پایگاه داده رابطه ای (RDBMS) چیست؟

پایگاه داده رابطه ای (RDBMS) چیست؟ در این مقاله قصد داریم درباره یکی از اصلی‌ترین انواع پایگاه‌های داده صحبت کنیم. با ما همراه باشید.

نوشتارهای اصلی: انواع پایگاه داده چیست؟ ، پایگاه داده چیست؟

هم‌چنین بخوانید: داده کاوی چیست؟

پایگاه داده رابطه ای نوعی از پایگاه داده است که نقاط داده مرتبط با یکدیگر را ذخیره کرده و امکان دسترسی به آنها را فراهم می‌کند. پایگاه داده‌های رابطه ای مبتنی بر مدل رابطه‌ای هستند، روشی بصری و ساده برای نمایش داده‌ها در جداول. در یک پایگاه داده رابطه ای، هر ردیف در جدول یک رکورد با یک شناسه منحصر به فرد به نام کلید است.

ستون‌های جدول حاوی ویژگی‌های داده‌ها هستند و هر رکورد معمولاً مقداری برای هر ویژگی دارد که برقراری روابط بین نقاط داده را آسان می‌کند.

نمونه‌ای از پایگاه داده رابطه ای

پایگاه داده رابطه ای (RDBMS) چیست؟ در اینجا یک مثال ساده از دو جدول است که یک کسب و کار کوچک ممکن است برای پردازش سفارشات محصولات خود استفاده کند. جدول اول یک جدول اطلاعات مشتری است، بنابراین هر رکورد شامل نام مشتری، آدرس، اطلاعات حمل و نقل و صورتحساب، شماره تلفن و سایر اطلاعات تماس است. هر بیت از اطلاعات (هر ویژگی) در ستون مخصوص به خود قرار دارد و پایگاه داده یک شناسه منحصر به فرد (یک کلید) به هر ردیف اختصاص می دهد. در جدول دوم، جدول سفارش مشتری، هر رکورد شامل شناسه مشتری سفارش دهنده، محصول سفارش داده شده، تعداد، اندازه و رنگ انتخابی و غیره است، اما نام یا اطلاعات تماس مشتری را شامل نمی شود.

این دو جدول تنها یک چیز مشترک دارند: ستون ID (کلید). اما به دلیل این ستون مشترک، پایگاه داده رابطه ای می‌تواند یک رابطه بین دو جدول ایجاد کند. سپس، هنگامی که برنامه پردازش سفارش سازمانی، سفارشی را به پایگاه داده ارسال می‌کند، پایگاه داده می‌تواند با دسترسی به جدول سفارش مشتری، اطلاعات سفارش محصول صحیح را بازیابی کند و از شناسه مشتری از این جدول برای جستجوی صورتحساب و ارسال مشتری استفاده کند.

اطلاعات موجود در جدول اطلاعات مشتری سپس انبار می‌تواند محصول مناسب را بکشد، مشتری می‌تواند سفارش را تحویل به موقع دریافت کند و شرکت می‌تواند پول دریافت کند.

پایگاه داده‌های رابطه ای چگونه ساختار یافته‌اند؟

مدل رابطه‌ای به این معنی است که ساختارهای داده منطقی (جدول داده‌ها، نماها و نمایه‌ها) از ساختارهای ذخیره‌سازی فیزیکی جدا هستند. این جداسازی به این معنی است که مدیران پایگاه داده می‌توانند ذخیره‌سازی فیزیکی داده‌ها را بدون تأثیر بر دسترسی به آن داده‌ها به عنوان یک ساختار منطقی مدیریت کنند. به عنوان مثال، تغییر نام یک فایل پایگاه داده باعث تغییر نام جداول ذخیره شده در آن نمی‌شود.

تمایز بین منطقی و فیزیکی در مورد عملیات پایگاه داده نیز صدق می‌کند، که اقداماتی به وضوح تعریف شده است که به برنامه‌ها اجازه می‌دهد تا داده‌ها و ساختارهای پایگاه داده را دستکاری کنند. عملیات منطقی به برنامه اجازه می‌دهد تا محتوای مورد نیاز خود را مشخص کند و عملیات فیزیکی نحوه دسترسی به آن داده‌ها و سپس انجام کار را تعیین می‌کند.

برای اطمینان از اینکه داده‌ها همیشه دقیق و در دسترس هستند، پایگاه‌های داده رابطه ای از قوانین یکپارچگی خاصی پیروی می‌کنند.

به عنوان مثال، یک قانون یکپارچگی ممکن است مشخص کند که ردیف‌های تکراری در جدول مجاز نیستند تا احتمال ورود اطلاعات بد به پایگاه داده را از بین ببرند.

مدل رابطه ای

در سال‌های اولیه ایجاد پایگاه‌های داده، هر اپلیکیشن داده‌ها را در ساختار منحصر به فرد خود ذخیره می‌کرد. زمانی که توسعه‌دهندگان می‌خواستند برنامه‌هایی برای استفاده از این داده‌ها بسازند، باید اطلاعات زیادی در مورد ساختار داده خاص برای یافتن داده‌های مورد نیاز خود می‌دانستند. این ساختارهای داده ناکارآمد بودند، نگهداری آن‌ها دشوار بود و بهینه‌سازی آن‌ها برای ارائه عملکرد خوب برنامه دشوار بود. مدل پایگاه داده رابطه ای برای حل مشکل ساختارهای داده دلخواه چندگانه طراحی شده است.

مدل داده‌های رابطه‌ای یک روش استاندارد برای نمایش و جستجوی داده‌ها ارائه می‌کند که می‌تواند توسط هر برنامه کاربردی استفاده شود. در ابتدا، توسعه‌دهندگان دریافتند که نقطه قوت اصلی مدل پایگاه داده رابطه‌ای استفاده از جداول است که راهی بصری، کارآمد و انعطاف‌پذیر برای ذخیره و دسترسی به اطلاعات ساختاریافته ارائه می‌دهد.

با گذشت زمان، هنگامی که توسعه‌دهندگان شروع به استفاده از زبان پرس‌وجو ساختاریافته (SQL) برای نوشتن و جستجوی داده‌ها در پایگاه داده کردند، یکی دیگر از نقاط قوت مدل رابطه ای ظاهر شد. سالهاست که SQL به طور گسترده به عنوان زبانی برای پرس‌وجوهای پایگاه داده استفاده می‌شود. بر اساس جبر رابطه‌ای، SQL یک زبان ریاضی سازگار درونی ارائه می‌کند که عملکرد تمام پرس‌وجوهای پایگاه داده را بهبودی می‌بخشد. در مقایسه، سایر رویکردها باید پرس‌وجوهای فردی را تعریف کنند.

مزایای سیستم مدیریت پایگاه داده رابطه ای

مدل رابطه‌ای ساده و در عین حال قدرتمند توسط سازمان‌ها در انواع و اندازه‌ها برای گستره بزرگی از نیازهای اطلاعاتی استفاده می‌شود.

از پایگاه‌های داده رابطه ای برای ردیابی موجودی، پردازش تراکنش‌های تجارت الکترونیک، مدیریت مقادیر عظیمی از اطلاعات حیاتی مشتری و موارد دیگر استفاده می‌شود. یک پایگاه داده رابطه‌ای را می‌توان برای هر نیاز اطلاعاتی در نظر گرفت که در آن نقاط داده به یکدیگر مرتبط هستند و در آن‌ها نیاز به مدیریت ایمن، مبتنی بر قوانین و سازگاری وجود دارد.

پایگاه‌های اطلاعاتی رابطه‌ای از دهه 1970 وجود داشته‌اند. امروزه، مزایای مدل رابطه‌ای هم‌چنان آن را به پذیرفته‌شده‌ترین مدل برای پایگاه‌های داده تبدیل کرده است.

مدل رابطه ای و سازگاری داده‌ها

مدل رابطه ای برای حفظ سازگاری داده‌ها بین برنامه ها و نسخه‌های پایگاه داده بهترین مدل است. به عنوان مثال، هنگامی که مشتری پولی را در یک دستگاه خودپرداز واریز می‌کند و سپس موجودی حساب را در تلفن همراه بررسی می‌کند، مشتری انتظار دارد که بلافاصله آن سپرده را در موجودی حساب به روز شده مشاهده کند. پایگاه‌های اطلاعاتی رابطه‌ای در این نوع سازگاری داده‌ها برتری می‌یابند، و تضمین می‌کنند که چندین نمونه از یک پایگاه داده همیشه داده‌های یکسانی دارند.

برای انواع دیگر پایگاه‌های داده سخت است که این سطح از سازگاری را به موقع با مقادیر زیاد داده حفظ کنند. برخی از پایگاه‌های داده اخیر، مانند NoSQL، فقط می‌توانند “ثبات نهایی” را ارائه دهند. بر اساس این اصل، هنگامی که پایگاه داده مقیاس.بندی می‌شود یا زمانی که چندین کاربر به طور همزمان به داده‌های مشابه دسترسی دارند، داده‌ها به مدتی زمان نیاز دارند تا «استخراج شوند».

سازگاری نهایی برای برخی از کاربردها، مانند مدیریت فهرست‌ها در کاتالوگ محصول، قابل قبول است، اما برای عملیات تجاری مهم مانند معاملات سبد خرید، پایگاه داده رابطه‌ای استاندارد طلایی باقی می‌ماند.

تعهد و اتمیزه بودن

پایگاه داده‌های رابطه‌ای قوانین و سیاست‌های تجاری را در سطح بسیار دقیق، با سیاست‌های سخت‌گیرانه در مورد commit (به عنوان مثال ایجاد تغییر دائمی در پایگاه داده) مدیریت می‌کنند.

به عنوان مثال، یک پایگاه داده موجودی را در نظر بگیرید که سه قسمت را که همیشه با هم استفاده می‌شوند، ردیابی می‌کند. هنگامی که یک قسمت از موجودی حذف می‌شود، دو قسمت دیگر نیز باید حذف شوند. اگر یکی از سه قسمت موجود نباشد، هیچ یک از قسمت‌ها نباید استخراج شود. هر سه بخش باید قبل از commit شدن پایگاه داده در دسترس باشند.

یک پایگاه داده رابطه ای تا زمانی که نداند که بتواند هر سه قسمت را تایید کند، اعتبارسنجی نمی‌کند. این ظرفیت چند وجهی برای درگیری، اتمی بودن نامیده می‌شود. اتمی بودن کلید حفظ دقت داده‌ها در پایگاه داده و اطمینان از مطابقت آن با قوانین، مقررات و سیاست‌های شرکت است.

ویژگی‌های ACID و RDBMS

در ادامه این بحث که پایگاه داده رابطه ای (RDBMS) چیست، به بحث ویژگی‌های ACID می‌پردازیم.

تراکنش‌های پایگاه داده رابطه ای چهار ویژگی مهم را دارا هستند: اتمی بودن، سازگار بودن، ایزوله بودن و دوام، که معمولاً به عنوان ACID شناخته می‌شوند.

اتمی بودن Atomicity: تمام عناصر تشکیل دهنده یک تراکنش کامل پایگاه داده را تعریف می‌کند.

سازگار بودن: قوانینی را برای حفظ نقاط داده در وضعیت صحیح پس از تراکنش تعریف می‌کند.

ایزوله بودن: برای جلوگیری از سردرگمی، آثار هر معامله را تا زمانی که انجام نشود برای دیگران نامرئی نگه می‌دارد.

دوام: تضمین می‌کند که تغییرات داده‌ها پس از انجام تراکنش دائمی می‌شوند.

رویه‌های ذخیره شده و پایگاه‌های داده رابطه ای

دسترسی به داده‌ها شامل بسیاری از اقدامات تکراری است. به عنوان مثال، یک پرس‌وجو ساده برای به دست آوردن اطلاعات از یک جدول داده ممکن است لازم باشد صدها یا هزاران بار تکرار شود تا نتیجه مطلوب حاصل شود. این توابع دسترسی به داده به نوعی کد برای دسترسی به پایگاه داده نیاز دارند. توسعه دهندگان برنامه نمی‌خواهند c جدید بنویسند.

خوشبختانه، پایگاه‌های داده رابطه‌ای به رویه‌های ذخیره‌شده اجازه می‌دهند که بلوک‌هایی از کد با یک فراخوانی برنامه کاربردی ساده قابل دسترسی باشند. به عنوان مثال، یک رویه ذخیره شده واحد می‌تواند نشانه‌گذاری رکورد ثابتی را برای کاربران چندین برنامه ارائه دهد. رویه‌های ذخیره شده هم‌چنین می‌توانند به توسعه‌دهندگان کمک کنند تا اطمینان حاصل کنند که عملکردهای داده خاص در برنامه به روشی خاص پیاده‌سازی می‌شوند.

قفل شدن و هم‌زمانی پایگاه داده

زمانی که چندین کاربر یا برنامه سعی می‌کنند داده‌های مشابهی را به طور هم‌زمان تغییر دهند، ممکن است در یک پایگاه داده تضاد ایجاد شود. تکنیک‌های قفل کردن و هم‌زمانی با حفظ یکپارچگی داده‌ها، خطر اختلاف را کاهش می‌دهند.

قفل کردن: این عمل از دسترسی سایر کاربران و برنامه‌ها به داده‌ها در حین به‌روزرسانی جلوگیری می‌کند. در برخی از پایگاه‌های داده، قفل کردن روی کل جدول اعمال می‌شود که تأثیر منفی بر عملکرد برنامه ایجاد می‌کند. سایر پایگاه‌های داده، مانند پایگاه‌های داده رابطه‌ای Oracle، قفل‌های سطح رکورد را اعمال می‌کنند و رکوردهای دیگری را در جدول در دسترس می‌گذارند که به اطمینان از عملکرد بهتر برنامه کمک می‌کند.

هم‌زمانی: هنگامی که چندین کاربر یا برنامه به طور همزمان پرس‌وجوهایی را در پایگاه داده یکسان فراخوانی می‌کنند، مدیریت می‌کند. این قابلیت حق دسترسی کاربران و اپلیکیشن‌ها را طبق سیاست.های تعریف شده برای کنترل داده ها فراهم می‌کند.

هنگام انتخاب پایگاه داده رابطه ای باید به چه نکاتی توجه کنیم؟

نرم‌افزاری که برای ذخیره، مدیریت، پرس‌وجو و بازیابی داده‌های ذخیره شده در یک پایگاه داده رابطه ای استفاده می‌شود، سیستم مدیریت پایگاه داده رابطه ای (RDBMS) نامیده می‌شود. RDBMS یک رابط بین کاربران و برنامه‌های کاربردی و پایگاه داده و همچنین عملکردهای مدیریتی برای مدیریت ذخیره‌سازی، دسترسی و عملکرد داده‌ها فراهم می‌کند.

چندین عامل می‌توانند فرآیند تصمیم‌گیری شما را هنگام انتخاب از بین انواع پایگاه داده و محصولات پایگاه داده رابطه ای هدایت کنند. پایگاه RDBMSی که انتخاب می‌کنید به نیازهای تجاری شما بستگی دارد. سوالات زیر را از خود بپرسید:

۱. الزامات دقت داده ما چیست؟ آیا ذخیره‌سازی و دقت داده به منطق تجاری بستگی دارد؟ آیا داده‌های ما مشمول الزامات دقیق‌تری هستند؟ (مانند داده‌های مالی و گزارش‌های دولتی)

۲. آیا به مقیاس‌پذیری نیاز داریم؟ مقیاس داده‌هایی که باید مدیریت شوند چه‌قدر است و رشد پیش‌بینی‌شده آن چقدر است؟ آیا مدل پایگاه داده برای مقیاس‌پذیری نیاز به پشتیبانی از کپی‌های پایگاه داده آینه‌ای (به عنوان نمونه های جداگانه) دارد؟ اگر چنین است، آیا می‌تواند سازگاری داده‌ها را بین این نمونه‌ها حفظ کند؟

۳. رقابت چقدر مهم است؟ آیا چندین کاربر و برنامه به دسترسی همزمان به داده نیاز دارند؟ آیا نرم‌افزار پایگاه داده همزمان از داده‌ها پشتیبانی می‌کند؟

۴. نیازهای عملکرد و قابلیت اطمینان ما چیست؟ آیا ما به یک محصول کارآمد و بسیار قابل اعتماد نیاز داریم؟ الزامات عملکرد درخواست – پاسخ چیست؟ تعهدات فروشنده برای قراردادهای سطح خدمات (SLA) یا توقف برنامه‌ریزی‌نشده چیست؟

جمع‌بندی

در طول سال‌ها، پایگاه‌های اطلاعاتی رابطه‌ای بهتر، سریع‌تر، قوی‌تر و برای استفاده آسان‌تر شده‌اند. اما آن‌ها هم‌چنین پیچیده‌تر شده‌اند و مدیریت پایگاه داده مدت‌هاست که یک کار تمام وقت بوده است. توسعه‌دهندگان به جای استفاده از تخصص خود برای تمرکز بر توسعه برنامه‌های کاربردی نوآورانه که برای کسب‌و‌کار ارزش ایجاد می‌کنند، مجبور شده‌اند بیشتر وقت خود را به فعالیت‌های مدیریتی مورد نیاز برای بهینه‌سازی عملکرد پایگاه داده اختصاص دهند.

امروزه، فناوری خودمختار بر روی نقاط قوت مدل رابطه‌ای، فناوری پایگاه داده ابری و یادگیری ماشینی برای ارائه نوع جدیدی از پایگاه داده رابطه‌ای استوار است. پایگاه داده مستقل، قدرت و مزایای مدل رابطه ای را حفظ می‌کند، اما از هوش مصنوعی (AI)، یادگیری ماشینی و اتوماسیون برای نظارت و بهبود عملکرد، عملکرد پرس‌وجو و وظایف مدیریت استفاده می‌کند. به عنوان مثال، برای بهبود عملکرد پرس‌وجو، پایگاه داده مستقل می‌تواند مفروضاتی ایجاد کند و شاخص‌هایی را برای سرعت بخشیدن به پرس‌وجوها آزمایش کند، سپس بهترین‌ها را به تنهایی تولید کند. پایگاه داده مستقل می‌آورد.

فناوری خودمختار توسعه‌دهندگان را از وظایف مدیریت پایگاه داده آزاد می‌کند. به عنوان مثال، آن‌ها دیگر نیازی به تعیین نیازهای زیرساختی از قبل ندارند. در عوض، با یک پایگاه داده مستقل، آنها می‌توانند منابع ذخیره‌سازی و محاسبه را در صورت نیاز برای پشتیبانی از رشد داده‌ها، به پایگاه داده اضافه کنند. تنها در چند مرحله، توسعه‌دهندگان به راحتی می‌توانند یک پایگاه داده رابطه ای مستقل ایجاد کنند و زمان توسعه برنامه را تسریع کنند.

در این مقاله درباره این‌که پایگاه داده رابطه ای (RDBMS) چیست صحبت کردیم. با تشکر از خوانش شما.

منابع

۱. تعریف پایگاه داده رابطه‌ای – ترجمه از انگلیسی