نظم إدارة قواعد البيانات dbms

من طرف **صانع برامج** الأحد أبريل 18, 2010 4:51 pm

نظم إدارة قواعد البيانات DBMS
Database Management Systems

بدأت معظم الشركات التجارية خاصة في البلدان المتقدمة تخزين وحفظ ملفاتها على الكمبيوتر منذ عام 1960 وقام علماء وخبراء الحاسبات في تطوير نظريات وأساليب لتطوير كيفية إعادة استخدام وزيادة كفاءة استخدام هذه الملفات المخزنة داخل الحاسب و التي تسمى ملفات مميكنة وبالتالي ظهرت واستحدثت مصطلحات كمبيوترية تعبر عن استخدامات هذه الملفات وأيضا استخدمت طرق لمعالجة هذه الملفات المميكنة .
و تخزن الملفات الكبيرة في قاعدة كبيرة وتحتوي على جميع البيانات المسجلة و التي يمكن استخدامها في زمن لاحق هذه القاعدة تسمي قاعدة بيانات Database .
ولان قواعد البيانات مهمة ومؤثرة جدا في جميع المجالات و الأنشطة الرئيسية . لذلك يلزم وجود نظم معينة لتنظيم وإدارة البيانات المخزنة . وهو ما يطلق عليه نظم إدارة قواعد البيانات Database Management Systems وتختصر هكذا DBMS ..
وتعرف نظم إدارة قواعد البيانات : بأنها هي البرامج التي تساعد على إنشاء قواعد البيانات و التعامل معها وتشغيل البيانات المخزنة بها . فمثلا بعد إضافة عملاء جدد لدليل التليفون فإنك تحتاج إلى ترتيب الأسماء من جديد أبجديا أو ترتيب عناوينهم . بمعنى آخر تتيح للمستخدم إضافة بيانات جديدة وتحديث البيانات وطباعة التقارير على الشكل التي تريده مثل القوائم و الجداول و النماذج و الفواتير ... الخ
وقد تكون قاعدة البيانات كبيرة جدا وتحتوي علي آلاف من البلايين من الكلمات وهي اكبر من الذاكرة الموجودة ونتيجة لذلك كانت لـ DBMS أن تعالج وتدير البيانات في الذاكرة الثانوية ومن البرامج التي صممت لهذه الشأن كثيرة منها التي تعمل على الحاسبات الكبيرة Mainframes أو التي تعمل علي الحاسبات الشخصية PCs .
ومثل هذه البرامج : DBASE IV و Clipper و Paradox و Oracle و FoxBase و FoxPro و SQL وDMS و IDMS و برنامجنا الجميل MS Access و الكثير من هذه البرامج بمختلف الإصدارات ..

ويتكون نظام إدارة البيانات من مجموعة من الملفات بالإضافة إلى البرنامج أو مجموعة البرامج التي تتضافر لحل مشكلة أو لتحويل نظام يدوي إلى نظام يعمل بالحاسب مثل تحويل نظام حسابات العملاء أو حسابات المخازن من نظام الدفاتر اليدوية إلى نظام وملفات تستخدم بواسطة الحاسب فإن هذه البرامج مع ملفات النظام يطلق عليه نظام إدارة قاعدة البيانات أو قد يشتمل على مجموعه من البرامج بالإضافة إلى ملفات النظام وفي هذه الحالة فإن البرامج مجتمعه يطلق عليها نظام إدارة قاعدة البيانات ..

وبعيدا عن التعقيدات ودون الدخول في تفاصيل وفرت نظم إدارة قواعد البيانات المرونة المطلوبة عن نظم إدارة الملفات التي كانت تستخدم من قبل .
ولكن كل ما نود أن نعرفه أن الملفات المسلسلة و الملفات الثنائية و العشوائية لها الدور الأكبر في الانتقال من نظام الملفات إلى نظام قواعد البيانات .

أنواع نظم إدارة قواعد البيانات :
ولهذا فأن نماذج البيانات هي تمثيل بيانات العالم الحقيقي بصورة يسهل استخدامها بواسطة الحاسب وهناك أنواع من نماذج البيانات تتوقف على نظام إدارة قواعد البيانات المستخدم وكذلك على طبيعية البيانات وتبعا لأنواع نماذج البيانات فهناك ثلاثة أنواع شائعة من نظم إدارة قواعد البيانات وهي .
نظم إدارة قواعد البيانات الهرمية Hierarchical DBMS
نظم إدارة قواعد البيانات الشبكية Network DBMS
نظم إدارة قواعد البيانات العلائقية Relational DBMS

نظم إدارة قواعد البيانات الهرمية Hierarchical DBMS :
قواعد البيانات الهرمية أو النظم الهرمية Hierarchical DBMS تقوم بتنظيم البيانات على شكل هرمي أو علي شكل شجرة مقلوبة أي جذرها في القمة وتخرج منها الفروع . شأن هذه التركيبة شأن شجرة الأسرة فلها جد واحد و الجد له عدة أبناء و الأبناء هم أباء الأحفاد ويستحيل وجود حفيد له اكثر من أب . وهذا شكل توضيحي ليوضح لك النظم الهرمية وتفرعاتها

والملفات الهرمية هي ملفات لها نفس البناء الشجري ولها نفس العلاقات بين السجلات مثالا لبعض أنواع السجلات التي يمكن أن تتواجد في تكوين هرمي فهناك سجلات مبيعات متعددة لكل بائع حيث يوجد سجل إحصائيات واحد لكل عملية جارية كما يوجد أيضا سجلات عديدة للعملاء لكل بائع حيث أن كل بائع له عملاء محددين ويمكن أن يكون لكل عميل عدة سجلات حسابات مدينين سجل واحد لكل عملية شراء لم يتم تسديد ثمنها .

ومن المهم أن نفهم انه ليس من الضروري أن تتصل كل الملفات الموجودة في قاعدة البيانات مع بعضها . وكل ما هو مطلوب أن تتصل الملفات التي تستخدم كمجموعة مع بعضها في التطبيقات .

وسجلات المبيعات السابقة لها مثل هذه العلاقة المنطقية تسمى فئة . و الفئة Set عبارة عن مجموعة من السجلات متصلة مع بعضها منطقيا .

وعلى هذا تصبح قاعدة البيانات الهرمية عبارة عن تجميع لملفات وفئات ملفات متصلة مع بعضها منطقيا .

ويستخدم نظام إدارة المعلومات IMS الذي أعدته شركة IBM التكوين الهرمي وهو من اكبر نظم إدارة قواعد البيانات DBMS الموجودة حاليا واعقدها . ولهذا السبب فأنة يتطلب مستوى رفيع من الخبرة لإمكانية بنائه وعلى أي حال فهو قوي واثبت كفاءة كبيرة في معاملة قواعد بيانات كبيرة جدا كما انه يقدم إجراءات استرجاع و أمن جيدة هذا بالإضافة إلى إمكانية استخدامه في نظام الاتصال النشط من خلال شبكة الاتصالات .

نظم إدارة قواعد البيانات الشبكية Network DBMS :
رغم أن كلمة الشبكة استخدمت كثيرا في شبكات الحاسب ومعالجة البيانات فقد وجد من الأفضل استخدام مسمى قواعد البيانات الضفيرة Plex رغم أن مسمى قواعد البيانات الشبكية لازال شائع الاستخدام .
ويتغلب هيكل بيانات التركيب الشبكي على معوقات التكوين الهرمي الذي لا يسمح للابن أن يكون له اكثر من أب واحد ويظهر ذلك في الشكل التوضيحي للتكوين الشبكي حيث نلاحظ أن للسجل رقم (4) عائلان هما السجل رقم (2) و السجل رقم (3) .

ومثل هذا النوع من قواعد البيانات حل كثيرا من مشاكل العلاقات فإذا فرضنا أن هناك اكثر من مورد يورد قطع غيار فإن كل مورد قادر على توريد اكثر من نوعية قطعة غيار وبالتالي فإن كل قطعة غيار يوردها اكثر من مورد مما يحتم لفهم المثال عرض العلاقة بين قطعة الغيار و الموردون على النحو الموضح في الشكل التالي .

ويوضحها بدرجة اكبر الشكل التالي .

ولتبسيط هذه العلاقة يجب إعادة رسم العلاقات في الاتجاهين كما هو موضح في الشكل التالي .

(ق) ترمز إلى قطع الغيار

(م) ترمز للمورد

ومن هذا الشكل يتضح لنا بما لا يقبل الشك أن تبسيط العلاقة الشبكية إلى علاقة هرمية أوجد تعقيدات اكثر حيث حولها إلى نوعين من شجرة العلاقات وفي هذا جهد إضافي في التنفيذ .

إن ما عرضنا حول العلاقات الشجرية ( الهرمية ) وقواعد البيانات الشبكية يؤكد أن كلاهما يمكن تحقيقه وان كانت بعض حزم إدارة قواعد البيانات يمكنها التعامل فقط من الشكل الشجري كما أن البعض الآخر يمكنه التعامل مع النوع الشبكي كما أن هناك تنوع من برامج إدارة قواعد البيانات فبعض برامج إدارة قواعد البيانات الهرمية لا تتعامل مع العلاقات البسيطة و البعض يمكنه التعامل مع العلاقات المعقدة .
واوجه التشابه بين نظم قواعد البيانات الشبكية و نظم قواعد البيانات الهرمية إنها تتطلب إلى ذاكرات ذات أحجام كبيرة وعادة تحتاج إلى لغات راقية لبرمجتها وهي صعبة التعلم ولها مزايا كثيرة فهي بالطبع اكثر كفاءة من قواعد البيانات العلائقية ويتعاملان مع كم كبير جدا من البيانات و المعلومات بالإضافة إلى إنها توفر بناء على طريقة تنظيم البيانات التي تتبعها مساحات كبيرة من وسائط تخزين البيانات .

نظم إدارة قواعد البيانات العلائقية Relational DBMS
أثبتت الأيام صحة القول الشائع أن الأبسط هو الأجمل والأكفأ . فكلما كان سكنك بسيط وكلما عشت في بساطة و بعدت عنك المشاكل وكلما كانت الآلة بسيطة سهلت إدارتها وصيانتها . وهذا ما أكده التعامل مع قواعد البيانات الهرمية و الشبكية التي تعقدت ملفاتها وأساليب إدارتها لدرجة كادت تؤدي بها كلما أضيفت تطبيقات جديدة أو متطلبات جديدة تحتاج مؤشرات جديدة مما ضخم منها وعقدها .
وهذه المشاكل كانت المنطلق للبحث عن حلول تحقق جملة أهداف منها :
1. يمكن فهم قاعدة البيانات لمن لم يدرسوا علوم الحاسب .
2. يمكن تعديل وإضافة وحذف بيانات دون تغيير المخطط المنطقي للقاعدة .
3. تتيح للمستخدم اعلي درجة من المرونة في التعامل مع البيانات .

في عام 1970 أستحدث E.E.Codd أسلوبا لتنظيم وفرز بيانات قواعد البيانات . وهي قواعد البيانات العلائقية .
وقد وجد العالم الأمريكي E.E.Codd أن هذا لا يتحقق ألا برص البيانات على هيئة جداول لان الإنسان تعود على الجداول منذ طفولته بداية من جدول الحصص إلى جدول الضرب إلى كشف الأسماء و الدرجات .
وهذه النظم تتعامل مع اكثر من ملف في نفس الوقت وتعامل البيانات داخل الملف كما لو كانت جدولا مكونا من صفوف و أعمدة ويسمى علاقة Relation وتمثل أعمدة الجدول حقول قاعدة البيانات Fields وتسمى أيضا Attributes بينما تمثل صفوفها سجلات قاعدة البيانات وتسمى Tuples و النظام العلائقي Relation يقوم بربط البيانات بين العلاقات بناء على حقل مشترك بينهما .

و النظم العلاقية قامت أساسا علي النظريات العلاقية في الرياضيات وقد بدأ تطبيقها على الحاسبات الكبيرة أولا مثل SQL . ORACLE ثم ظهرت عدة نظم علائقية على الحاسبات الشخصية PCs مثل برامجDBaseII . DBaseIII . DBaseIII+ . DBaseIV . FoxBase . FoxPro .

ويمكن القول عن هذا النوع من قواعد البيانات مايلي
تنظيم البيانات في قواعد البيانات العلائقية في جداول ذات بعدين ويمكن اعتبار كل جدول ملف ويستخدم مصطلح ملف مسطح Flat File لان محتويات الملف مرتبة على محورين س , ص فقط .
نشأت مجموعة جديدة من المصطلحات تستخدم في وصف قواعد البيانات العلائقية هذه المصطلحات التي تستخدم في وصف قواعد البيانات الهرمية أو الشبكية ففي النموذج العلائقي يستخدم مصطلح نموذج بيانات علاقية جزئي أو رؤية لبيانات علاقية Relational Data Submodel or View بدلا من المخطط الجزئي Subschema ومصطلح رؤية View مناسب فهو لجزء المستفيد من قاعدة البيانات .
كما استخدمت بالإضافة إلى ذلك أسماء لوصف مكونات الملفات المسطحة ويوضح الجدول التالي عينة لملف ويشار إلى أعمدة الملف بأنها مسطح رأسي ( نطاق ) والى الصفوف بأنها مسطح أفقي و الجدول عبارة عن تجميع من المسطحات الأفقية خاصة بموضوع معين و الجدول خاص بالبائعين ويمكن استخدامه في توفير أسمائهم ومبيعاتهم منذ بداية العام .

وقد وضحنا المشاكل السابق ذكرها نظرا لأنه أمكن تجنبها في قواعد البيانات العلائقية فالتكوين العلائقي تكوين منطقي بحيث يستخدم علاقات ضمنية Implicit Relationships بدلا من استخدامه لعلاقات صريحة Explicit Relationships وهي التي تستخدم في كل من قواعد البيانات الهرمية و الشبكية .
وحتى نوضح مفهوم العلاقات الضمنية بين ملفات قاعدة البيانات العلائقية وكيفية استخدامها في تجميع البيانات مع بعضها من ملفات منفصلة عن بعضها نفرض أن لدينا جدولين في قاعدة البيانات جدول [ أ ] وجدول [ ب ] . جدول [ أ ] يعرف منطقة المبيعات لكل بائع باستخدام رقم البائع كحقل مفتاحي و الجدول [ ب ] يحدد اسم كل بائع و الجدولان منفصلان عن بعضهما أي لا يوجد أي اتصال طبيعي بينهما وتحدد العلاقة ضمنيا وذلك بإدخال حقل رقم البائع في كل من الجدولين .
وبذلك نكون قد استعرضنا التسلسل التاريخي وانتهينا من تعريف نظم إدارة قواعد البيانات DBMS وأنواعها الأكثر انتشارا وفائدتها لإدارة البيانات .