في هذه المدونة، سنناقش قواعد البيانات والأسئلة الشائعة التي تخطر على البال بشأنها. وسنتناول موضوعات مثل ماهية البيانات وفئات وأنواع قواعد البيانات وما هو مستودع البيانات وتاريخ قواعد البيانات والمزيد. فلننتقل إلى الأمام!
ما هو Database؟
قاعدة البيانات هي مجموعة منظمة من البيانات يتم تخزينها ومعالجتها بشكل شائع بواسطة نظام كمبيوتر. وهي مصممة لتخزين واسترجاع ومعالجة كميات كبيرة من البيانات المنظمة أو غير المنظمة. تُستخدم قواعد البيانات بشكل شائع في تطبيقات مختلفة مثل الشركات والبنوك والمدارس ومواقع الويب والمزيد حيث يلزم تنظيم البيانات والوصول إليها بسرعة.
يتم تنظيم البيانات في قاعدة البيانات في جداول أو ملفات أو هياكل أخرى مما يسهل إدارتها والوصول إليها.
نظام إدارة قواعد البيانات (DBMS) هو برنامج يساعد في إدارة قواعد البيانات والتفاعل معها. ويضمن تخزين البيانات واسترجاعها وتحديثها بشكل فعال. تشمل أمثلة أنظمة إدارة قواعد البيانات MySQL وOracle وPostgreSQL وMicrosoft SQL Server.
تضمن قواعد البيانات أن تكون البيانات متسقة ودقيقة ويمكن الوصول إليها من خلال فرض قواعد مثل العلاقات بين عناصر البيانات (على سبيل المثال استخدام المفاتيح الأساسية والمفاتيح الخارجية).
تسمح قواعد البيانات باسترجاع البيانات بكفاءة باستخدام SQL (لغة الاستعلام المنظمة) وهي لغة مصممة للاستعلام عن قواعد البيانات العلائقية والتلاعب بها.
ما هو Data؟
يشير البيانات إلى الحقائق الخام أو الأرقام أو المعلومات التي يمكن معالجتها أو تحليلها أو تخزينها. يمكن أن توجد في أشكال عديدة مثل الأرقام أو النصوص أو الصور أو حتى الأصوات وغالبًا ما تستخدم لوصف سمات أو خصائص أو قياسات الأشياء. عادةً ما تكون البيانات نقطة البداية للمعلومات عند معالجتها أو تحليلها للكشف عن المعنى أو الأفكار.
على سبيل المثال، قائمة درجات الحرارة المسجلة طوال اليوم هي بيانات وبمجرد تحليلها، يمكن أن توفر معلومات مفيدة مثل أنماط الطقس اليومية. يمكن هيكلة البيانات (تنظيمها في جداول أو قواعد بيانات) أو عدم هيكلتها (مثل النصوص أو ملفات الوسائط المتعددة).
ما هي فئات Databases؟
Relational Databases: قاعدة البيانات العلائقية هي نوع من قواعد البيانات التي تخزن البيانات في جداول تحتوي على صفوف وأعمدة. وهي تستخدم لغة الاستعلام المنظمة (SQL) لإدارة واسترجاع البيانات استنادًا إلى العلاقات بين الجداول. على سبيل المثال: MySQL، PostgreSQL.
قواعد بيانات NoSQL: قاعدة بيانات NoSQL هي قاعدة بيانات غير علائقية تخزن البيانات بطريقة مرنة وقابلة للتطوير، وغالبًا ما تستخدم أزواج القيمة الرئيسية أو المستندات أو الرسوم البيانية. وهي مصممة للتعامل مع كميات كبيرة من البيانات غير المنظمة أو شبه المنظمة مثل النصوص والصور ومقاطع الفيديو. ومن الأمثلة على ذلك MongoDB وCassandra.
Cloud Databases: يتم استضافة قواعد البيانات هذه على منصات سحابية وتوفر إمكانية التوسع والمرونة والوصول عن بُعد. ومن الأمثلة على ذلك Amazon RDS وGoogle Cloud SQL.
Distributed Databases: في قاعدة البيانات الموزعة، يتم تخزين البيانات عبر مواقع مادية متعددة مما يسمح بتحسين تحمل الأخطاء والأداء. مثال: Google Spanner.
ما هي Applications لـ Databases؟
تُستخدم قواعد البيانات عبر مجالات مختلفة لتخزين وإدارة واسترجاع البيانات مثل:
- Banking: لإدارة حسابات العملاء والمعاملات المالية.
- Retail: لتتبع المنتجات والمبيعات وبيانات العملاء.
- Healthcare: لتخزين معلومات المرضى والسجلات الطبية.
- Education: لإدارة بيانات الطلاب وتفاصيل الدورة والدرجات.
ما هي أنواع قواعد بيانات Databases؟
هناك عدة أنواع من قواعد بيانات Databases، كل منها مصمم لاحتياجات محددة:
- قواعد بيانات Relational (RDBMS): استخدم الجداول ذات الصفوف والأعمدة لتخزين البيانات ودعم SQL للاستعلام. الأمثلة: MySQL، PostgreSQL، Oracle.
- قواعد بيانات NoSQL Databases: مصممة للبيانات غير المنظمة أو شبه المنظمة، وتوفر المرونة في تخزين البيانات. الأمثلة: MongoDB، Cassandra، Redis.
- قواعد بيانات In-Memory Databases: قم بتخزين البيانات في ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) بشكل أساسي للوصول إليها بشكل أسرع. الأمثلة: Redis، Memcached.
- Graph Databases: قم بتخزين البيانات في هياكل الرسم البياني مع العقد والحواف والخصائص. أمثلة: Neo4j، ArangoDB.
- قواعد بيانات Object-Oriented: تخزن البيانات في هيئة كائنات، على غرار الطريقة التي يتم بها تمثيلها في البرمجة الموجهة للكائنات. أمثلة: ObjectDB، db4o.
- قواعد بيانات Columnar: تنظم البيانات في أعمدة بدلاً من صفوف، مما يحسن من العمليات التي تعتمد على القراءة بشكل كبير. أمثلة: Apache Cassandra، HBase.
- قواعد بيانات Document-Oriented: تخزن البيانات كمستندات، عادةً بتنسيق JSON أو BSON. أمثلة: MongoDB، CouchDB.
- قواعد بيانات Time-Series: مُحسَّنة لتخزين واستعلام البيانات المختومة بالوقت. أمثلة: InfluxDB، TimescaleDB.
- قواعد بيانات Key-Value: تخزن البيانات كأزواج من المفتاح والقيمة، وهي مثالية للبحث السريع. الأمثلة: Redis، DynamoDB.
- قواعد بيانات Data الموزعة: يتم توزيع البيانات عبر مواقع مادية متعددة لضمان توفرها بدرجة عالية وتحملها للأخطاء. الأمثلة: Apache Cassandra، Google Spanner.
ما هو Data Warehouse؟
data warehouse هو نظام متخصص مصمم لتخزين وإدارة كميات كبيرة من البيانات التاريخية من مصادر متعددة. فهو يدمج البيانات من قواعد بيانات تشغيلية مختلفة ومصادر خارجية في مستودع مركزي واحد غالبًا ما يتم هيكلته بطريقة تدعم الاستعلامات المعقدة وتحليل البيانات. مستودعات البيانات مُحسَّنة للعمليات التي تتطلب قراءة كثيفة مثل مهام إعداد التقارير وذكاء الأعمال (BI). وهي تستخدم تقنيات مثل تنظيف البيانات وتحويلها وتكاملها لضمان بيانات عالية الجودة ومتسقة لاتخاذ القرارات والرؤى الاستراتيجية. تتضمن أمثلة أدوات مستودعات البيانات Amazon Redshift وSnowflake وGoogle BigQuery.
ما هي قاعدة بيانات OLTP Database؟
تم تصميم قاعدة بيانات OLTP (Online Transaction Processing) لإدارة البيانات المعاملاتية في الوقت الفعلي. وهي تدعم حجمًا كبيرًا من المعاملات القصيرة والمتكررة مثل معالجة الطلبات والمعاملات المصرفية وتحديثات المخزون. تعطي قواعد بيانات OLTP]5 الأولوية للسرعة والدقة وسلامة البيانات، ومعالجة المهام مثل إدخال السجلات وتحديثها وحذفها. تُستخدم عادةً في الأنظمة التي تتطلب إدخال البيانات واسترجاعها في الوقت الفعلي. تتضمن أمثلة أنظمة OLTP تطبيقات الخدمات المصرفية ومواقع التجارة الإلكترونية وأنظمة حجز الخطوط الجوية.
ما هي قاعدة البيانات كخدمة (DBaaS)؟
DBaaS (قاعدة البيانات كخدمة) هي خدمة قائمة على السحابة توفر حلول قاعدة بيانات مُدارة عبر الإنترنت. مع DBaaS، يمكن للمستخدمين الوصول إلى قواعد البيانات وإدارتها وتوسيع نطاقها دون الحاجة إلى القلق بشأن الأجهزة الأساسية أو البرامج أو مهام إدارة قواعد البيانات. فهو يوفر المرونة وقابلية التوسع والأتمتة لمهام مثل النسخ الاحتياطي والتحديثات والأمان. ومن بين مزودي DBaaS المشهورين Amazon RDS وGoogle Cloud SQL وMicrosoft Azure SQL Database.
ما هو DBMS؟
DBMS (Database Management System) هو برنامج يسهل إنشاء قواعد البيانات وإدارتها ومعالجتها. وهو يوفر طريقة منهجية لتخزين البيانات واسترجاعها وتنظيمها، مما يضمن الوصول والتحكم الفعالين. يتعامل نظام إدارة قواعد البيانات مع مهام مثل أمان البيانات وسلامتها والنسخ الاحتياطي والتزامن. وهو يسمح للمستخدمين والتطبيقات بالتفاعل مع قواعد البيانات باستخدام مجموعة متنوعة من لغات البرمجة أو لغات الاستعلام مثل SQL. تشمل أمثلة أنظمة إدارة قواعد البيانات MySQL وOracle وMicrosoft SQL Server وMongoDB.
ما هو RDBMS؟
RDBMS (Relational Database Management System) هو نوع من أنظمة إدارة قواعد البيانات التي تخزن البيانات في جداول منظمة، باستخدام الصفوف والأعمدة. وهو يتبع النموذج العلائقي حيث يتم تنظيم البيانات في علاقات (جداول) يمكن ربطها باستخدام المفاتيح الأساسية والأجنبية. يدعم نظام إدارة قواعد البيانات العلائقية لغة الاستعلامات الهيكلية (SQL) للاستعلام عن البيانات وإدارتها، وضمان سلامة البيانات وتناسقها وأمانها. تشمل أمثلة أنظمة إدارة قواعد البيانات العلائقية الشائعة MySQL وPostgreSQL وOracle وMicrosoft SQL Server.
ما الفرق بين Database وData Warehouse؟
تُستخدم قاعدة البيانات للعمليات والمعاملات اليومية بينما يُستخدم مستودع البيانات لتخزين وتحليل كميات كبيرة من البيانات التاريخية. يتم تحسين مستودعات البيانات للعمليات التي تتطلب قراءة كثيفة مثل الاستخبارات التجارية وإعداد التقارير.
ما هو الامتثال لـ ACID في قواعد البيانات؟
ACID تعني Atomicity وConsistency وIsolation وDurability، وهي أربع خصائص تضمن معالجة موثوقة لمعاملات قاعدة البيانات. تساعد هذه الخصائص في ضمان بقاء قاعدة البيانات دقيقة ومستقرة حتى في حالة حدوث أعطال أو أعطال.
نبذة تاريخية عن قواعد البيانات
بدأ تاريخ قواعد البيانات في ستينيات القرن العشرين، عندما احتاجت الشركات والمؤسسات الحكومية إلى طرق فعّالة لإدارة كميات متزايدة من البيانات. اعتمدت أنظمة إدارة البيانات المبكرة على أنظمة الملفات الأساسية، التي تخزن البيانات في ملفات مسطحة وغير منظمة.
في سبعينيات وثمانينيات القرن العشرين، بدأت أولى منتجات أنظمة إدارة قواعد البيانات العلائقية التجارية، مثل نظام IBM’s System R، وOracle، وIngres، في الظهور. وفرت هذه الأنظمة للشركات الأدوات اللازمة لتخزين واسترجاع ومعالجة كميات هائلة من البيانات بكفاءة.
شهدت تسعينيات القرن العشرين ظهور قواعد بيانات NoSQL databases، التي ظهرت استجابة للطلب المتزايد على التعامل مع أنواع البيانات غير المنظمة مثل المستندات والصور ومنشورات وسائل التواصل الاجتماعي. تم تصميم أنظمة NoSQL، مثل MongoDB وCassandra، للتوسع أفقيًا، مما يجعلها مثالية للتعامل مع مجموعات البيانات الضخمة التي تولدها تطبيقات الويب ومنصات التجارة الإلكترونية. في الوقت نفسه، أصبحت تقنيات مثل OLAP (المعالجة التحليلية عبر الإنترنت)، ضرورية للشركات لتحليل مجموعات البيانات الكبيرة لاتخاذ القرارات.
مع نمو الإنترنت والحوسبة السحابية في العقد الأول من القرن الحادي والعشرين، زاد الطلب على حلول تخزين البيانات المرنة والقابلة للتطوير. مكنت قواعد البيانات السحابية، مثل Amazon RDS، الشركات من تخزين وإدارة البيانات عن بُعد، مما أدى إلى تقليل التكاليف وزيادة إمكانية الوصول. بالإضافة إلى ذلك، شهد العصر صعود تقنيات البيانات الضخمة، والتي تم تصميمها للتعامل مع بيتابايتات البيانات من مصادر مثل أجهزة الاستشعار ووسائل التواصل الاجتماعي والأسواق المالية.
في العقد الأول من القرن الحادي والعشرين، استمر تطور مشهد قاعدة البيانات مع التقنيات المتخصصة مثل قواعد البيانات الرسومية (على سبيل المثال، Neo4j) وقواعد البيانات المخزنة في الذاكرة (على سبيل المثال، Redis)، والتي تم تحسينها لحالات استخدام محددة مثل تحليل العلاقات بين نقاط البيانات وإجراء تحليلات في الوقت الفعلي. تلعب قواعد البيانات اليوم دورًا محوريًا في كل صناعة تقريبًا، حيث تعمل على تشغيل كل شيء بدءًا من الأنظمة المعاملاتية إلى التحليلات المتقدمة وتطبيقات التعلم الآلي.
الأسئلة الشائعة
ما هي الأنواع المختلفة لقواعد البيانات، وهل يمكنك تقديم أمثلة واقعية لكل منها؟
- Relational Databases: تنظم قواعد البيانات هذه البيانات في جداول تحتوي على صفوف وأعمدة، وترتبط ببعضها البعض من خلال العلاقات. وهي معروفة بسلامة البيانات وتستخدم على نطاق واسع للبيانات المنظمة.
- مثال: MySQL، PostgreSQL، Oracle Database، Microsoft SQL Server
- NoSQL Databases: لا تعتمد قواعد البيانات هذه على بنية الجدول التقليدية وتوفر المزيد من المرونة للتعامل مع البيانات غير المنظمة أو شبه المنظمة. وغالبًا ما تُستخدم لمجموعات البيانات الكبيرة وقابلية التوسع العالية.
- مثال: MongoDB، Cassandra، Redis، Neo4j
- Cloud Databases: يتم استضافة قواعد البيانات هذه على منصات سحابية، مما يوفر قابلية التوسع وإمكانية الوصول والفعالية من حيث التكلفة.
- مثال: Amazon RDS، Google Cloud SQL، Microsoft Azure SQL Database
- Data Warehouses: تخزن قواعد البيانات هذه كميات كبيرة من البيانات التاريخية لأغراض التحليل وإعداد التقارير. مستودعات البيانات
- مثال: Snowflake، Amazon Redshift، Google BigQuery
- Graph Databases: تمثل قواعد البيانات هذه البيانات كعقد وعلاقات بينها، مما يجعلها مناسبة لتحليل الشبكات المعقدة.
- مثال: Neo4j، Amazon Neptune، TigerGraph
الخاتمة
في هذه المقالة، ناقشنا بإيجاز قواعد البيانات والمصطلحات ذات الصلة. قمنا بتغطية فئات وأنواع مختلفة من قواعد البيانات واستكشفنا الأسئلة المختلفة التي قد يطرحها المستخدم العادي حول قواعد البيانات. نأمل أنه بعد قراءة هذه المقالة، اكتسبت المزيد من المعلومات حول قواعد البيانات. اعتن بنفسك وابقَ على اتصال.