مقدمة عن قواعد البيانات

يتناول هذا المقال، الأول من سلسلة دروس عن لغة الاستعلام البنائية Structured Query language التي تعرف بالاختصار المشهور SQL، مفهوم قواعد البيانات، وماذا نقصد بأنظمة إدارة قواعد البيانات، وما هو الجدول، وما هي خصائص قواعد البيانات العلاقية.

ما هي قاعدة البيانات؟

بطريقة بسيطة مجرّدة من مفاهيم التقنية، قاعدة البيانات هي مكان لحفظ بيانات معينة على نحو مستمر بهدف الرجوع إليها وقت الحاجة، فدفتر أرقام الهواتف الذي كنا نستعمله في الماضي يُعدّ قاعدة بيانات؛ والكم الهائل من الفواتير المحاسبية الورقية المحفوظة في خزانات الأقسام المالية في الشركات قديماً، أيضاً هو قاعدة بيانات. وقِس على ذلك العديد من الأمثلة الواقعية والملموسة.

نستنبطُ من هذا التعريف البسيط وجود خاصية هامة لقاعدة البيانات، ألا وهي “الاستمرارية” أو “الدوام” في حفظ البيانات.

في الجانب التقني والبرمجي، فإن قاعدة البيانات Database هي عبارة عن مستودع تُحفظ البيانات فيه داخل جهاز الحاسوب أو الخادوم، ويتمتع هذا المستودع بخاصية الاستمرارية في حفظ البيانات. ونعني بخاصية الاستمرارية هنا أنه في حال إطفاء جهاز الحاسوب أو إعادة تشغيله أو انقطاع التواصل معه، فإن قاعدة البيانات وما تحتويه من بيانات تبقى موجودة ومحفوظة دون أي خلل.

أنظمة إدارة قواعد البيانات العلاقية

تُسمى البرمجيات التي تنشئ وتدير قواعد البيانات بأنظمة إدارة قواعد البيانات (Databases Management Systems) وتكتب بالاختصار DBMS.

ما هي أنواع أنظمة إدارة قواعد البيانات؟

تختلف وتتعدد تسميات أنواع أنظمة إدارة البيانات، وهذا الاختلاف نابع بالدرجة الأولى من تقدم الزمن وما صاحبه من تقدم في العلوم والتقنيات، ومن ثم بالدرجة الثانية، ينبع الاختلاف من التقنيات والخصائص المتعددة لهذه الأنظمة وما تقدمه من خدمات.
تنقسم أنواع أنظمة قواعد البيانات إلى ثلاثة أنواع رئيسية.

نظام قاعدة البيانات الملف والواحد Flat File Database: يعدّ هذا النوع من الأنظمة قديما ومن النادر أن تجد أحدا يعمل عليه إلى الآن، وهو ببساطة قاعدة بيانات من ملف واحد كبير يحتوي على كل البيانات، وهو يشبه جدول واحد به كل البيانات.
نظام إدارة قاعدة البيانات غير العلاقية Non-Relational DBMS :ظهر هذا النوع من أنظمة قواعد البيانات في ظل عصر تضخم البيانات وزيادة حجمها، وخاصة مع انتشار ما يسمى بالمواقع الاجتماعية وتطبيقات الجوال وصفحات الوب الحديثة، فهذا النوع من الأنظمة يسمح بحفظ بيانات غير مرتبة وفق بنية معينة Unstructured Data، وليس من الشرط أن تترابط هذه البيانات Not relational، كما يطلق عليها No-SQL Databases.
نظام إدارة قاعدة البيانات العلاقية Relational DBMS: وهو النوع الأشهر والأكثر استخداما منذ بداية ظهوره والذي سنعتمده في هذه السلسلة لشرح SQL، حيث تُجمَّع في هذا النوع من الأنظمة البيانات التي لها علاقة ببعضها البعض في مكان واحد يسمى الجدول، مع وجود الإمكانية لربط الجداول مع بعضها البعض بعلاقات ترابط.

ما هو الجدول؟

يُعدّ الجدول العنصر الأساسي في قواعد البيانات العلاقية، وعليه تعتمد أغلب مكونات قاعدة البيانات من مشاهد Views ودوال Functions وحِزم Packages وغيرها من العناصر الأخرى. يتكون الجدول من أعمدة Columns وصفوف Rows، حيث تمثل الأعمدة ما يسمى بالخصائص Features، والصفوف عبارة عن القيم التي تأخذها الأعمدة وتسمى بالسجلات Records.

يوضح الشكل التالي مثالا لجدول يحتوي على بيانات تواريخ ميلاد وأسماء طلاب في مدرسة، وفي المثال نوضح مكونات الجدول في قاعدة البيانات.

خصائص قواعد البيانات العلاقية ومميزاتها

ظلت قواعد البيانات العلاقية مسيطرة منذ بدايات ظهور النموذج الأساسي لها عام 1970 على يد عالم الحاسوب Frank Codd أثناء عمله لصالح شركة IBM، ولم تكن هذه الأفضلية التي يتمتع بها نظام قواعد البيانات العلاقية تأتي من فراغ، بل من الخصائص التي تتمتع بها.

البساطة

تُرتَّب البيانات في أنظمة قواعد البيانات العلاقية وتُحفَظ بطريقة بعيدة عن التعقيد، حيث يعدّ الجدول الذي تُحفظ فيه البيانات مفهوما لأغلب المستخدمين وخاصة الذين مارسوا أعمالا في مجال البيانات المجدولة أو مراجعة السجلات.

سهولة الاستعلام عن البيانات

بعد عمليات الإضافة على قاعدة البيانات، وعند الحاجة للرجوع لها، فإن نظام قواعد البيانات العلائقية يوفر آلية سهلة للاستعلام عن هذه البيانات واستردادها، وذلك عن طريق لغة SQL، بالإضافة إلى وجود الإمكانية للمستخدم أن يستعلم عن البيانات من أكثر من جدول في نفس الوقت باستخدام جمل الربط Joins. كما أن خاصية ترشيح Filtering البيانات وتحديد شروط خاصة لظهور سجلات معينة هو أمر متاح بكل سهولة.

سلامة البيانات

تعدّ هذه الخاصية أساسية في أي نظام قواعد بيانات بغض النظر عن نوعه. ونعني بهذه الخاصية أن تتوفر جميع القدرات والإمكانات في نظام قواعد البيانات لضمان دقة وصحة المعلومات الموجودة فيه. ويندرج تحت هذه الخاصية ما يسمى بقيود التكامل Integrity constraints والتي هي عبارة عن مجموعة من القيود التي يجب الالتزام بها عند التعامل مع البيانات في الجدول، وسنتكلم عنها في مقال متقدم.

المرونة

تتمتع قواعد البيانات العلاقية بطبيعتها بالمرونة والقابلية للتطوير، مما يجعلها قابلة للتكيف مع طلبات التغيير والزيادة في كم البيانات. وهذا يعني مثلا أنك تستطيع التغيير على هيكلية جدول معين دون التأثير على البيانات الموجودة فيه أو على قاعدة البيانات ككل، كما أنك – مثلا - لن تحتاج إلى وقف قاعدة البيانات وإعادة تشغيلها مرة أخرى لتنفيذ بعض لتغييرات عليها.

ما هي البرمجيات التي تقدم قواعد البيانات العلاقية؟

تَتَعدد الشركات والبرمجيات التي تُقدم أنظمة إدارة قواعد البيانات، وكل منها له سوقه ومجاله الذي يشتهر به. نُقدم لكم في الفقرات القادمة بعضًا من أشهر أنظمة إدارة قواعد البيانات العلاقية.

قواعد بيانات MySQL

أحد أشهر أنظمة قواعد البيانات العلاقية مفتوحة المصدر. تستطيع إنشاء العديد من قواعد البيانات بداخلها، وتستطيع الوصول لها عبر الوِب. تَعمل MySQL على هيئة خِدمة Service تُتيح لأكثر من مستخدم الوصول إلى أكثر من قاعدة بيانات، وتشتهر بين معشر مبرمجي تطبيقات الوِب لارتباطها الشائع مع لغة البرمجة PHP، ويمكن تنصيبها على أكثر من نظام تشغيل مثل وندوز أو لينكس أو ماك.
تعدّ MySQL الخيار المفضل للشركات الناشئة أو المتوسطة وذلك لسهولة التعامل معها وانخفاض تكاليف تشغيلها مقارنة بخيارات أخرى.

قواعد بيانات أوراكل Oracle

تعدّ شركة أوراكل عملاق الشركات البرمجية التي تقدم أنظمة إدارة قواعد البيانات العلاقية، وتأتي قاعدة البيانات أوراكل بأكثر من إصدار (حسب البيئة والغرض) تبدأ من الإصدار الشخصي والخفيف، وتنتهي بالإصدار المتقدم Enterprise.
تتميز قواعد بيانات أوراكل بكم كبير من الإمكانات التي تسهل عليك حل العديد من المشاكل والعقبات في التطبيقات التي تديرها وتنشئها، مع وجود دعم فني قوي عبر مجتمع أوراكل، لذلك فهي تعتبر الخيار الإستراتيجي (البعيد المدى) للعديد من الشركات الكبيرة والجامعات والحكومات.

قواعد بيانات مايكروسوفت Microsoft SQL Server

من قواعد البيانات الشهيرة، والذي تأتي أيضا بأكثر من إصدار، لتلبي احتياجات المستخدمين المختلفة وبيئات عملهم، ولكي تتعامل مع البيانات في هذا النوع تحتاج لاستخدام النسخة الخاصة من SQL والمسماة T-SQL اختصارا ل Transact SQL والتي هي عبارة عن نسخة SQL مضاف عليه ادوال خاصة وتعديلات على طريقة حذف وتعديل السجلات.

قواعد بيانات PostgreSQL

قواعد بينات PostgreSQL من قواعد البيانات العلاقية المفضلة لدى بعض مطوري تطبيقات الوِب وتطبيقات سطح المكتب، وهو نظام إدارة قواعد بيانات مفتوح المصدر. توجد الكثير من الشركات الكبيرة والعاملة في مجال نطاقات إنترنت تعتمد على هذا النوع من قواعد البيانات.