سنتعرف في هذا المقال على أهم المصطلحات والمفاهيم الأساسية في قواعد البيانات بدءًا من التعرف على مفهوم قاعد البيانات بحد ذاته ثم التعرف إلى الصفات التي تتصف فيها قواعد البيانات وأخيرًا التعرف على مفهوم أنظمة إدارة قواعد البيانات وتصنيفاتها المندرجة ضمنها.
ما هي قاعدة البيانات؟
تُعَدّ قاعدة البيانات database تجميعةً مشترَكةً من البيانات ذات الصلة، وتُستخدَم لدعم أنشطة منظَمة معينة، كما يمكن النظر إلى قاعدة البيانات على أساس مستودع للبيانات التي تُعرَّف مرةً واحدةً، ومن ثم يمكن الوصول إليها من مستخدِمين مختلفِين كما هو موضح في الشكل التالي.
الشكل 1: قاعدة البيانات هي مستودع للبيانات
خصائص قاعدة البيانات
تملك قاعدة البيانات الخصائص التالية:
- تُمثِّل بعض جوانب العالم الحقيقي، أو تجميعةً من عناصر البيانات data elements -أو الحقائق facts- التي تُمثِّل معلومات مستقاة من الواقع.
- تُعَدّ قاعدة البيانات منطقيةً، ومتماسكةً، ومُتسقةً داخليًا.
- صُممَت قاعدة البيانات وبُنيت ومُلِئت بالبيانات لخدمة غرض معيّن.
- يُخزَّن كل عنصر بيانات في حقل field.
- تُكوِّن مجموعة الحقول جدولًا table، فمثلًا، يحتوي كل حقل في جدول الموظف على بيانات حول موظف فردي.
يمكن أن تحتوي قاعدة البيانات على العديد من الجداول، فمثلًا، قد يحتوي نظام العضوية membership system على جدول عنوان، وجدول عضو فردي كما هو موضح في الشكل التالي.
الشكل 2: نظام العضوية في Science World
تتكون منظمة عالم العلوم مثلًا من عدة أعضاء، وهم: أفراد individuals، ومنازل جماعية group homes، وأعمال تجارية businesses، وشركات corporations، حيث يملكون عضوية نشطة في هذه المنظمة، كما يمكن شراء العضوية لمدة سنة أو سنتين، وبعد ذلك يمكن تجديدها لمدة سنة أو سنتين أيضًا.
نلاحظ في الشكل السابق أنّ ميني ماوس Minnie Mouse قد جددت عضوية العائلة في منظمة عالم العلوم Science World، كما نلاحظ أنّ كل شخص يملك المعرِّف رقم 100755 يعيش في العنوان التالي: 8932 Rodent Lane. والأعضاء الأفراد كما يظهر في الشكل هم: Mickey Mouse وMinnie Mouse وحتى Moose Mouse كما هو ظاهر.
أنواع مستخدمي قاعدة البيانات
يندرج مستخدمو قواعد قواعد البيانات ضمن أحد التصنيفات التالية:
المستخدمون النهائيون
المستخدمون النهائيون End Users هم الأشخاص الذين تتطلب وظائفهم الوصول إلى قاعدة بيانات للاستعلام عن التقارير وتحديثها وإنشائها.
مستخدم التطبيق
مستخدم التطبيق Application user هو الشخص الذي يصل إلى برنامج تطبيقي موجود لأداء المهام اليومية.
المستخدم الخبير
المستخدمون الخبراء Sophisticated users هم المستخدمون الذين لديهم طريقتهم الخاصة في الوصول إلى قاعدة البيانات. هذا يعني أنهم لا يستخدمون البرنامج التطبيقي المتوفّر في النظام، فقد يحدّدون التطبيق الخاص بهم أو يصفِون حاجتهم مباشرةً باستخدام لغات استعلام. يحتفظ هؤلاء المستخدمون المتخصصون بقواعد بياناتهم الشخصية باستخدام حزم البرامج الجاهزة التي توفر أوامرًا قائمةً على القوائم menu driven commands وسهلة الاستخدام مثل برنامج MS Access.
مبرمجو التطبيقات
يطبّق هؤلاء المستخدمون - مبرمجو التطبيقات Application Programmers- برامجًا تطبيقية محددة للوصول إلى البيانات المخزَّنة، حيث يجب أن يكونوا على دراية بنظم إدارة قواعد البيانات لإنجاز مهاههم.
مسؤولو قاعدة البيانات
قد يكون مسؤول قاعدة البيانات Database Administrator -أو DBA اختصارًا- شخصًا أو مجموعة من الأشخاص في مؤسسةٍ، المسؤولين عن إعطاء التصريح بالوصول إلى قاعدة البيانات ومراقبة استخدامها وإدارة جميع الموارد لدعم استخدام نظام قاعدة البيانات بأكمله.
نظام إدارة قواعد البيانات وتصنيفاتها
يُعَدّ نظام إدارة قواعد البيانات database management system - أو DBMS اختصارًا- تجميعةً من البرامج التي تُمكِّن المستخدِمين من إنشاء قواعد البيانات databases، والحفاظ عليها، والتحكم في جميع عمليات الوصول إليها، كما يُعَدّ الهدف الأساسي لنظام إدارة قواعد البيانات هو توفير بيئة ملائمة وفعالة للمستخدِمين لاسترجاع المعلومات وتخزينها.
يمكننا باستخدام نظام قواعد البيانات DBMS تمثيل النظام المصرفي التقليدي كما هو موضح في الشكل التالي، حيث يُستخدَم في هذا المثال المصرفي نظام إدارة قواعد البيانات من قِبَل قسم شؤون الموظفين، وقسم الحسابات، وقسم إدارة القروض، للوصول إلى قاعدة البيانات المشتركة للشركة.
الشكل 3: نظام إدارة قواعد البيانات المصرفية
يمكن تصنيف أنظمة إدارة قواعد البيانات بناءً على عدة معايير، مثل: نموذج البيانات data model، وأعداد المستخدمين user numbers، وتوزيع قاعدة البيانات database distribution؛ وفيما يلي بيان تفصيلي لكل من هذه المعايير.
التصنيف على أساس نموذج البيانات
نموذج البيانات الأكثر انتشارًا والمستخدم اليوم هو نموذج البيانات العلائقية relational data model، وذلك لأن جميع نظم إدارة قواعد البيانات، مثل: Oracle، وMS SQL Server، وDB2، وMySQL، تدعمه.
لا تزال النماذج التقليدية traditional models الأخرى مثل نماذج البيانات الهرمية hierarchical data models، ونماذج بيانات الشبكة network data models مستخدَمةً في الصناعة بصورة أساسية على منصات الحواسيب المركزية، ولكن نجدها محصورةً في استخدامات بسيطة بسبب تعقيدها، ويشار إليها على أنها نماذج تقليدية traditional models لأنها سبقت النموذج العلائقي relational model.
ظهرت في السنوات الأخيرة نماذج البيانات كائنية التوجه object-oriented data models، وهي نظام لإدارة قاعدة بيانات، حيث تُمثَّل فيه المعلومات في شكل كائنات كما هو مستخدم في البرمجة كائنية التوجه.
تختلف قواعد البيانات كائنية التوجه عن قواعد البيانات العلائقية relational databases، والتي تعتمد على الجدول أي تُعَدّ جدولية التوجه table-oriented، كما تجمع أنظمة إدارة قواعد البيانات كائنية التوجه Object-oriented database management systems -وتختصر إلى OODBMS- بين إمكانيات قاعدة البيانات وإمكانيات لغات البرمجة كائنية التوجه.
ما زال انتشار قواعد البيانات كائنية التوجه ضعيف موازنة بقواعد البيانات العلائقية وذلك يرجع إلى عدم تعرُّف المستخدِمِين عليها بعد، ويوجد بعض الأمثلة على نظم إدارة قواعد البيانات كائنية التوجه، وهي:
- O2.
- ObjectStore.
- Jasmine.
التصنيف على أساس أعداد المستخدمين
يمكن تصنيف نظم إدارة قواعد البيانات بناءً على عدد المستخدِمين القادر على دعمهم، حيث من الممكن دعم مستخدِم وحيد ويسمى نظام قواعد بيانات أحادي المستخدِم ingle-user database system، أو دعم العديد من المستخدِمين بصورة متزامنة ويسمى نظام قواعد بيانات متعدد المستخدِمين multiuser database system.
التصنيف على أساس توزيع قاعدة البيانات
توجد أربعة أنظمة توزيع رئيسية لأنظمة قواعد البيانات، ويمكن استخدامها لتصنيف قواعد البيانات حسب ماهو موضح أدناه.
الأنظمة المركزية Centralized systems
يُخزَّن نظام إدارة قواعد البيانات DBMS وقاعدة البيانات database عند استخدام الأنظمة المركزية لقواعد البيانات centralized database system في موقع واحد تستخدمه أنظمةً أخرى عديدةً كما هو موضَّح في الشكل التالي
الشكل 4: مثال على نظام قاعدة بيانات مركزية.
استخدَمت العديد من المكتبات الكندية في أوائل الثمانينيات نظام GEAC 8000 لتحويل دليل أو فهرس البطاقات اليدوية إلى أنظمة فهرس مركزية يمكن قراءتها آليًا، حيث يحتوي كل فهرس على حقل باركود مشابه لذلك الموجود في منتجات المتاجر.
نظام قاعدة البيانات الموزعة
يوزَّع نظام إدارة قواعد البيانات DBMS وقاعدة البيانات database في نظام قاعدة البيانات الموزعة distributed database system من مواقع مختلفة متصلة بشبكة حاسوب، كما هو موضَّح في الشكل التالي.
الشكل 5: مثال على نظام قاعدة بيانات موزعة.
أنظمة قواعد البيانات الموزعة المتجانسة
تستخدِم أنظمة قواعد البيانات الموزعة المتجانسة Homogeneous distributed database systems برنامج إدارة قواعد البيانات نفسه من مواقع متعددة، كما يمكن تبادل البيانات بين هذه المواقع المختلفة بسهولة، فمثلًا، تستخدِم أنظمة معلومات المكتبات library information systems من البائع نفسه مثل نظام Geac Computer Corporation لإدارة قواعد البيانات نفسه، والذي يسمح بتبادل البيانات بسهولة بين مواقع مكتبة Geac المختلفة.
أنظمة قواعد البيانات الموزعة غير المتجانسة
تستخدِم مواقع مختلفة برنامج إدارة قواعد بيانات مختلف في نظام قاعدة البيانات الموزعة غير المتجانسة heterogeneous distributed database system، ولكن هناك برامج مشتركة إضافية تدعم تبادل البيانات بين هذه المواقع، فمثلًا، تستخدِم أنظمة قاعدة بيانات المكتبات المختلفة تنسيق الفهرسة المقروءة آليًا machine-readable cataloguing -أي MARC اختصارًا- نفسه لدعم تبادل بيانات تسجيلات المكتبة.
مصطلحات أساسية
- عناصر البيانات data elements: حقائق تُمثِّل معلومات مستقاة من الواقع.
- قاعدة البيانات database: تجميعة مشتركة من البيانات ذات الصلة، وتُستخدَم لدعم أنشطة منظمة معيَّنة.
- نظام إدارة قواعد البيانات database management system - أو DBMS اختصارًا-: تجميعة من البرامج التي تُمكِّن المستخدِمين من إنشاء قواعد البيانات، والحفاظ عليها، والتحكم في جميع عمليات الوصول إليها.
- الجدول table: مجموعة من الحقول fields.
- نظام قاعدة البيانات المركزي centralized database system: يُخزَّن نظام إدارة قواعد البيانات DBMS وقاعدة البيانات database عند استخدام الأنظمة المركزية لقواعد البيانات centralized database system في موقع واحد تستخدمه أنظمةً أخرى عديدةً
- نظام قاعدة البيانات الموزعة distributed database system: يوزَّع نظام إدارة قواعد البيانات DBMS وقاعدة البيانات database في نظام قاعدة البيانات الموزعة distributed database system من مواقع مختلفة متصلة بشبكة حاسوب.
- نظام قاعدة البيانات الموزعة غير المتجانسة heterogeneous distributed database system: تستخدِم مواقع مختلفة برنامج إدارة قواعد بيانات مختلف، ولكن هناك برامج مشتركة إضافية تدعم تبادل البيانات بين هذه المواقع.
- نظام قاعدة البيانات الموزعة المتجانسة homogeneous distributed database systems: تستخدِم برنامج إدارة قواعد البيانات نفسه في مواقع متعددة.
- نظام قاعدة بيانات متعدد المستخدِمين multiuser database system: هو نظام إدارة قاعدة بيانات يدعم عدة مستخدِمين بصورة متزامنة.
- نموذج البيانات كائنية التوجه object-oriented data model: نظام لإدارة قواعد البيانات، حيث تُمثَّل المعلومات فيه على صورة كائنات كما هو مستخدم في البرمجة كائنية التوجه.
- نظام قاعدة بيانات أحادي المستخِدم single-user database system: نظام إدارة قاعدة بيانات يدعم مستخدم واحد فقط في كل مرة.
- النماذج التقليدية traditional models: هي نماذج البيانات التي سبقت النموذج العلائقي relational model.
- مبرمج التطبيق application programmer: هو المستخدم الذي يطبّق برامجًا تطبيقية محددة للوصول إلى البيانات المخزَّنة.
- مستخدم التطبيق application user: يمكنه الوصول إلى برنامجٍ تطبيقي موجود لأداء المهام اليومية.
- مسؤول قاعدة البيانات database administrator أو اختصارًا DBA: هو الشخص المسؤول عن إعطاء التصريح بالوصول إلى قاعدة البيانات ومراقبة استخدامها وإدارة جميع الموارد لدعم استخدام نظام قاعدة البيانات بأكمله.
- المستخدم النهائي end user: هو الشخص الذي تتطلب وظيفته الوصول إلى قاعدة بيانات للاستعلام عن التقارير وتحديثها وإنشائها.
- المستخدم الخبير sophisticated user: هو الشخص الذي يستخدم طرقًا أخرى مختلفة عن البرنامج التطبيقي للوصول إلى قاعدة البيانات.
تمارين
- ما هو نظام إدارة قواعد البيانات؟
- ما هي خصائص نظام إدارة قواعد البيانات؟
- اذكر ثلاثة أمثلة لقواعد بيانات مستقاة من الواقع مثل تحتوي المكتبة على قاعدة بيانات للكتب.
- اذكر ثلاثة أمثلة لقواعد البيانات العلائقية المستخدَمة والأكثر شيوعًا.
- ما الفرق بين أنظمة قواعد البيانات المركزية والموزعة؟
- ما الفرق بين أنظمة قواعد البيانات الموزعة المتجانسة وأنظمة قواعد البيانات الموزعة غير المتجانسة؟
ترجمة وبتصرف للفصل Chapter 2 Fundamental Concepts، والفصل Chapter 6 Classification of Database Management Systems، والفصل Database Users من كتاب Database Design لصاحبته Adrienne Watt.
اقرأ أيضًا
- المقال السابق: تحليل نظام الملفات لإدارة البيانات وتخزينها واختلافه عن نظام قاعدة البيانات
- المقال التالي: خصائص قواعد البيانات والمزايا التي تقدمها
- النسخة العربية الكاملة لكتاب تصميم قواعد البيانات
أفضل التعليقات
لا توجد أية تعليقات بعد
انضم إلى النقاش
يمكنك أن تنشر الآن وتسجل لاحقًا. إذا كان لديك حساب، فسجل الدخول الآن لتنشر باسم حسابك.