لوحة المتصدرين

تُستخدَم قواعد البيانات العلاقيّة منذ وقت طويل. لقد اكتسبت قواعد البيانات من هذا النوع شُهرة بفضل أنظمة إدارتها التي تستخدم النموذج العلاقيّ بشكل جيّد للغاية، وهو النموذج الذي أثبت نفسه كطريقة رائعة للتعامل مع البيانات وخاصة في التطبيقات ذات المهام الحرجة. سنحاول في هذا المقال شرح الفروقات الرئيسيّة في بعض أكثر أنظمة إدارة قواعد البيانات العلاقيّة (RDBMS) شُهرة واستخدامًا. سنستكشف الفروقات الرئيسيّة بينها من حيث المزايا والأداء الوظيفيّ، وكيفية عملها، ومتى تتفوق إحداها على الأخرى، وذلك من أجل مساعدة المطورين على اختيار نظام إدارة قواعد بيانات علاقية (RDBMS). أنظمة إدارة قواعد البيانات قواعد البيانات هي مساحات تخزين مرتبة منطقيًّا لكل الأنواع المختلفة من المعلومات (البيانات). لكل نوع من قواعد البيانات –باستثناء عديمة المخطط– نموذج يقدم هيكلة للبيانات التي يتم التعامل معها. أنظمة إدارة قواعد البيانات هي تطبيقات (أو مكتبات) تدير قواعد البيانات بأشكالها وأحجامها وأنواعها المختلفة. أنظمة إدارة قواعد البيانات العلاقية تستخدم أنظمة قواعد البيانات العلاقيّة النموذج العلاقيّ للعمل على البيانات. يشكّل النموذج العلاقيّ المعلومات التي ستُخَزَّن مهما كان نوعها، وذلك بتعريفها ككيانات مترابطة ذات خصائص تتعدى الجداول (أي مخططات). تتطلب أنظمة إدارة قواعد البيانات من هذا النوع أن تكون البُنى (كالجداول مثلًا) معرّفة لتحوي بيانات وتتعامل معها. لكلّ عمود (مثل الخصائص) في الجداول نوعٌ مختلف من المعلومات (نوع البيانات). يُترجَم كلّ سجلّ في قاعدة البيانات –مُعرّف بمفتاح فريد– إلى صفّ ينتمي إلى جدول، وتكون مجموعة خصائص كل سجل معروضة كأعمدة للجدول. وتكون كلها مرتبطة ببعضها كما هو محدد في النموذج العلاقيّ. العلاقات وأنواع البيانات يمكن اعتبار العلاقات مجموعات حسابية تحوي مجموعة من الخصائص التي تشكّل معًا قاعدة البيانات والمعلومات المحفوظة فيها. تسمح هذه الطريقة في التعريف والتجميع لقواعد البيانات العلاقيّة بالعمل بالطريقة التي تعمل بها. عند تعريف جدول لإدخال سجلات، يجب أن يطابق كلّ عنصر يشكل سجلًّا (كالصفة attribute مثلًا) نوع البيانات المحدّد له (كأن يكون عددًا صحيحًا أو تاريخًا مثلًا). تستخدم أنظمة إدارة قواعد البيانات العلاقيّة أنواعًا مختلفة من البيانات ولا يمكن في العادة تبديل واحدة من هذه الأنواع مكان الأخرى. التعامل مع وعبر قيود –كالتي ذكرناها قبل قليل– شائع مع قواعد البيانات العلاقيّة. في الحقيقة، تشكّل القيودُ مركزَ العلاقات. ملاحظة: إذا كنت تحتاج للتعامل مع معلومات غير مترابطة إطلاقًا وممثلة عشوائيًّا (كالمستندات مثلًا)، فقد تكون مهتمًّا باستخدام NoSQL (قواعد البيانات عديمة المخططات schema-less). قواعد بيانات علاقية شائعة وهامة سنتعرف في هذا المقال على ثلاثة أنواع رئيسيّة وهامّة من أنظمة إدارة قواعد البيانات العلاقيّة مفتوحة المصدر التي ساهمت في تكوين عالم تطوير البرمجيات: SQLite: نظام إدارة قواعد بيانات علاقيّة مضمّن وقويّ جدًّا. MySQL: نظام إدارة قواعد البيانات العلاقيّة الأشهر والأكثر استخدامًا. PostgreSQL: نظام إدارة قواعد البيانات العلاقيّة الكيانيّ مفتوح المصدر المتوافق مع SQL الأكثر تقدّمًا. ملاحظة: تقريبًا دائمًا تتيح التطبيقات مفتوحة المصدر حريّة استخدام الطريقة التي تريدها. وفي غالب الأحيان تسمح لك أيضًا إنشاء تفرّع (fork) عن المشروع (وبالتالي استخدام نصوصه البرمجيّة) لإنشاء شيء جديد. إذا كنت مهتمًّا بأنظمة إدارة قواعد البيانات، فقد ترغب بالاطلاع على بعض المشاريع المتفرّعة المبنية على هذه المشاريع الشهيرة، مثل MariaDB. SQLite إنّ SQLite مكتبة رائعة تُضمَّن في التطبيقات التي تستخدمها. وكونها قاعدة بيانات قائمة بذاتها ومعتمدة على الملفات. تقدّم SQLite مجموعة رائعة من الأدوات للتعامل مع كل أنواع البيانات بقيود أقلّ بكثير وسهولة مقارنة بقواعد البيانات المستضافة المعتمدة على العمليات (خواديم قواعد البيانات). عندما يستخدم برنامج ما SQLite، يعمل هذا التكامل بنداءات (calls) مباشرة ومؤدية للغرض موجهة لملف يحوي البيانات (كقاعدة بيانات SQLite) بدلًا من التواصل عبر واجهة من نوع ما (كالمنافذ ports والمقابس sockets). هذا يجعل SQLite كفؤة وسريعة للغاية، وقويّة كذلك، وهذا بفضل التقنية التي بنيت عليها هذه المكتبة. أنواع البيانات التي تدعمها SQLite: NULL: قيمة فارغة NULL. INTEGER: عدد صحيح ذو إشارة (موجب أو سالب) محفوظ في بايت واحد، 2، 3، 4، 6، أو 8 بايت، وهذا يعتمد على حجم القيمة. REAL: قيمة النقطة العائمة (floating point)، مخزنة كرقم نقطة IEEE عائمة ذي 8-بايت. TEXT: سلسلة نصيّة مخزنة باستخدام ترميز قاعدة البيانات (UTF-8, UTF-16BE or UTF-16LE). BLOB: فقاعة من البيانات، تخزّن كما أدخِلَت تمامًا. ملاحظة: لمعرفة المزيد عن أنواع بيانات SQLite والعلاقات بين أنواع SQLite، ألقِ نظرة على التوثيق الرسميّ حول الموضوع. مزايا SQLite: معتمدة على الملفات: تتكون قاعدة البيانات بأكملها من ملف واحد على القرص، مما يجعلها محمولة تمامًا. مدركة للمعايير: رغم أنها قد تبدو كتطبيق قواعد بيانات "بسيط"، إلّا أن SQLite تستخدم SQL. ورغم أنّها أزالت بعض المزايا ( RIGHT OUTER JOIN أو FOR EACH STATEMENT) إلّا أنها تحوي بداخلها مزايا أخرى إضافيّة. ممتازة للتطوير، بل وحتى للاختبار: أثناء مرحلة تطوير التطبيقات، في الغالب يحتاج أغلب الناس لحلّ يمكن تطويعه للطلبات المتعدّدة. لدى SQLite قاعدة مزايا غنيّة، ويمكنها تقديم أكثر مما تحتاجه للتطوير، وبسهولة العمل مع ملف وحيد ومكتبة مرتبطة مبنية على C. عيوب SQLite: لا توفّر إدارة للمستخدمين: تأتي قواعد البيانات المتقدّمة بإدارة للمستخدمين –فمثلًا، فيها اتصالات مُدارة بصلاحيات الوصول إلى قواعد البيانات والجداول–. وبأخذ هدف وطبيعة SQLite بعين الاعتبار (عدم وجود مستوىً عالٍ من تعدّد المستخدمين في ذات الوقت)، لا وجود لهذه الميزة. عدم توفر إمكانية التلاعب بها للحصول على أداء أفضل: ونظرًا لطبيعة تصميمها أيضًا، لا يمكن التلاعب بـ SQLite للحصول على قدر كبير من الأداء. المكتبة سهلة الضبط والاستخدام. وبما أنها ليست معقّدة، فلا يمكن تقنيًّا جعلها أكثر أداءًا مما هي عليه، وبشكل يفوق أداءها الحاليّ الرائع. متى تستخدم SQLite: التطبيقات المضمّنة: كلّ التطبيقات التي تحتاج لقابليّة النقل، والتي لا تحتاج لتحجيم، كتطبيقات المستخدم المحلي والوحيد، وتطبيقات الهاتف النقّال أو الألعاب. كبديل عن الوصول إلى القرص: في العديد من الحالات، يمكن أن تستفيد التطبيقات التي تحتاج للقراءة من والكتابة إلى الملفات على القرص مباشرة من الانتقال إلى SQLite من أجل المزيد من الوظائف والسهولة اللتان تأتيان من استخدام لغة الاستعلام البنيويّة (Structured Query Language – SQL). الاختبار: من التبذير أن تستخدم نسبة كبيرة من التطبيقات عمليّة إضافيّة لاختبار منطقيّة العمل (أي الهدف الرئيسيّ للتطبيق: الوظيفيّة). متى لا تستخدم SQLite: في التطبيقات متعدّدة المستخدمين: إذا كنت تعمل على تطبيق يحتاج فيه العديد من المستخدمين الوصول إلى نفس قاعدة البيانات واستخدامها، فالغالب أنّ مدير قواعد بيانات علاقيّ كامل المزايا (مثل MySQL) خيار أفضل من SQLite. في التطبيقات التي تحتاج لقدر كبير من الكتابة: من محدوديّات SQLite عمليات الكتابة. يسمح نظام إدارة قواعد البيانات هذا عملية كتابة واحدة وحيدة أن تتم في وقت محدّد، مما يسمح بقدر محدود من الدفق. MySQL تعد MySQL أشهر خوادم قواعد البيانات الكبيرة. وهو منتج مفتوح المصدر غنيّ بالمزايا، ويشغّل الكثير من المواقع والتطبيقات على الإنترنت. من السهل البدء باستخدام MySQL، ولدى المطورين وصول إلى كمّ هائل من المعلومات المتعلقة بقواعد البيانات على الإنترنت. ملاحظة: يجب أن نذكر أنّه نتيجة لشيوع المُنتَج، فإنّ هناك الكثير من تطبيقات الشركات الأخرى وأدواتها ومكتباتها المضمّنة التي تساعد كثيرًا في الهديد من نواحي العمل مع نظام إدارة قواعد البيانات العلاقيّة هذا. ورغم عدم محاولتها تطبيق معيار SQL كامل، إلّا أنّ MySQL تقدّم الكثير من الوظائف للمستخدمين. وكخادم SQL قائم بذاته، تتصل التطبيقات بعملية مراقب MySQL (وهو تطبيق يعمل في الخلفية بعيدًا عن مرأى المستخدم، ويشار إليه أحيانًا بعبارة جنيّ أو عفريت) للوصول إلى قواعد البيانات ذاتها على خلاف SQLite. أنواع البيانات التي تدعمها MySQL: TINYINT: عدد صحيح متناهي الصغر. SMALLINT: عدد صحيح صغير. MEDIUMINT: عدد صحيح متوسّط الحجم. INT or INTEGER: عدد صحيح بحجم عاديّ. BIGINT: عدد صحيح كبير. FLOAT: عدد بفاصلة عائمة صغير أحاديّ الدقّة (single-precision floating-point). لا يمكن إلغاؤه. DOUBLE, DOUBLE PRECISION, REAL: عدد بفاصلة عائمة متوسط الحجم مزدوج الدقّة (normal-size/double-precision floating-point). لا يمكن إلغاؤه. DECIMAL, NUMERIC: عدد بفاصلة عائمة غير مُحتوىً. لا يمكن إلغاؤه. DATE: تاريخ. DATETIME: تجميعة من الوقت والتاريخ TIMESTAMP: ختم زمني (وقت وتاريخ حدوث حدث ما). TIME: وقت. YEAR: سنة بهيئة منزلتين أو أربعة منازل (المبدئيّ 4 منازل). CHAR: سلسلة نصّيّة ذات طول محدّد يتم دائمًا إكمالها من ناحية اليمين بفراغات إلى الطول المحدّد عند تخزينها. VARCHAR: سلسلة نصيّة ذات طول متغيّر. TINYBLOB, TINYTEXT: عمود نصّ أو فقاعة (blob) بحدّ أقصى للطول قدره 255 (أي 2^8 – 1) محرفًا. BLOB, TEXT: عمود نصّ أو فقاعة (blob) بحدّ أقصى للطول قدره 65535 (أي 2^16 – 1) محرفًا. MEDIUMBLOB, MEDIUMTEXT: عمود نصّ أو فقاعة (blob) بحدّ أقصى للطول قدره 16777215 (أي 2^24 - 1) محرفًا. LONGBLOB, LONGTEXT: عمود نصّ أو فقاعة (blob) بحدّ أقصى للطول قدره 4294967295 (أي 2^32 - 1) محرفًا. ENUM: تِعداد. SET: مجموعة. مزايا MySQL سهلة الاستخدام: يمكن تثبيت MySQL بسهولة شديدة. أدوات الأطراف الخارجية (third-party)، بما فيها المرئيّة (أي الواجهات الرسوميّة) تجعل البدء مع قواعد البيانات سهلًا للغاية. غنيّة بالمزايا: تدعم MySQL الكثير من وظائف SQL المتوقّع وجودها في أنظمة إدارة قواعد البيانات العلاقيّة، سواء بطريقة مباشرة أو غير مباشرة. آمنة: الكثير من مزايا الأمن وبعضها متقدّم مبنيّة في MySQL. قويّة وقابلة للتحجيم: يمكن لـMySQL التعامل مع الكثير من البيانات، ويمكنها أيضًا استخدامها على نطاق واسع إذا احتاج الأمر. سريعة: التخليّ عن بعض المعايير سمح لـ MySQL بالعمل بكفاءة عالية وبطريقة سلسة، مما أكسبها سرعة عالية. عيوب MySQL المحدوديّات المعروفة: من حيث التصميم، لا تنوي MySQL عمل كلّ شيء، وتأتي بمحدوديّات وظيفيّة قد تتطلبها بعض التطبيقات المتقدّمة جدًّا من الناحية الفنيّة. القضايا المتعلّقة بالمتانة: الطريقة التي يتم التعامل فيها مع بعض الوظائف في MySQL (كالمراجع، والتبادلات، والتدقيق، وغيرها) تجعلها أقل متانة بقليل من بعض أنظمة إدارة قواعد البيانات العلاقيّة الأخرى. بطء تطويرها: رغم أنّ MySQL ما زالت من الناحية الفنيّة منتجًا مفتوح المصدر، إلّا أنّ هناك انتقادات تتعلق بعمليّة تطويرها منذ الاستحواذ عليها. ولكن علينا التنويه إلى أنّ هناك قواعد بيانات مبنيّة على MySQL ومتكاملة معها تمامًا تضيف مزايا على تثبيت MySQL القياسيّ (مثل MariaDB). متى تستخدم MySQL العمليّات الموزّعة: عندما تحتاج لأكثر مما تتيحه SQLite، فإنّ تضمين MySQL في قائمة التطوير لديك – كذلك بالأمر بالنسبة لتضمين أيّ خادم قواعد بيانات مستقل – يقدّم لك الكثير من الحريّة في العمل إلى جانب بعض المزايا المتقدّمة. الأمان العالي: مزايا MySQL الأمنيّة تقدّم حماية يُعتمد عليها للوصول إلى البيانات (واستخدامها) بطريقة بسيطة. المواقع وتطبيقات الوِب: يمكن للأغلبية العُظمى من المواقع (وتطبيقات الوِب) العمل ببساطة مع MySQL رغم القيود. هذه الأداة المرنة والتي يمكن تحجيمها إلى حدّ ما سهلةُ الاستخدام والإدارة؛ وهذا مفيدٌ جدًّا على المدى البعيد. الحلول الخاصّة: إذا كنت تعمل على حلول محدّدة جدًّا ومخصّصة للغاية، يمكن لـMySQL العمل ضمن احتياجاتك بسهولة، وذلك بفضل إعدادات الضبط الغنيّة فيها وأوضاع العمل. متى لا تستخدم MySQL التوافقيّة مع SQL: بما أنّ MySQL لا تطبّق (ولا تسعى لتطبيق) معيار SQL بأكمله، فإنّ هذه الأداة ليست متوافقة بالكامل مع SQL. إذا كنت قد تحتاج التكامل مع أنظمة إدارة قواعد بيانات علاقيّة كهذه، فإنّ الانتقال من MySQL لن يكون سهلًا. التعدّدية Concurrency: رغم أنّ MySQL وبعض محرّكات الحفظ تعمل بأداء جيّد جدًّا في عمليات القراءة، إلا أنّ عمليات القراءة والكتابة متزامنتين قد تكون سيئة. نقص المزايا: مجدّدًا نقول، اعتمادًا على اختيار محرّك قواعد البيانات، يمكن أن لا تحوي MySQL على بعض المزايا، كالبحث في النصوص الكاملة. PostgreSQL إنّ PostgreSQL هي نظام إدارة قواعد البيانات العلاقيّة الكيانيّ مفتوح المصدر الأكثر تقدّمًا، والتي هدفها الرئيسيّ أن تكون موافقة للمعايير ويمكن الزيادة عليها. تسعى PostgreSQL (أو Postgres) إلى تبني معايير ANSI/ISO SQL مع مراجعاتها. تتميّز PostgreSQL عن أنظمة إدارة المحتوى الأخرى بدعمها للتوجه الكيانيّ (object-oriented) المتكامل والمطلوب بشدّة و/أو وظائف قواعد البيانات العلاقيّة، كدعمها الكامل للتبادلات (القيود transactions) التي يعتمد عليها، أي أن تكون مكونة من عناصر غير قابلة للتجزئة، وأن تكون متّسقة ومعزولة وذات قدرات تحمل عالية (Atomicity, Consistency, Isolation, Durability – ACID). وبسبب التقنية القوية التي تقف خلفها، لدى Postgres قدرات عالية جدًّا في التعامل مع العديد من المهام بكفاءة عالية. يتم الوصول إلى التعدّدية (concurrency) دون قفل قراءة، وذلك بفضل تطبيق تحكم التعدّديّة متعدد الإصدارات (Multiversion Concurrency Control – MVCC). يمكن برمجة الكثير في PostgreSQL، وبالتالي يمكن توسعتها، وذلك باستخدام إجراءات مخصّصة تُدعى "إجراءات التخزين" (store procesures). يُمكن إنشاء هذه الإجراءات لتسهيل تنفيذ عمليات قاعدة البيانات المكررة والمعقدة والتي تكثر الحاجة إليها. رغم أنّ نظام إدارة قواعد البيانات هذا لا يحظى بشعبيّة MySQL، إلّا أنّ هناك الكثير من أدوات الأطراف الأخرى ومكتباتهم مصمّمة لجعل العمل مع PostgreSQL سهلًا، رغم طبيعته القويّة. يمكن الحصول على PostgreSQL هذه الأيام كحزمة تطبيقات من خلال مدير الحزم المبدئيّ للعديد من أنظمة التشغيل بسهولة. أنواع البيانات التي تدعمها PostgreSQL bigint: عدد صحيح من 8-بايت ذو إشارة bigserial: عدد صحيح من 8-بايت يزداد تلقائيًّا [(bit [(n: سلسلة ثنائيّة ذات طول محدّد [(bit varying [(n: سلسلة ثنائيّة متغيرة الأطوال boolean: متغيّر منطقي (صواب/خطأ) box: صندوق مستطيل في سطح مستوٍ bytea: بيانات ثنائيّة ("مصفوفة بايت") [(character varying [(n: سلسلة محارف (character string) ذات طول متغير [(character [(n: سلسلة محارف ذات طول ثابت cidr: عنوان شبكة IPv4 أو IPv6 circle: دائرة في سطح مستوٍ date: تاريخ في تقويم (السنة، الشهر، اليوم) double precision: عدد فاصلة عائمة ذو دقّة مزدوجة (8 بايت) inet: عنوان مضيف IPv4 أو IPv6 integer: عدد صحيح من 4 بايت ذو إشارة [(interval [fields] [(p: مدة زمنية line: خط لا نهائيّ في مستوى lseg: جزء من خطّ مستقيم في مستوى macaddr: عنوان تحكم بالوصول إلى الوسيط (Media Access Control – MAC) money: مقدار من المال [(numeric [(p, s: دقّة رقميّة محدّدة أو يمكن اختيارها path: مسار هندسيّ على سطح point: نقطة هندسيّة على سطح polygon: شكل هندسيّ مغلق على سطح real: عدد فاصلة عائمة ذي دقّة أحاديّة (4 بايت) smallint: عدد صحيح من 2-بايت ذو إشارة serial: عدد صحيح من 4 بايت يزداد تلقائيًّا text: سلسلة محارف ذات طول متغيّر [time [(p)] [without time zone: وقت في اليوم (دون منطقة زمنية) time [(p)] with time zone: الوقت من اليوم (مع منطقة زمنية) [timestamp [(p)] [without time zone: تاريخ ووقت (دون منطقة زمنية) timestamp [(p)] with time zone: تاريخ ووقت يشمل المنطقة الزمنيّة tsquery: استعلام بحث نصّيّ tsvector: مستند بحث نصيّ txid_snapshot: لَقطَة (transaction) لهويّة التبادل على مستوى المستخدم uuid: معرّف فريد عالميًّا xml: بيانات XML مزايا PostgreSQL نظام إدارة قواعد بيانات مفتوح المصدر موافق لمعايير SQL: PostgreSQL مفتوح المصدر ومجانيّ، ولكنه نظام إدارة قواعد بيانات علاقيّة قويّ جدًّا. مجتمع قويّ: PostgreSQL مدعوم من مجتمع خبيرٍ ومخلص يمكن الوصول إليه عبر مواقع الأسئلة والإجابات والقاعدة المعرفيّة طوال الوقت ومجانًا. دعم قويّ من الأطراف الأخرى: بغض النظر عن المزايا المتقدّمة جدًّا، تُزيّن PostgreSQL العديدُ من الأدوات الجيّدة ومفتوحة المصدر من أطراف أخرى لتصميم وإدارة واستخدام نظام الإدارة هذا. إمكانية التوسعة: يمكن توسعة PostgreSQL برمجيًّا باستخدام إجراءات مخزّنة، كما يفترض أن يكون الوضع في نظام إدارة قواعد بيانات علاقيّة متقدّم. كيانيّ: ليس PostgreSQL مجرّد نظام إدارة قواعد بيانات علاقيّة، ولكنه كيانيّ (objective) أيضًا – ويدعم التضمين (nesting)، ومزايا أخرى. عيوب PostgreSQL الأداء: للعمليات البسيطة كثيفة القراءة، يمكن أن تكون PostgreSQL مبالغًا فيها، ويمكن أن تبدو أقلّ أداءً من منافساتها، مثل MySQL. الشعبيّة: نظرًا لطبيعة هذه الأداة، فإنها تقبع في الخلف فيما يتعلق بشعبيتها، رغم كثرة من استخدامها – مما قد يؤثر على سهولة الحصول على دعم. الاستضافة: نتيجة للعوامل المذكورة أعلاه، يصعب إيجاد مستضيفين أو مقدمي خدمة يعرضون خدمات PostgreSQL مُدارة. متى تستخدم PostgreSQL صحّة البيانات: عندما تكون صحّة البيانات وإمكانية التعويل عليها ضرورة حتميّة، ولا يكون هناك عذر إذا حدث خطب ما، فستكون PostgreSQL الخيار الأفضل. الإجراءات المخصّصة المعقّدة: إذا كنت تتطلّب من قاعدة بياناتك أداء إجراءات مخصّصة، فـPostgreSQL هي الخيار الأفضل، كونه يمكن توسعتها. التكامل: إذا كان يُحتمل في المستقبل أن تكون هناك حاجة لنقل نظام قاعدة البيانات بأكمله إلى حلّ مملوك (مثل أوراكل)، فستكون PostgreSQL الأكثر توافقًا والأسهل في التعامل معها عند الانتقال. التصاميم المعقّدة: مقارنة بتطبيقات أنظمة إدارة قواعد البيانات العلاقيّة المجانية ومفتوحة المصدر الأخرى، تقدّم PostgreSQL لتصاميم قواعد البيانات المعقّدة أكبر قدر من الوظائف والإمكانات دون التفريط بالأمور الأخرى. متى لا تستخدم PostgreSQL السرعة: إذا كان كلّ ما تطلبه عمليات قراءة سريعة، فليست PostgreSQL الأداة التي عليك استخدامها. سهولة الإعداد: إذا لم تكن تحتاج لصحّة مطلقة للبيانات، أو للتوافق مع ACID أو التصاميم المعقّدة، فقد تكون PostgreSQL مبالغًا فيها للإعدادات البسيطة. التكرار: إذا لم تكن مستعدًّا لقضاء الوقت، وبذل الجهد والموارد، فالحصول على التكرار (أو تعدّد النُسَخ) في MySQL قد يكون أسهل لمن ليست لديهم خبرة في إدارة الأنظمة وقواعد البيانات. ترجمة -وبتصرّف- للمقال: SQLite vs MySQL vs PostgreSQL: A Comparison Of Relational Database Management Systems لصاحبه O.S. Tezer.

منذ زمن سحيق، كانت الذاكرةُ أكثر وظيفة نحتاجها ونعتمد عليها في الحاسوب. ورغم اختلاف التقنيات وأساليب التنفيذ الكامنة وراءها، إلّا أنّ معظم الحواسيب تأتي بالعتاد الضروريّ لمعالجة المعلومات وحفظها بأمان لاستخدامها في المستقبل متى احتجنا لها. لقد صار من المستحيل في عالمنا الحديث تخيل أيّ عمل لا يستفيد من هذه القدرة في الأجهزة، سواء كانت خواديم أو حواسيب شخصية أو كفّيّة. تُعالَج البيانات وتُسجَّل وتُسترجَع مع كل عملية، وفي كل مكان من الألعاب إلى الأدوات المتعلقة بالأعمال، بما فيها المواقع. أنظمة إدارة قواعد البيانات (DataBase Management Systems – DBMS) هي برمجيات عالية المستوى تعمل مع واجهات برمجة تطبيقات (APIs) أدنى منها في المستوى، وتلك الواجهات بدورها تهتم بهذه العمليات. لقد تم تطوير العديد من أنظمة إدارة قواعد البيانات (كقواعد البيانات العلائقيّة relational databases، وnoSQL، وغيرها) لعقود من الزمن للمساعدة على حلّ المشكلات المختلفة، إضافة إلى برامج لها (مثل MySQL ,PostgreSQL ,MongoDB ,Redis، إلخ). سنقوم في هذا المقال بالمرور على أساسيّات قواعد البيانات وأنظمة إدارة قواعد البيانات. وسنتعرف من خلالها على المنطق الذي تعمل به قواعد البيانات المختلفة، وكيفية التفرقة بينها. أنظمة إدارة قواعد البياناتإن مفهوم نظام إدارة قاعدة البيانات مظلّةٌ تندرج تحتها كلّ الأدوات المختلفة أنواعها (كبرامج الحاسوب والمكتبات المضمّنة)، والتي غالبًا تعمل بطرق مختلفة وفريدة جدًّا. تتعامل هذه التطبيقات مع مجموعات من المعلومات، أو تساعد بكثرة في التعامل معها. وحيث أن المعلومات (أو البيانات) يُمكِن إن تأتي بأشكال وأحجام مختلفة، فقد تم تطوير العشرات من أنظمة قواعد البيانات، ومعها أعداد هائلة من تطبيقات قواعد البيانات منذ بداية النصف الثاني من القرن الحادي والعشرين، وذلك من أجل تلبية الاحتياجات الحوسبيّة والبرمجية المختلفة. تُبنى أنظمة إدارة قواعد البيانات على نماذج لقواعد البيانات: وهي بُنى محدّدة للتعامل مع البيانات. وكل تطبيق ونظام إدارة محتوى جديد أنشئ لتطبيق أساليبها يعمل بطريقة مختلفة فيما يتعلق بالتعريفات وعمليات التخزين والاسترجاع للمعلومات المُعطاة. ورغم أنّ هناك عددًا كبيرًا من الحلول التي تُنشئ أنظمة إدارة قواعد بيانات مختلفة، إلّا أنّ كلّ مدة زمنية تضمّنت خيارات محدودة صارت شائعة جدًّا وبقيت قيد الاستخدام لمدة أطول، والغالب أنّ أكثرها هيمنة على هذه الساحة خلال العقدين الأخيرين (وربما أكثر من ذلك) هي أنظمة إدارة قواعد البيانات العلائقيّة (Relational Database Management Systems – RDBMS). أنواع قواعد البياناتيستخدم كلُّ نظام إدارة بياناتٍ نموذجًا لقواعد البيانات لترتيب البيانات التي يديرها منطقيًّا. هذه النماذج (أو الأنواع) هي الخطوة الأولى والمحدّد الأهم لكيفية عمل تطبيق قواعد البيانات وكيفية تعامله مع المعلومات وتصرفه بها. هناك بعض الأنواع المختلفة لنماذج لقواعد البيانات التي تعرض بوضوع ودقّة معنى هيكلة البيانات، والغالب أن أكثر هذه الأنواع شهرةً قواعدُ البيانات العلائقيّة. ورغم أنّ النموذج العلائقيّ وقواعد البيانات العلائقيّة (relational databases) مرنة وقويّة للغاية –عندما يعلم المبرمج كيف يستخدمها–، إلّا أنّ هناك بعض المشكلات التي واجهات عديدين، وبعض المزايا التي لم تقدمها هذه الحلول. لقد بدأت حديثًا مجموعة من التطبيقات والأنظمة المختلفة المدعوّة بقواعد بيانات NoSQL بالاشتهار بسرعة كبيرة، والتي قدمت وعودًا لحل هذه المشكلات وتقديم بعض الوظائف المثيرة للاهتمام بشدّة. بالتخلص من البيانات المهيكلة بطريقة متصلّبة (بإبقاء النمط المعرّف في النموذج العلائقيّ (relational model))، تعمل هذه الأنظمة بتقديم طريقة حرّة أكثر في التعامل مع المعلومات، وبهذا توفّر سهولة ومرونة عاليتين جدًّا؛ رغم أنّها تأتي بمشاكل خاصة بها –والتي تكون بعضها جدّيّة– فيما يتعلق بطبيعة البيانات الهامّة والتي لا غنى عنها. النموذج العلائقيّيقدّم النظام العلائقيّ الذي ظهر في تسعينات القرن الماضي طريقة مناسبة للرياضيات في هيكلة وحفظ واستخدام البيانات. توسّع هذه الطريقة من التصاميم القديمة، كالنموذج المسطّح (flat)، والشبكيّ، وغيرها، وذلك بتقديمها مفهوم "العلاقات". تقدّم العلاقات فوائد تتعلق بتجميع البيانات كمجموعات مقيّدة، تربط فيها جداول البيانات –المحتوية على معلومات بطريقة منظمة (كاسم شخص وعنوانه مثلاً)– كل المدخلات بإعطاء قيم للصفات (كرقم هوية الشخص مثلًا). وبفضل عقود من البحث والتطوير، تعمل أنظمة قواعد البيانات التي تستخدم النموذج العلائقيّ بكفاءة وموثوقيّة عاليتين جدًّا. أضف إلى ذلك الخبرة الطويلة للمبرمجين ومديري قواعد البيانات في التعامل مع هذه الأدوات؛ لقد أدّى هذا إلى أن يصبح استخدام تطبيقات قواعد البيانات العلائقيّة الخيار الأمثل للتطبيقات ذات المهام الحرجة، والتي لا يمكنها احتمال فقدان أيّة بيانات تحت أيّ ظرف، وخاصة كنتيجة لخلل ما أو لطبيعة التطبيق نفسه الذي قد يكون أكثر عرضة للأخطاء. ورغم طبيعتها الصارمة المتعلقة بتشكيل والتعامل مع البيانات، يمكن لقواعد البيانات العلائقيّة أن تكون مرنة للغاية وأن تقدم الكثير، وذلك بتقديم قدر ضئيل من المجهود. التوجّه عديم النموذج (Model-less) أو NoSQLتعتمد طريقة NoSQL في هيكلة البيانات على التخلص من هذه القيود، حيث تحرر أساليب حفظ، واستعلام، واستخدام المعلومات. تسعى قواعد بيانات NoSQL إلى التخلص من العلائقات المعقدة، وتقدم أنواع عديدة من الطرق للحفاظ على البيانات والعمل عليها لحالات استخدام معينة بكفاءة (كتخزين مستندات كاملة النصوص)، وذلك من خلال استخدامها توجّها غير منظم (أو الهيكلة على الطريق / أثناء العمل). أنظمة إدارة قواعد بيانات شائعةهدفنا في هذا المقال هو أن نقدم لك نماذج عن بعض أشهر حلول قواعد البيانات وأكثرها استخدامًا. ورغم صعوبة الوصول إلى نتيجة بخصوص نسبة الاستخدام، يمكننا بوضوح افتراض أنّه بالنسبة لغالب الناس، تقع الاختيارات بين محرّكات قواعد البيانات العلائقيّة، أو محرك NoSQL أحدث. لكن قبل البدء بشرح الفروقات بين التطبيقات المختلفة لكل منهما، دعنا نرى ما يجري خلف الستار. أنظمة إدارة قواعد البيانات العلائقيّةلقد حصلت أنظمة إدارة قواعد البيانات العلائقيّة على اسمها من النموذج الذي تعتمد عليه، وهو النموذج العلائقيّ الذي ناقشناه أعلاه. إنّ هذه الأنظمة –الآن، وستبقى لمدة من الزمن في المستقبل– الخيار المفضّل للحفاظ على البيانات موثوقة وآمنة؛ وهي كذلك كفؤة. تتطلب أنظمة إدارة قواعد البيانات العلائقيّة مخططات معرفة ومحددة جيدًا –ولا يجب أن يختلط الأمر مع تعريف PostgreSQL الخاص بهذه الأنظمة– لقبول هذه البيانات. تشكّل هذه الهيئات التي يحددها المستخدم كيفية حفظ واستخدام البيانات. إنّ هذه المخططات شبيهة جدًّا بالجداول، وفيها أعمدة تمثّل عدد ونوع المعلومات التي تنتمي لكل سجل، والصفوف التي تمثّل المدخلات. من أنظمة إدارة قواعد البيانات الشائعة نذكر: SQLite: نظام إدارة قواعد بيانات علائقيّة مضمّن قويّ جدًّا.MySQL: نظام إدارة قواعد بيانات علائقيّة الأكثر شهرة والشائع استخدامه.PostgreSQL: أكثر نظام إدارة قواعد بيانات علائقيّة كيانيّ (objective-RDBMS) متقدم وهو متوافق مع SQL ومفتوح المصدر.ملاحظة: لمعرفة المزيد عن أنظمة إدارة قواعد بيانات NoSQL، راجع المقالة التالية عن الموضوع: A Comparison Of NoSQL Database Management Systems. أنظمة قواعد بيانات NoSQL (أو NewSQL)لا تأتي أنظمة قواعد بيانات NoSQL بنموذج كالمستخدم في (أو الذي تحتاجه) الحلول العلائقيّة المهيكلة. هناك العديد من التطبيقات، وكلّ منها تعمل بطريقة مختلفة كليًّا، وتخدم احتياجات محدّدة. هذه الحلول عديمة المخططات (schema-less) إمّا تسمح تشكيلات غير محدودة للمدخلات، أو –على العكس– بسيطة جدًّا ولكنها كفؤة للغاية كمخازن قيم معتمد على المفاتيح (key based value stores) مفيدة. على خلاف قواعد البيانات العلائقيّة التقليديّة، يمكن تجميع مجموعات من البينات معًا باستخدام قواعد بيانات NoSQL، كـ MongoDB مثلًا. تُبقي مخازن المستندات هذه كل قطعة من البيانات مع بعضها كمجموعة واحدة (أي كملف) في قاعدة البيانات. يمكن تمثيل هذه المستندات ككيانات بيانات منفردة، مثلها في ذلك كمثل JSON، ومع ذلك تبقى كراسات، وذلك يعتمد على خصائصها. ليس لقواعد بيانات NoSQL طريقة موحدة للاستعلام عن البيانات (مثل SQL لقواعد البيانات العلائقيّة) ويقدم كلّ من الحلول طريقته الخاصّة للاستعلام. ملاحظة: لمعرفة المزيد عن أنظمة إدارة قواعد البيانات العلائقيّة، ألق نظرة على هذه المقالة المتعلقة بالموضوع: A Comparison Of Relational Database Management Systems. مقارنة بين أنظمة إدارة قواعد بيانات SQL و NoSQLمن أجل الوصول إلى نتيجة بسيطة ومفهومة، لنحلّل أولًا الاختلافات بين أنظمة إدارة قواعد البيانات: هيكلية ونوع البيانات المحتفظ بها:تتطلب قواعد البيانات العلائقيّة SQL هيكلة ذات خصائص محدّدة للحفاظ على البيانات، على خلاف قواعد بيانات NoSQL التي تسمح بعمليات انسياب حُرّ (free-flow operations). الاستعلام: وبغضّ النظر عن تراخيصها، تستخدم كلّ قواعد البيانات العلائقيّة معيار SQL إلى حدّ ما، ولهذا يمكن الاستعلام فيها بلغة SQL (أي Structured Query Language). أما قواعد بيانات NoSQL فلا تستخدم طريقة محدّدة للعمل على البيانات التي تديرها. التحجيم: يمكن تحجيم كلي الحلين عموديًّا (أي بزيادة موارد النظام). لكن لكون حلول NoSQL تطبيقات أحدث (وأبسط)، فهذا يجعلها تقدّم وسائل أسهل بكثير لتحجيمها أفقيًّا (أي بإنشاء شبكة عنقودية cluster من أجهزة متعدّدة). المتانة Reliability: عندما يتعلق الأمر بالمتانة والثقة الآمنة بالقَيد المنفّذ، تبقى قواعد بيانات SQL الخيار الأفضل. الدعم: لأنظمة إدارة قواعد البيانات العلائقيّة تاريخ طويل استمر لعقود من الزمن. إنها شائعة جدًّا، ومن السهل إيجاد دعم سواء مجانيّ أو مدفوع. إذا حدثت مشكلة، فمن الأسهل حلّها عليها من قواعد بيانات NoSQL التي شاعت حديثًا، وخاصة إذا كان الحلّ موضع السؤال ذا طبيعة معقّدة (مثل MongoDB). احتياجات حفظ واستعلام البيانات المعقدة: إنّ قواعد البيانات العلائقيّة بطبيعتها الخيار الأمثل لاحتياجات حفظ البيانات والاستعلامات المعقّدة. إنها أكثر كفاءة وتتفوق في هذا المجال. ترجمة -وبتصرّف- للمقال Understanding SQL And NoSQL Databases And Different Database Models لصاحبه O.S. Tezer.

تتوفّر على توزيعات لينكس برامج تحظُر إنشاء كلمات سر يسهُل تخمينها؛ فالوصول إلى الكثير من بيانات المستخدم وبرامجه يتطلّب تجاوز مرحلة إدخال كلمة السرّ ، الأمر الذي يجعل من كلمات السر نقطة حرجة في سبيل تأمين النظام والمستخدم على حدّ السواء ويجب بالتالي الحرص دائما على أن تكون محدَّثة. توجد الكثير من طرق تعمية البيانات ولكلّ منها خصوصيّاته. تستخدم أغلب توزيعات لينكس خوارزميّة تعمية تُسمّى معيار تعميّة البيانات Data Encryption Standard, DES لتعميّة كلمات السّر. تُخزّن كلمات السرّ المعمّاة في ملف etc/passwd/ أو etc/shadow/. عندما يحاول المستخدم الولوج إلى النظام فإن كلمة السّر التي يُدخِلها تُعمَّى ثم تقارن بحقل كلمة السّر المعمّاة في الملف، فإن حصل تطابق فهذا يعني أنها نفس كلمة السّر وبالتالي يُسمح له بالولوج. تستخدم أغلب توزيعات لينكس نسخة من DES لا تعمل إلا في اتجاه واحد؛ بمعنى أنه يمكن استخدامها لتعميّة كلمة سر ولكن لا يمكن استخدامها لفك تعميّة كلمات السر في ملفّي etc/passwd/ وetc/shadow/. يمكن لبرامج هجمات القوة العمياء Brute force attacks مثل John the Ripper وCrack تخمين كلمات السر التي لا تحترم حدًّا أدنى من العشوائية؛ وبإمكان مديري النّظم استخدامها لصالحهم في طريقة استباقية بتنفيذها على كلمات سرّ مستخدميهم للعثور على كلمات السّر غير الآمنة ثم الطلب من هؤلاء تغييرها إلى أخرى آمَن. التعمية بالمفاتيح العمومية تستخدم التعمية بالمفاتيح العمومية Public-Key Cryptography مفتاحا (سلسلة محارف) للتعمية وآخر لفكّها، على عكس طرق تعمية أخرى تستخدم نفس المفتاح للمهمتيْن. يهدف استخدام مفتاح خاصّ للتعميّة (المفتاح العموميّ) وآخر لفكّها (المفتاح الخصوصيّ) إلى تجاوز ضرورة تأمين نقل المفتاح الوحيد أثناء تبادل الرسائل المعمّاة. يتوفّر المفتاح العمومي لكلّ شخص للجميع دون استثناء بينما يقى المفتاح الخصوصي سرًّا خاصًّا به. مثلا، عندما يريد محمّد إرسال بريد معمّى إلى عمر فإنه يستخدم المفتاح العموميّ لعمر لتعمية البريد، عند وصول البريد إلى عمر فإنه يستخدم مفتاحه الخصوصي الذي لا يعرفه غيره لفك تعميّة الرسالة والاطّلاع عليها. بهذه الطريقة لن يعرف فحوى الرسالة غيرهما، محمّد لأنه كتب الأصل غير المعمَّى، وعمر لأنه الوحيد الذي يمكنه فك تعميتها. برنامج PGP يتبنّى برنامج PGP (اختصار لـ Pretty Good Privacy) مبدأ التعمية بالمفاتيح العمومية ويمكن استخدامه لتوقيع البيانات وتعميّتها: التوقيع للتأكد من المصدر والحؤول دون انتحال الشخصيّة، والتعمية للحفاظ على خصوصية البيانات. يجب الانتباه قبل استخدام البرنامج إلى التقييدات القانونية في استخدامه. يُحظَر في بعض الدوّل توجيه رسائل بتعميّة قويّة إلى خارج البلد. بروتوكول TLS يُستخدَم بروتوكول TLS (والإصدار السابق منه SSL) كثيرا لتأمين الاتصالات في شبكة حواسيب. يهدف البروتوكول إلى الحفاظ على خصوصية البيانات المنقولة عبر الاتصال بتعميتها، الاستيثاق من هويّات المتخاطبين باستخدام تعمية بالمفاتيح العمومية والتأكد من سلامة البيانات عن طريق جمع تحقق Checksum لكلّ حزمة بيانات. التنفيذ الأكثر شهرة على أنظمة لينكس لهذا المعيار هو مكتبة OpenSSL التي تدعم خوارزميات تعمية من بينها DES، Blowfish وIDEA. بروتوكول HTTPS وهو تطوير لبروتوكول HTTP بتضمينه داخل اتّصال يؤمّنه بروتوكول TLS (أو SSL). الأغراض الأساسية من استخدام HTTPS على مواقع الويب هي الاستيثاق، حماية الخصوصية والتحقق من سلامة البيانات المتبادلة. بروتوكول S/MIME يأتي الاسم اختصارا لـ Secure Multipurpose Internet Mail Extension (امتداد البريد الإلكتروني الآمن متعدّد الأغراض)، وهو معيار مفتوح يعتمد على التعميّة بالمفاتيح العمومية لتأمين البريد الإلكتروني وغيره من أنواع المراسلات على الشبكة. الشبكات الخاصة الافتراضية Virtual Private Network توجد تنفيذات عدّة لمعيار بروتوكول الإنترنت الآمن على لينكس. معيار IPSEC (اختصار لـ Internet Protocol Security؛ أمان بروتوكول الإنترنت) هو مجهود تقف خلفه قوة مهمات هندسة الإنتنرت IETF ويهدف إلى إنشاء اتصالات معمّاة على مستوى الشبكة (الطبقة الثالثة) وتوفير سبُل للتحقق من سلامة البيانات، التحكم في الوصول، الاستيثاق والسريّة. من الأمثلة على تطبيقات هذا البروتوكول في لينكس LibreSwan الذي يسمح للمستخدم ببناء نفق اتصالات آمن عبر شبكات غير موثوقة. يُعمَّى كل ما يمر إلى الشبكة غير الموثوقة قبل إرساله ليعمل الطرف الآخر عند استلامه على فك التعمية، تنتُج عن هذه العملية شبكة خاصّة افتراضية Virtual Private Network, VPN والتي هي شبكة اتصالات خاصّة على الرغم من أن الأجهزة فيها تتصل عن طريق شبكة غير موثوقة. لا تقتصر طُرُق إنشاء شبكات خاصة افتراضية في لينكس على IPSEC، بل توجد برامج خاصّة لهذا الغرض مثل OpenVPN التي تستخدم كثيرا مكتبات OpenSSL. بروتوكول SSH توجد عدّة حزم برمجية على لينكس لاستخدام SSH أبرزها OpenSSH. صُمِّم بروتوكول SSH ليحلّ مكان بروتوكولات الاتصال عن بعد غير الآمنة مثل rlogin، rsh وrexecالتي كانت ترسل البيانات دون احتياطات أمنية تُذكر. تعتمد حزمة برامج OpenSSH على التعمية بالمفاتيح العمومية لتعميّة الاتصالات بين مضيفين Hosts، وللاستيثاق من المستخدمين. كما يمكن استخدامها للولوج إلى خادوم بعيد أو لنسخ البيانات بين مضيفين مع الحماية من هجمات رجل في الوسط Man in the middle وهجمات أخرى. وحدات الاستيثاق سريعة التفعيل Pluggable Authentication Modules تأتي الإصدارات الحديثة من توزيعات لينكس محمّلة بآلية استيثاق موحدة تُسمّى Pluggable Authentication Modules, PAM تسمح للتطبيقات التي تعمل في فضاء المستخدم بتغيير متطلبات الاستيثاق الخاصّة بها وطريقته حسب الحاجة. يمكن باستخدام هذه الآلية من بين أمور أخرى: تحديد أمكنة وأوقات معيّنة لمستخدمين لا يمكنهم الولوج خارجها إلى النظام. تعيين سقف لاستخدام الموارد لكل مستخدِم. استعمال خوارزميات تعميّة أخرى غير DES لجعل فك التعمية بهجمات القوة العمياء أصعب. تفعيل كلمات السّر في ملف shadow حسب الحاجة. ملف Shadow لتأمين كلمات سر المستخدمين تستخدم الإصدارات الحديثة من توزيعات لينكس ملف etc/shadow/ لجعل كلمات سر المستخدم المعمّاة في مأمن من بقية المستخدمين على نفس النظام. كانت كلمات السر المعمّاة تخزّن في الإصدارات القديمة داخل ملف etc/passwd/ مبدئيا، ويمكن لجميع المستخدمين رؤيتها وبالتالي تنفيذ هجمات القوة العمياء عليها لمحاولة فك تعميتها. يعني اللجوء إلى ملف etc/shadow/ أن المستخدمين الإداريين فقط هم من يمكنهم رؤية كلمات السّر المعمّاة. التأكد من أمان كلمات مرور المستخدمين يحتاج مدير النظام أحيانا إلى التأكد من أن كلمات مرور المستخدمين جيّدة كفاية، لكي لا تكون بابا قد يؤدي فتحه إلى مشاكل أمنية أخرى، تُستخدم برامج مثل Jone the Ripper وCrack لهذا الغرض. تقوم فكرة هذه البرامج على توليد كلمات مرور معمّاة إما حسب نمط معرَّف مسبقا أو بالاعتماد على قاموس ألفاظ ثم مقارنتها بكلمات المرور المعمّاة الخاصّة بالمستخدمين، فإن وُجد تطابق عُرِفت كلمة السر. الجدير بالذكر أن مثل هذه البرامج تأخذ الكثير من الوقت وموارد الجهاز للعمل؛ وكلما كانت كلمات السّر معقدة كل ما كانت المهمة أصعب. في سيناريو هجمة حقيقية سيحتاج المخترق أولا إلى الحصول على ملف كلمات سر المستخدمين وهو أمر يحتاج لثغرات أمنية قد لا تكون موجودة؛ إلا أن الحيطة واجبة على الدوام. ترجمة - وبتصرّف - لمقال Encryption Methods in Linux لصاحبه M.el Khamlichi. حقوق الصورة البارزة: Designed by Freepik.