تفاوت دیتابیس رابطه‌ای با غیررابطه‌ای چیست؟

در دنیای امروز که سرشار از داده‌ها و اطلاعات می‌باشد، مفهوم پایگاه داده یکی از مهم‌ترین و حیاتی‌ترین اصول برای ذخیره، مدیریت و دسترسی به این داده‌هاست. امروزه تمام برنامه‌های کاربردی، شامل سیستم‌های حسابداری، بانک‌های اطلاعاتی، وب‌سایت‌های تجاری حتی برنامه‌های موبایل، همه از پایگاه داده‌ها برای ذخیره و مدیریت داده‌های خود استفاده می‌کنند.

در این مقاله سعی بر آن است تا توضیح اجمالی درباره دیتابیس و انواع دیتابیس و مدل رابطه‌ای پایگاه داده، داده شود و به سوالاتی مانند، Relational database چگونه کار می‌کند؟ تفاوت پایگاه داده رابطه ای و غیر رابطه‌ای چیست؟ پاسخ داده خواهد شد.

در ضمن شما برای داشتن آموزش‌های بیشتر در این زمینه و کسب اطلاع از فناوری‌های نوین، اصول و تاریخچه آن‌ها می‌توانید با آکادمی چابک ارتباط بگیرید.

پایگاه داده یا دیتابیس چیست؟!

پایگاه داده یا همان دیتابیس مجموعه‌ای سازمان‌ یافته از اطلاعات یا داده‌های ساختار یافته است که معمولاً به‌صورت الکترونیکی در یک سیستم کامپیوتری ذخیره می‌شوند. یک پایگاه داده معمولاً توسط یک سیستم مدیریت پایگاه داده (DBMS) کنترل می‌شود. داده‌ها و DBMS به‌همراه برنامه‌های کاربردی مرتبط با آن‌ها، به‌عنوان یک سیستم پایگاه داده نامیده می‌شود.

معمولا در رایج‌ترین حالت طراحی پایگاه داده، اطلاعات موجود، در ردیف‌ها و ستون‌های یک سری جداول مرتبط با‌ هم مدل‌سازی می‌شوند تا انجام پردازش و پرس‌وجوی داده‌ها کارآمد باشد.

با توجه به ساختار جدول‌گونه، به‌راحتی می‌توان به داده‌ها دسترسی داشته و آن‌ها را مدیریت، اصلاح، به‌روز‌رسانی، کنترل و سازماندهی کرد. اکثر پایگاه‌های داده موجود، از زبان پرس و جو ساخت یافته (SQL) برای نوشتن و پرس‌وجوی داده‌ها استفاده می‌کنند.

طراحی پایگاه داده یا دیتابیس

طراحی پایگاه داده فرآیندی است که طی آن، ساختار و چارچوب یک پایگاه داده مشخص می‌شود. این فرآیند شامل مراحل تعیین نیازها، مدل‌سازی داده‌ها و پیاده‌سازی دیتابیس و بهینه سازی‌ آن می‌باشد.

مراحل طراحی پایگاه داده

طراحی پایگاه داده به‌طور کلی به سه مرحله تقسیم می‌شود:

1. طراحی مفهومی (Conceptual Design)

در این مرحله، هدف اصلی تعیین نیازهای کسب‌وکار و شناسایی داده‌های ضروری برای سیستم است. در طراحی مفهومی، ما معمولاً از مدل‌های داده‌ای مانند نمودار ER (Entity-Relationship Diagram) استفاده می‌کنیم تا موجودیت‌ها (Entities) و روابط (Relationships) بین آن‌ها را شبیه‌سازی کنیم.

موجودیت‌ها (Entities): اشیاء یا افراد دنیای واقعی که اطلاعات در مورد آن‌ها ذخیره می‌شود.

ویژگی‌ها (Attributes): ویژگی‌های هر موجودیت که به توصیف آن‌ها می‌پردازد.

روابط (Relationships): ارتباطات بین موجودیت‌ها.

2. طراحی منطقی (Logical Design)

در این مرحله، مدل مفهومی به یک مدل منطقی تبدیل می‌شود. مدل منطقی معمولا به‌طور خاص به نوع سیستم مدیریت پایگاه داده (DBMS) که استفاده می‌شود بستگی دارد. برای مثال، در طراحی پایگاه داده‌های رابطه‌ای، موجودیت‌ها به جدول‌ها تبدیل می‌شوند و روابط به کلیدهای اصلی (Primary Key) و کلیدهای خارجی (Foreign Key) تبدیل می‌شوند.

جدول‌ها (Tables): هر موجودیت تبدیل به یک جدول می‌شود.

کلید اصلی (Primary Key): برای هر جدول یک ستون یا ترکیب ستون‌ها انتخاب می‌شود که به‌طور منحصر به فرد هر ردیف را شناسایی کند.

کلید خارجی (Foreign Key): برای ارتباط بین جداول، ستون‌هایی که به کلید اصلی جداول دیگر اشاره دارند، استفاده می‌شوند.

3. طراحی فیزیکی (Physical Design)

در این مرحله، طراحی منطقی به طراحی فیزیکی تبدیل می‌شود که مربوط به نحوه ذخیره‌سازی داده‌ها در دیسک‌ها است. این مرحله شامل تعیین ساختار ذخیره‌سازی داده‌ها، ایندکس‌ها، و بهینه‌سازی عملکرد می‌شود.

ایندکس‌ها (Indexes): ایندکس‌ها برای تسریع جستجوها و بازیابی داده‌ها طراحی می‌شوند. ایندکس‌ها به‌ویژه برای جستجوهای پیچیده و درخواست‌های حجیم بسیار مفید هستند.

پارامترهای ذخیره‌سازی: تصمیم‌گیری در مورد چگونگی ذخیره‌سازی داده‌ها مانند نوع فایل‌های ذخیره‌سازی و تخصیص حافظه.

انواع مدل‌های پایگاه داده (دیتابیس)

انواع پایگاه‌ داده متفاوتی برای استفاده کاربران وجود دارد و انتخاب بهترین پایگاه داده برای یک سازمان خاص، بستگی به ساختار و نوع‌ اطلاعات و استفاده سازمان از داده‌ها دارد. لیستی از انواع دیتابیس در ادامه ‌آمده است:

• پایگاه‌ داده رابطه‌ای:

در این نوع دیتابیس، داده‌ها در قالب جدول سازماندهی می‌شوند و هر جدول شامل مجموعه‌ای از رکوردها (سطرها) و ستون‌ها (ویژگی‌ها) است.

• پایگاه داده شی گرا:

اطلاعات در یک پایگاه داده شی‌گرا مانند برنامه‌نویسی شی‌گرا به‌صورت اشیا نمایش داده می‌شوند.

• پایگاه داده توزیع شده:

یک پایگاه داده توزیع‌شده شامل دو یا چند فایل است که در سایت‌های مختلف قرار دارند. این نوع پایگاه داده ممکن است بر روی چندین رایانه در یک شبکه ذخیره شود و یا در شبکه‌های مختلف پراکنده شده باشد.

• انبارهای داده:

انبار داده نوعی از پایگاه داده است که به‌عنوان یک مخزن مرکزی برای داده‌ها می‌باشد که به‌طور خاص برای پرس‌وجو و تجزیه‌وتحلیل سریع طراحی شده است.

• پایگاه داده غیررابطه‌ای:

پایگاه داده غیررابطه‌ای، این امکان را می‌دهد تا داده‌های بدون ساختار و نیمه ساختاری ذخیره و دستکاری شوند. با رایج شدن و پیچیده‌تر شدن برنامه‌های کاربردی وب، این نوع پایگاه داده محبوبیت بیشتری پیدا کرده‌اند.

• پایگاه داده نموداری:

یک پایگاه داده گراف، داده‌ها را برحسب موجودیت‌ها و روابط بین موجودیت‌ها ذخیره می‌کند.

• پایگاه داده OLTP:

پایگاه داده OLTP یک پایگاه داده سریع و تحلیلی است که جهت انجام عملیات بر‌ روی تعداد زیادی از تراکنش‌های انجام شده توسط چندین کاربر طراحی شده است.

این‌ها تنها تعدادی از انواع پایگاه داده هستند که امروزه مورد استفاده قرار می‌گیرند. سایر پایگاه‌های اطلاعاتی کمتر متداول، برای کارکردهای علمی، مالی یا سایر موارد بسیار خاص طراحی شده‌اند. علاوه بر انواع مدل‌های پایگاه داده عنوان شده، تغییرات در رویکردهای توسعه فناوری و پیشرفت‌های چشمگیر مانند فناوری ابری و اتوماسیون، پایگاه‌های داده را به مسیرهای کاملاً جدیدی سوق می‌دهد.

برخی از آخرین انواع پایگاه‌ داده عبارتند از:

• پایگاه داده منبع باز:

سیستم پایگاه داده منبع باز سیستمی است که کد آن‌ منبع باز است. چنین پایگاه‌هایی می‌توانند پایگاه داده‌های SQL یا NoSQL باشند.

• پایگاه داده ابری‌:

پایگاه داده ابری مجموعه‌ای از داده‌های ساختاریافته یا بدون ساختار است که بر روی یک پلتفرم محاسبات ابری خصوصی، عمومی یا ترکیبی قرار دارند.

• پایگاه داده چند مدلی:

پایگاه داده چند‌مدلی، انواع مختلفی از مدل‌های پایگاه داده را در یک پنل پشتیبان به‌صورت یکپارچه ترکیب می‌کنند. این بدان معنی است که آن‌ها می‌توانند انواع مختلف داده را در خود جای دهند.

• پایگاه داده سند JSON:

پایگاه داده‌های اسناد که برای ذخیره، بازیابی و مدیریت اطلاعات مبتنی بر سند طراحی شده‌اند، روشی مدرن برای ذخیره داده‌ها در قالب JSON به‌جای ردیف‌ها و ستون‌ها هستند.

• پایگاه داده خودران:

جدیدترین و پیشگامانه‌ترین نوع پایگاه داده، پایگاه داده‌های خودران هستند که مبتنی بر فناوری ابری بوده و از یادگیری ماشینی برای خودکارسازی تنظیم پایگاه داده، امنیت، پشتیبان‌گیری، به‌روز رسانی و سایر وظایف مدیریت معمولی( که به‌طور سنتی توسط مدیران پایگاه داده انجام می‌شود) استفاده می‌کنند.

مدل رابطه‌ ای پایگاه داده

پایگاه داده رابطه‌ای نوعی از پایگاه داده است که داده‌های مرتبط با یکدیگر را ذخیره کرده و دسترسی به آن‌ها را فراهم می‌کند. پایگاه داده‌های رابطه‌ای مبتنی بر مدل رابطه‌ای هستند. مدل رابطه‌ای پایگاه داده روشی بصری و ساده برای نمایش داده‌ها در جداول می‌باشد. در یک پایگاه داده رابطه‌ای، هر جدول، یک رکورد با یک شناسه منحصربه‌فرد به نام کلید دارد. ستون‌های جدول ویژگی‌های داده‌ها را نگه می‌دارند و هر رکورد معمولاً مقداری برای هر ویژگی دارد که برقراری روابط بین داده‌ها را آسان می‌کند.

Relational database چگونه کار می‌کند؟

مدل رابطه ای به این معنی است که ساختارهای منطقی داده‌ها – جداول داده‌ها، نماها و شاخص‌ها – از ساختارهای ذخیره‌سازی فیزیکی جدا هستند. این جداسازی به این معنی است که مدیران پایگاه داده می‌توانند ذخیره‌سازی فیزیکی داده‌ها را بدون آن‌که بر ساختار دیتابیس تاثیر داشته باشد، به‌عنوان یک ساختار منطقی مدیریت کنند. به عنوان مثال، تغییر نام یک فایل پایگاه داده باعث تغییر نام جداول ذخیره شده در آن نمی‌شود.

برای اطمینان از اینکه داده‌ها همیشه دقیق و در دسترس هستند، پایگاه داده رابطه‌ای از قوانین یکپارچگی خاصی پیروی می‌کند. به‌عنوان مثال، یک قانون یکپارچگی می‌تواند مشخص کند که وجود ردیف‌های تکراری در جدول مجاز نباشد تا احتمال ورود اطلاعات اشتباه به پایگاه داده از بین برود.

تفاوت پایگاه داده رابطه ای و غیر رابطه‌ ای چیست؟

پایگاه داده رابطه‌ای و غیر رابطه‌ای دو نوع از انواع مدل‌های پایگاه داده می‌باشند که هر کدام کاربری خاص خود را دارند. پایگاه داده رابطه‌ای نوعی از دیتابیس می‌باشد که داده‌های ساختار‌یافته براساس مدل رابطه‌ای را با استفاده از زبان‌‌SQL در قالب جداول، رکورد‌ها و ستون‌ها ذخیره می‌کند.

پایگاه داده‌ غیررابطه‌ای نوع دیگری از دیتابیس است که داده‌های بدون ساختار یا نیمه ساختاریافته را در قالب‌های مختلفی مانند اسناد، کلید، مقدار، نمودارها و… ذخیره می‌کند. این نوع دیتابیس‌ از مدل داده‌ای غیر رابطه‌ای NoSQL که انعطاف‌پذیری بیشتری در ذخیره داده‌ها دارد، بهره می‌برد و زبان‌های مختلفی بسته به نیاز کاربر، برای کار با این نوع دیتابیس مورد استفاده قرار می‌گیرند. هر کدام از این دو نوع دیتابیس، مزایا و معایبی دارند و انتخاب بین این دو مدل پایگاه داده به نیاز کاربر، نوع اطلاعات بستگی دارد .

اجزا پایگاه داده یا دیتابیس

پایگاه‌های داده دارای اجزای مختلفی هستند که هرکدام نقشی حیاتی در فرآیند ذخیره‌سازی، پردازش و بازیابی اطلاعات دارند:

• جدول (Table): داده‌ها در قالب جدول‌های متشکل از ردیف‌ها و ستون‌ها ذخیره می‌شوند. هر ستون یک ویژگی خاص از داده‌ها را نشان می‌دهد.
• سطر (Row): هر سطر یک رکورد منفرد از اطلاعات است.
• فیلد (Field): هر فیلد در یک جدول نشان‌دهنده یک ویژگی خاص از داده‌ها است.
• شاخص (Index): شاخص‌ها به تسریع عملیات جستجو در پایگاه داده کمک می‌کنند.

سیستم مدیریت دیتابیس و پایگاه داده : DBMS چیست؟!

سیستم مدیریت پایگاه داده (DBMS) نرم‌افزاری است که برای مدیریت پایگاه‌های داده استفاده می‌شود. این سیستم‌ها وظیفه ذخیره‌سازی، دسترسی، بازیابی و امنیت داده‌ها را به‌عهده دارند. برخی از معروف‌ترین DBMSها عبارتند از:

• MySQL: یکی از محبوب‌ترین سیستم‌های مدیریت پایگاه داده رابطه‌ای است که به‌طور گسترده در وب‌سایت‌ها و برنامه‌های کاربردی استفاده می‌شود.
• PostgreSQL: پایگاه داده‌ای منبع باز با ویژگی‌های پیشرفته مانند پشتیبانی از داده‌های غیررابطه‌ای.
• Oracle: یکی از قدرتمندترین و پیچیده‌ترین سیستم‌های پایگاه داده، عمدتاً برای کسب‌وکارهای بزرگ.
• MongoDB: یک DBMS غیررابطه‌ای که برای ذخیره‌سازی داده‌های غیرساختاریافته استفاده می‌شود.

بهترین راه مدیریت پایگاه داده

1. بروزرسانی منظم نرم‌افزارهای پایگاه داده
2. استفاده از شاخص‌ها به‌طور بهینه
3. به‌ کارگیری سیاست‌های امنیتی قوی

مهم‌ترین کاربردهای دیتابیس یا پایگاه داده

پایگاه‌ داده در انواع مختلفی از صنایع و زمینه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند. برخی از کاربردهای رایج پایگاه داده‌ها عبارتند از:

مدیریت اطلاعات کاربران: مانند سیستم‌های مدیریت مشتری (CRM).

بانک‌ها و موسسات مالی: برای ذخیره‌سازی تراکنش‌ها و اطلاعات حساب‌ها.

سیستم‌های مدیریت منابع انسانی (HRMS): برای ذخیره‌سازی داده‌های کارکنان.

تحلیل داده‌ها: استفاده در تحلیل‌های آماری و تجزیه‌وتحلیل داده‌های بزرگ

مفاهیم کلیدی پایگاه داده

1. نرمال‌سازی داده‌ها (Normalization)

نرمال‌سازی فرآیندی است که داده‌ها را در پایگاه داده به‌گونه‌ای سازمان‌دهی می‌کند که حداقل میزان افزونگی را داشته باشند. این فرآیند باعث می‌شود که داده‌ها به‌صورت بهینه ذخیره شوند و از بروز مشکلاتی مانند عدم انسجام داده‌ها جلوگیری شود.

2. پرس‌وجو (Querying)

پرس‌وجو فرآیند استخراج اطلاعات از پایگاه داده است. زبان SQL (Structured Query Language) معمولاً برای نوشتن پرس‌وجوها و دستورات مختلف پایگاه داده‌ها استفاده می‌شود. برخی از دستورات مهم SQL عبارتند از:

• SELECT: برای انتخاب داده‌ها از جدول.
• INSERT: برای وارد کردن داده‌ها.
• UPDATE: برای به‌روزرسانی داده‌های موجود.
• DELETE: برای حذف داده‌ها.

3. یکپارچگی داده‌ها (Data Integrity)

یکپارچگی داده‌ها به حفظ صحت و دقت داده‌ها در طول زمان اشاره دارد. این امر از طریق استفاده از محدودیت‌ها (Constraints) مانند PRIMARY KEY، FOREIGN KEY و CHECK در پایگاه داده‌ها انجام می‌شود.

4. پشتیبان‌گیری و بازیابی (Backup and Recovery)

یکی از جنبه‌های حیاتی پایگاه داده‌ها، امکان پشتیبان‌گیری و بازیابی آن‌ها در صورت بروز مشکلات یا خرابی است. روش‌های مختلفی برای پشتیبان‌گیری وجود دارد که شامل پشتیبان‌گیری کامل، افزایشی و تفاضلی می‌شود.

آموزش پایگاه داده

یادگیری و آموزش پایگاه داده یکی از الزامات کار برای مهندسان داده و داده‌پردازان است. امروزه روش‌های متفاوتی از جمله استفاده از کتاب‌ها، شرکت در کلاس‌ها، یادگیری از دوره‌های آنلاین و استفاده از سایت‌های کمک آموزشی برای یادگیری مطرح می‌شود. یکی از پلتفرم‌های موجود برای آموزش، آکادمی چابک می‌باشد که با ارائه دوره‌های آموزشی در قالب‌های مختلف با دانش‌پذیران برای یادگیری هرچه بهتر و اصولی‌تر همیاری می‌کند. همچنین آکادمی چابک با ارائه مدرک رسمی و گواهینامه معتبر امکان ورود دانش‌پذیران به بازار کار را فراهم می‌سازد.

فناوری پایگاه داده رابطه‌ای کارآمدترین و منعطف‌ترین راه را برای دسترسی به اطلاعات ساختاریافته فراهم می‌کند. در حالیکه بسیاری از مدل‌های داده غیر رابطه‌ای و NewSQL ظهور کرده‌اند، ولی پایگاه داده‌های رابطه‌ای هم‌چنان انتخاب کاربران دنیای نرم افزار هستند. توانایی اثبات شده این نوع دیتابیس برای مدل‌سازی نهادهای دنیای واقعی، حفظ یکپارچگی از طریق معاملات و فعال کردن پرس‌وجو پیچیده با استفاده از SQL، پایگاه داده رابطه‌ای را به انتخاب اول کاربران تبدیل کرده است. برای یادگیری طراحی و توسعه پایگاه داده پیشنهاد میشود نگاهی به دوره آموزشی SQL آکادمی چابک بیاندازید.

منابع:

oracle

oracle.com​