از پایگاه‌های داده ایجاد خواهد شد.

به‌عنوان نمونه، استفاده از هوش مصنوعی (AI) و یادگیری ماشین و تکنولوژی ابری در این پایگاه‌ها از‌جمله مواردی است که کمک می‌کند تا مدیر دیتابیس از بسیاری از فرایندهای تکراری و خسته‌کننده راحت شود و زمان بیشتری برای کارهای استراتژیک در‌اختیار داشته باشد.

جمع‌بندی

داده‌ها نقش بسیار پررنگی در کسب‌و‌کارهای امروزی ایفا می‌کنند. علاوه‌بر تمام اطلاعاتی که از قبل با شناسایی رفتارهای مشتریان، رهگیری علایق آنان و… به‌دست می‌آمد، حالا دیگر اطلاعاتی که از اینترنت اشیاء به‌دست می‌آیند و حجم داده‌هایی که می‌توانند باعث دگرگونی کسب‌و‌کارها شوند، به‌شدت افزایش یافته است.

حال این سؤال مطرح می‌شود که اطلاعات مذکور کجا ذخیره می‌شوند؟ چگونه می‌توان آن‌ها را تجزیه‌وتحلیل کرد؟ چه ابزاری برای این منظور طراحی شده است؟ پاسخ ساده این پرسش‌ها یک کلمه بیشتر نیست: پایگاه‌داده. اگر می‌خواهید اطلاعات بیشتری درباره پایگاه‌های داده و انواع آن‌ و اصطلاحات فنی مرتبط با آن به‌دست آورید، این مقاله دقیقاً همان چیزی است که به‌ آن احتیاج دارید.

سؤالات متداول

۱. دیتابیس چیست؟

در تعریف کلی و بسیار ساده، دیتابیس را می‌توان مجموعه‌ای از اطلاعات ساختار‌یافته تعریف کرد که روی سیستم کامپیوتری ذخیره‌سازی می‌شوند.

۲. DBMS چیست؟

این واژه مخفف عبارت Database Management System به‌معنای سیستم مدیریت دیتابیس است. با استفاده از DBMS می‌توانید مدیریت دیتابیس خود را در دست بگیرید.

۳. SQL چیست؟

SQL زبان برنامه‌نویسی مخصوص دیتابیس است. این واژه مخفف عبارت Structured Query Language یا زبان کوئری ساختاریافته است.

۴. انواع مختلف دیتابیس کدام است؟

دیتابیس را می‌توان ازنظر نوع و تکنولوژی به‌کاررفته در آن تقسیم‌بندی کرد. برای مثال، دیتابیس‌های مبتنی‌بر فناوری ابری (Cloud Database) و دیتابیس‌های خودران (Self-Driving) از‌جمله پایگاه‌های داده مهم از‌نظر تکنولوژی استفاده‌شده در آن‌ها هستند. در این مقاله از بلاگ پارس پک، درباره انواع مختلفی از پایگاه‌های داده توضیح داده شده است.