پایگاه داده در اصل مجموعه ای سازمان یافته از اطلاعات است.این واژه از دانش رایانه سرچشمه می گیرد ،اما کاربر وسیع و عمومی نیز دارد، این وسعت به اندازه ای است که مرکز اروپایی پایگاه داده (که تعاریف خردمندانه ای برای پایگاه داده ایجاد می کند) شامل تعاریف غیر الکترونیکی برای پایگاه داده می باشد. در این نوشتار به کاربرد های تکنیکی برای این اصطلاح محدود می شود.
یک تعریف ممکن این است که: پایگاه داده مجموعه ای از رکورد های ذخیره شده در رایانه با یک روش سیستماتیک (اصولی) مثل یک برنامه رایانه ای است که می تواند به سوالات کاربر پاسخ دهد. برای ذخیره و بازیابی بهتر، هر رکورد معمولا به صورت مجموعه ای از اجزای داده ای یا رویداد ها سازماندهی می گردد.
مفهوم اصلی پایگاه داده این است که پایگاه داده مجموعه ای از رکورد ها یا تکه هایی از یک شناخت است.نوعا در یک پایگاه داده توصیف ساخت یافته ای برای موجودیت های نگه داری شده در پایگاه داده وجود دارد: این توصیف با یک الگو یا مدل شناخته می شود. مدل توصیفی، اشیا پایگاه های داده و ارتباط بین آنها را نشان می دهد. روش های متفاوتی برای سازماندهی این مدل ها وجود دارد که به آنها مدل های پایگاه داده گوییم.
در مباحث تخصصی تر اصتلاح دادگان یا پایگاه داده به صورت مجموعه ای از رکورد های مرتبط با هم تعریف می شود. بسیاری از حرفه ای ها مجموعه ای از داده هایی با خصوصیات یکسان به منظور ایجاد یک پایگاه داده ای یکتا استفاده می کنند.
معمولا DBMS ها بر اساس مدل هایی که استفاده می کنند تقسیم بندی می شوند: ارتباطی،شی گرا، شبکه ای و امثال آن. مدل های داده ای به تعیین زبانهای دسترسی به پایگاه های داده علاقه مند هستند. بخش قابل توجهی از مهندسی DBMS مستقل از مدل های می باشد و به فاکتور هایی همچون اجرا، همزمانی،جامعیت و بازیافت از خطاهای سخت افزاری وابسطه است.در این سطح تفاوت های بسیاری بین محصولات وجود دارد.
موارد زیر به صورت خلاصه شرح داده می شود:
•۱ تاریخچه پایگاه داده
•۲ انواع دادگان ها
•۳ مدل های پایگاه داده
۳.۱ مدل تخت
۳.۲ مدل شبکه ای(Network)
۳.۳ مدل رابطه ای
۳.۴ پایگاه داده های چند بعدی
۳.۵ پایگاه داده های شیء
•۴ ویژگی های سیستم مدیریت پایگاه داده ها
•۵ فهرست سیستم های متداول مدیریت دادگان
1- تاریخچه پایگاه داده
اولین کاربردهای اصطلاح پایگاه داده به June 1963 باز می گردد، یعنی زمانی که شرکت System Development Corporation مسئولیت اجرایی یک طرح به نام "توسعه و مدیریت محاسباتی یک پایگاه داده ای مرکزی" را بر عهده گرفت. پایگاه داده به عنوان یک واژه واحد در اوایل دهه 70 در اروپا و در اواخر دهه 70 در خبر نامه های معتبر آمریکایی به کار رفت.(بانک داده ای یا Databank در اوایل سال 1966 در روزنامه واشنگتن کار رفت)
تصویر:اولین سیستم مدیریت پایگاه داده در دهه 60 گسترش یافت. از پیشگامان این شاخه چارلز باخمن می باشد. مقالات باخمن این را نشان داد که فرضیات او کاربرد بسیار موثرتری برای دسترسی به وسایل ذخیره سازی را محیا می کند.
مدل رابطه ای توسط E. F. Codd در سال 1970 ارائه شد.او مدل های موجود را مورد انتقاد قرار می داد. برای مدتی نسبتا طولانی این مدل در مجامع علمی مورد تایید بود. اولین محصول موفق برای میکرو کامپیوتر ها dBASE بودکه برای سیستم عامل هایCP/M و PC-DOS/MS-DOS ساخته شد.
در سال 2000 نوآوری تازه ای رخ داد و دادگان اکس ام ال (XML) به وجود آمد. هدف این مدل از بین بردن تفاوت بین مستندات و داده ها است و کمک می کند که منابع اطلاعاتی چه ساخت یافته باشند یا نه در کنار هم قرار گیرند.
2- انواع دادگان ها
دادگان ها از نظر ساختار مفهومی و شیوه ای رفتار با داده ها بر دو نوع هستند :
1.دادگان رابطه ای
2.دادگان شی گرا
3- مدل های پایگاه داده
شگرد های مختلفی برای مدل های داده ای وجود دارد. بیشتر سیستم های پایگاه داده ای هر چند که طور معمول بیشتر از یک مدل را مورد حمایت قرار می دهند، حول یک مدل مشخص ایجاد شده اند. برای هر یک از الگوهای های منطقی (logical model) اجراهای فیزیکی مختلفی قابل پیاده شدن است و سطوح کنترل مختلفی در انطباق فیزیکی برای کاربران محیا می کند. یک انتخاب مناسب تاثیر موثری بر اجرا دارد. مثالی از موارد الگوی رابطه ای (relational model) است: همه رویدادهای مهم در مدل رابطه ای امکان ایجاد نمایه هایی که دسترسی سریع به سطرها در جدول را می دهد،فراهم می شود.
یک مدل داده ای تنها شیوه ساختمان بندی داده ها نیست بلکه معمولا به صورت مجموعه ای از عملیات ها که می تواند روی داده ها اجرا شود تعریف می شوند. برای مثال در مدل رابطه ای عملیاتی همچون گزینش (selection)، طرح ریزی (projection) و اتصال (join) تعریف می گردد.
۳.۱ مدل تخت
مدل تخت یا جدولی (flat (or table) model ) تشکیل شده است از یک آرایه دو بعدی با عناصر داده ای که همه اجزای یک ستون به صورت داده های مشابه فرض می شود و همه عناصر یک سطر با هم در ارتباط هستند. برای نمونه در ستون هایی که برای نام کاربری و رمز عبور در جزئی از سیستم های پایگاه داده ای امنیتی مورد استفاده قرار می گیرد هر سطر شامل رمز عبوری است که مخصوص یک کاربر خاص است.
پایگاه داده ها با فایل های تخت به سادگی توسط فایل های متنی تعریف می شوند. هر رکورد یک خط است و فیلد ها به کمک جدا کننده هایی از هم مجزا می شوند. فرضا به مثال زیر دقت کنید:
id name team
1 Amy Blues
2 Bob Reds
3 Chuck Blues
4 Dick Blues
5 Ethel Reds
6 Fred Blues
7 Gilly Blues
8 Hank Reds
داده های هر ستون مشابه هم است ما به این ستونها فیلد ها (fields) گوییم. و هر خط را غیر از خط اول یک رکورد(record) می نامیم. خط اول را که برخی پایگاه های داده ای آنرا ندارند رکورد برچسب(field labels) گوییم. هر مقدار داده ای اندازه خاص خود را دارد که اگر به آن اندازه نرسد می توان از کاراکنر فاصله برای این منظور استفاده کرد اما این مسئله مخصوصا زمانی که بخواهیم اطلاعات را بر روی کارت های منگنه قرار دهیم مشکل ساز خواهد شد. امروزه معمولا از نویسه TAB برای جداسازی فیلد ها و کاراکتر خط بعد برای رکورد بعدی استفاده می کنیم. البته شیوه های دیگری هم وجود دارد مثلا به مثال زیر دقت کنید:
"1","Amy","Blues"
"2","Bob","Reds"
"3","Chuck","Blues"
"4","Dick","Blues"
"5","Ethel","Reds"
"6","Fred","Blues"
"7","Gilly","Blues"
"8","Hank","Reds"
این مثال از جدا کننده کاما استفاده می کند.در این نوع مدل تنها قابلیت حذف،اضافه،دیدن و ویرایش وجود دارد که ممکن است کافی نباشد.Microsoft Excel این مدل را پیاده سازی می کند.
۳.2 مدل شبکه ای(Network)
در سال 1969 و در کنفرانس زبانهای سیستم های داده ای (CODASYL) توسطCharles Bachman ارائه شد. در سال 1971 مجددا مطرح شد و اساس کار پایگاه داده ای قرار گرفت و در اوایل دهه 80 با ثبت آن درسازمان بین المللی استانداردهای جهانی یا ISO به اوج رسید.
مدل شبکه ای (database model) بر پایه دو سازه مهم یعنی مجموعه ها و رکورد ها ساخته می شود و برخلاف روش سلسله مراتبی که از درخت استفاده می کند، گراف را به کار می گیرد. مزیت این روش بر سلسله مراتبی این است که مدل های ارتباطی طبیعی بیشتری را بین موجودیت ها فراهم می کند. الی رغم این مزیت ها به دو دلیل اساسی این مدل با شکست مواجه شد: اول اینکه شرکت IBM با تولید محصولات IMS و DL/I که بر پایه مدل سلسله مراتبی است این مدل را نادیده گرفت.
رکورد ها در این مدل شامل فیلد هایی است( ممکن است همچون زبان کوبول (COBOL) به صورت سلسله مراتب اولویتی باشد). مجموعه ها با ارتباط یک به چند بین رکورد ها تعریف می شود: یک مالک و چند عضو. عملیات های مدل شبکه ای از نوع هدایت کننده است: یک برنامه در موقعیت جاری خود باقی می ماند و از یک رکورد به رکورد دیگر می رود هر گاه که ارتباطی بین آنها وجود داشته باشد. معمولا از اشاره گرها(pointers) برای آدرس دهی مستقیم به یک رکورد در دیسک استفاده می شود. با این تکنیک کارایی بازیابی اضافه می شود هر چند در نمایش ظاهری این مدل ضروری نیست .
۳.3 مدل رابطه ای
مدل رابطه ای (relational model) در یک مقاله تحصیلی توسط E. F. Codd در سال 1970 ارائه گشت. این مدل یک مدل ریاضیاتی است که با مفاهیمی چون مستندات منطقی (predicate logic) و تئوری مجموعه ها (set theory) در ارتباط است. محصولاتی همچون اینگرس،اراکل، DB2 وسرور اس کیوال (SQL Server) بر این پایه ایجاد شده است.
۳.4 پایگاه داده های چند بعدی
پایگاه داده های رابطه ای توانست به سرعت بازار را تسخیر كند، هرچند كارهایی نیز وجود داشت كه این پایگاه داده ها نمی توانست به خوبی انجام دهد. به ویژه به كارگیری كلیدها در چند ركورد مرتبط به هم و در چند پایگاه داده مشترك، كندی سیستم را موجب می شد.
۳.5 پایگاه داده های شیء
اگر چه سیستم های چند بعدی نتوانستند بازار را تسخیر نمایند، اما به توسعه سیستم های شیء منجر شدند. این سیستم ها كه مبتنی بر ساختار و مفاهیم سیستم های چند بعدی هستند، به كاربر امكان می دهند تا اشیاء را به طور مستقیم در پایگاه داده ها ذخیره نماید. بدین ترتیب ساختار برنامه نویسی شیء گرا (object oriented ) را می توان به طور مستقیم و بدون تبدیل نمودن به سایر فرمت ها، در پایگاه داده ها مورد استفاده قرار داد.
4- ویژگی های سیستم مدیریت پایگاه داده ها
پس از این مقدمه به توصیف سیستم مدیریت پایگاه داده ها می پردازیم. سیستم مدیریت پایگاه داده ها، مجموعه ای پیچیده از برنامه های نرم افزاری است كه ذخیره سازی و بازیابی داده های (فیلدها، ركوردها و فایل ها) سازمان را در پایگاه داده ها، كنترل می كند. این سیستم، كنترل امنیت و صحت پایگاه داده ها را نیز بر عهده دارد.
5- فهرست سیستم های متداول مدیریت دادگان
معروف ترین این نرم افزارهای مدیریت دادگان ها می توان به چند نمونه زیر اشاره کرد:
1.Oracle
2.Microsoft SQL Server
3.MySQL
4.PostregSQL
5.DB2
6.Microsoft Access
واژه دادگان از برابرنهاده های فرهنگستان زبان فارسی می باشد.