سیستم بانک اطلاعاتی یا پايگاه داده (Data Base) به طور عمومی یک سیستم کامپیوتری نگهداری رکوردها میباشد. بانک اطلاعاتی را میتوان به عنوان قفسه بایگانی الکترونیکی در نظر گرفت که مخزنی برای فایل داده کامپیوتری است.
سیستم بانک اطلاعاتی چیست؟
کاربران سیستم میتوانند عملیات گوناگونی را بر روی این فایلها انجام دهند، مانند:
- افزودن فایلهای جدید به بانک اطلاعاتی
- افزودن دادهها به فایلهای موجود
- بازیابی دادهها از فایلهای موجود
- تغییر دادههای فایل موجود
- حذف دادهها از فایل موجود
- حذف فایلهایی از بانک اطلاعاتی
همانطور که گفتیم سیستم بانک اطلاعاتی، یک سیستم کامپیوتری برای نگهداری رکوردها میباشد بدین معنی که یک سیستم کامپیوتری که هدف آن ذخیره اطلاعات است و کاربران میتوانند آن اطلاعات را بازیابی یا به هنگام کنند. هر چیزی که برای یک فرد با یک سازمان با ارزش باشد، اطلاعات نام دارد. یک سیستم بانک اطلاعاتی از چهار قطعه تشکیل شده است: داده ها، سخت افزار، نرم افزار و کاربران.
داده ها (Data)
هرچیزی که برای یک فرد یا سازمان با ارزش باشد ، داده در نظر گرفته میشود. قابلیتهایی که یک سیستم بانک اطلاعاتی ارائه میکند، تا حد زیادی به کامپیوتری بستگی دارد که این سیستم بر روی آن کار میکند. سیستمها بر روی کامپیوترهای بزرگ، معمولا چندکاربره هستند، در حالیکه سیستمها در کامپیوترهای کوچک، تک کاربره هستند. سیستم تک کاربره سیستمی است که در آن، در آن واحد فقط یک نفر میتواند از بانک اطلاعاتی استفاده کند و سیستم چندکاربره سیستمی است که در آنِ واحد چند نفر میتوانند از یک بانک اطلاعاتی استفاده کنند.
هدف اصلی سیستمهای چندکاربره این است که به کاربر اجازه دهند، از آن به عنوان یک سیستم تک کاربره استفاده نماید. به طور کل دادهها در بانک اطلاعاتی، بخصوص در سیستمهای بزرگ، هم به صورت مجتمع و هم به صورت اشتراکی هستند (Integration & Sharing) که در ادامه توضیح داده میشوند.
جامعیت (Integration)
مفهوم جامعیت یا مجتمع بودن این است که بانک اطلاعاتی مجموعه ای از فایل هاست که بخشی از اطلاعات اضافی از بین آن ها حذف شده است. ازدیدگاه های دیگر، جامعیت به معنای صحت داده ها، پردازش ها و پیروی از مقررات سیستم می باشد. به عنوان مثال، موجودی واقعی حساب های بانکی نباید منفی باشد.
اشتراک (Sharing)
مفهوم مشترک بودن این است که داده های موجود در بانک اطلاعاتی می تواند بین کاربران مختلف به اشتراک گذاشته شوند، یعنی هر یک از کاربران می توانند از یک بخش از داده ها برای اهداف خاصی استفاده کنند. همینطور میتوان گفت کاربران به طور همزمان می توانند به یک بخش از داده ها دستیابی داشته باشند. هر کاربر فقط بخشی از داده های بانک اطلاعاتی را مورد استفاده قرار می دهد و توسط دیدگاه های مختلفی با بانک اطلاعاتی در تعامل است. اگر بانک اطلاعاتی مشترک نباشد، بانک اطلاعاتی شخصی یا کاربر ویژه نامیده می شود.
سخت افزار (Hardware)
قطعات سخت افزاری سیستم شامل موارد زیر است:
- حافظه های جانبی: که معمولا دیسک ها هستند، برای ذخیره داده ها به کار می روند و دستگاه های ورودی/خروجی مانند گرداننده ها، کنترلگرهای دستگاه ها و …
- پردازنده های سخت افزاری و حافظه های اصلی که برای پشتیبانی از اجرای نرم افزار بانک اطلاعاتی به کار می روند.
نرم افزار (Software)
سه نوع نرم افزار رایج در بانک اطلاعاتی وجود دارد:
- سیستم مدیریت بانک اطلاعاتی DBMS
- سیستم عامل
- برنامه های کاربردی
سیستم مدیریت بانک اطلاعاتی لایه ای از نرم افزار بین داده های فیزیکی ذخیره شده وکاربران سیستم می باشد که به آن کارگزار بانک اطلاعاتی Database Server گفته می شود.
کاربران (Users)
کاربران بانک اطلاعاتی را می توان سه دسته در نظر گرفت:
- برنامه نویسان کاربردی که مسئول نوشتن برنامه های کاربردی بانک اطلاعاتی اند.
- کاربران نهایی که از طریق ایستگاه های کاری یا پایانه ها به سیستم دسترسی دارند.
- این دسته از کاربران که دیده نمیشود، مدیر یا سرپرست بانک اطلاعاتی (DBA) است که وظیفه سرپرست بانک اطلاعاتی و سرپرست داده هاست.
اجزای سیستم مدیریت پايگاه داده
وظایف DBMS توسط تعدادی مولفه نرم افزاری انجام می شود. هر کدام از این مولفه ها ممکن است مرکب از چند واحد کوچکتر باشند. تعدادی از سرویس های که توسط مولفه های DBMS داده می شوند در زیر لیست شده است.
پردازش تراکنش (Transaction Processing)
پردازش تراکنش عملیاتی که از منابع مختلف می رسد را روی پايگاه داده اجرا می کند به نحویکه خواص مطلوب تراکنش خدشه دار نشود . سرویس های کنترل همروندی و ترمیم به این مولفه برای برقراری خواص ACID کمک می کنند . به این ترتیب اجرای همروند تراکنش ها و سازگاری پايگاه داده حتی در صورت وقوع شکستی در سیستم تضمین می شود.
کنترل همروندی (Concurrency Control)
مدیریت اجرای همروند تراکنش ها روی پايگاه داده در حین برقراری سازگاری را به عهده دارد.
ترمیم (Recovery)
ترمیم تضمین می کند که اگر اجرای تراکنش با عدم موفقیت یا سقط روبرو شد، تاثیر نامطلوبی روی پايگاه داده یا تراکنش های دیگر نگذارد و حالت پايگاه داده را همیشه سازگار نگه دارد.
مدیریت ثبت احوال (Log Management)
هر اتفاقی در سیستم در یک فایل ذخیره می شود و توسط مدیریت ترمیم برای حفظ صحت و اعتبار پايگاه داده هنگام خرابی یا سقط سیستم استفاده می شود.
واسطه زبانی (Language Interface)
دستوراتی را برای تعریف داده، کار کردن با آن دراختیار کاربران و برنامه های کاربردی قرار می دهد.
تحمل پذیری خطا (Fault Tolerance)
توانائی ارائه سرویس های قابل اطمینان توسط DBMS حتی در صورت بروز نقص را تحمل پذیری خطا می گویند. انواع خطاهائی که ممکن است پیش بیاید عبارتند از:
- خطای منطقی: تراکنش موفق نمی شود مثلا به دلیل ورودی بد، سرریزی
- خطای سیستمی: تراکنش موفق نمی شود مثلا به دلیل بن بست
- سقط سیستم: قطع برق، پاک شدن حافظه اصلی، پر شدن دیسک
- ناتوانی دیسک: خرابی هد، خرابکاری عمدی، آتش سوزی و …
کاتالوگ داده (Data Catalog)
یا دیکشنری داده یک پايگاه داده سیستمی شامل اطلاعاتی درباره داده، ارتباطات و قیدها در پایگاه اصلی است. گاهی به آن متاداده هم گفته می شود.
امنیت (Security)
امنیت به محافظت داده در مقابل افشاشدن، تغییر و خرابی اشاره دارد . هر کابر و برنامه کاربردی امتیاز ویژه ای برای دسترسی به داده دارد . کاربران ممکن است دیدگاه های مختلفی نسبت به داده های پايگاه داده با توجه امتیازات ویژه خود داشته باشند . سیستم امنیتی همچنین، توسط رویه های شناسائی و مجوز، دسترسی به پايگاه داده را محدود می کند.
مدیریت ذخیره سازی (Storage Management)
DBMS مکانیسم های خاصی برای ذخیره دائمی داده و دسترسی به منبع فیزیکی و بازیابی داده دارد. مدیر ذخیره سازی بین داده ذخیره شده در پايگاه داده و برن امه کاربردی و پرس و جوهای ارسال شده به سیستم واسطه می شود.
مدیریت قفل (Lock Management)
هنگام استفاده اشتراکی از داده انواع مختلفی از قفل روی داده گذاشته می شود (مانند Read Write Lock و Lock)
مدیریت بن بست (Deadlock Management)
بن بست وقتی اتفاق می افتد که تراکنش ها برای بدست آوردن منابع در یک دایره بسته قرار گیرند یعنی هر یک منبعی در اختیار دارد که مورد تقاضای دیگری است و درخواست منبعی را می کند که در اختیار تراکنش منتظر منبع است. در پايگاه داده منابع رکوردها هستند. مدیریت منبع مسئول رفع این مشکل هستند.
سخن آخر درمورد پايگاه داده
پايگاه داده یا سیستم بانک اطلاعاتی مجموعهای سازمانیافته از دادهها است که به منظور ذخیره، مدیریت، و دسترسی به آنها طراحی شده است. این سیستمها اطلاعات را در قالب جداول، رکوردها و روابط بین دادهها ذخیره میکنند تا کاربران بتوانند به آسانی از آنها استفاده کنند.
پايگاه دادهها به عنوان یک مجموعه سازمانیافته از اطلاعات عمل میکنند که میتوانند از منابع مختلفی مانند سیستمهای آنلاین، فایلهای متنی، تصاویر، و غیره به دست آورده شوند. در این مقاله درمورد 4 قطعه اصلی پايگاه داده صحبت کردیم.
