پایگاه داده‌ها (به‌طور خلاصه، «پایگاه»)، بانک اطلاعاتی، دادِگان یا دِیتابِیس (به انگلیسی: Database) به مجموعه‌ای از داده‌ها با ساختار منظم و سامان‌مند گفته می‌شود.

اصطلاحات و بررسی اجمالی

بعبارت دیگر، «پایگاه داده» اشاره به مجموعه‌ای از داده‌های مرتبط و ساختار یا سازمان است که دسترسی به این اطلاعات معمولاً از طریق «سیستم مدیریت پایگاه داده» (DBMS) متشکل از یک مجموعه یکپارچه از نرم‌افزارهای کامپیوتری است که اجازه می‌دهد تا کاربران برای ارتباط برقرار کردن با یک یا چند پایگاه داده‌ها و دسترسی به تمام اطلاعات موجود در پایگاه داده (اگر چه محدودیت ممکن است که دسترسی محدود به اطلاعات خاص وجود داشته باشد) را فراهم می‌کند. چگونگی این که توابع مختلف که ورود، ذخیره‌سازی و بازیابی مقادیر زیادی از اطلاعات و همچنین ارائه برای مدیریت را نشان می‌دهد که این اطلاعات سازمان یافته است. از آنجا که از ارتباط نزدیک بین آنها، اصطلاح «پایگاه داده» است که اغلب معمولی استفاده می‌شود برای اشاره به هر دو یک پایگاه داده و DBMS استفاده می‌شود. خارج از دنیای فناوری اطلاعات حرفه‌ای، پایگاه داده مدتی است که اغلب برای اشاره به هر مجموعه‌ای از داده‌های مرتبط (مانند یک صفحه گسترده یا یک شاخص کارت) استفاده می‌شود. در این مقاله تنها با پایگاه داده‌ای که در آن اندازه و شرایط ضروری استفاده از سیستم مدیریت پایگاه داده مهم است سروکار داریم. دی.بی.ام.اس. اس موجود به توابع مختلف اجازه می‌دهد که مدیریت یک پایگاه داده و داده‌های خود را انجام دهد که می‌توان آن را به چهار گروه اصلی طبقه‌بندی کرد:

1. تعریف داده‌ها - ایجاد، اصلاح و حذف از تعاریف که سازمان داده را با استفاده از آن تعریف می‌کنیم.
2. به روز رسانی - درج، اصلاح و حذف داده‌های واقعی.
3. ارائه اطلاعات در یک فرم به طور مستقیم قابل استفاده یا برای پردازش بیشتر توسط برنامه‌های کاربردی دیگر. داده‌های بازیابی ممکن است در یک فرم اساساً همان است که در پایگاه داده یا در یک فرم جدید به دست آمده با تغییر یا ترکیب داده‌های موجود از پایگاه داده‌های ذخیره شده در دسترس ساخته شده است.
4. اداره - ثبت نام و نظارت بر کاربران، اجرای امنیت داده‌ها، نظارت بر عملکرد، حفظ تمامیت داده‌ها، خرید و فروش با کنترل همزمانی، و دوره نقاهت بعد اطلاعات است که توسط برخی از رویداد مانند شکست غیرمنتظره سیستم خراب به وجود می‌آید.

هم پایگاه داده و همDBMS مطابق با اصول مدل پایگاه داده خاص است. «سیستم پایگاه داده» اشاره جمعی به مدل پایگاه داده، سیستم مدیریت پایگاه داده، و پایگاه داده است. از لحاظ فیزیکی، سرورهای پایگاه داده کامپیوتر اختصاص داده شده است به برگزاری پایگاه‌های داده واقعی و اجرا تنها DBMS و نرم‌افزارهای مرتبط است. سرورهای پایگاه داده معمولاً از چند کامپیوتر، با حافظه و دیسک RAID مورد استفاده برای ذخیره‌سازی پایدار است..RAID ابرای بازیابی داده‌ها استفاده می‌شود اگر هر کدام از دیسک‌ها و یا. سخت‌افزار شتاب دهنده پایگاه داده، از طریق یک کانال با سرعت بالا به یک یا چند سرویس دهنده متصل شود، در محیط‌های پردازش تراکنش با حجم زیادی استفاده می‌شوند.. دی.بی.ام. اس در قلب اکثر برنامه‌های کاربردی پایگاه داده یافت می‌شود. دی.بی.ام. اس ممکن است در اطراف یک هسته چند وظیفه سفارشی ساخته شده برای حمایت از شبکه ساخته شده است، اما دی.بی.ام.اس. اس مدرن به طور معمول در یک سیستم عامل استاندارد وجود دارد. دی.بی.ام.اس. اس شامل یک بازار اقتصادی قابل توجه برای فروشندگان کامپیوتر و ذخیره‌سازی الزامات DBMS در برنامه‌های توسعه داده است. پایگاه داده‌ها و دی.بی.ام.اس. اس را می‌توان با توجه به مدل پایگاه داده (بازدید کنندگان) که آنها را پشتیبانی می‌کند (مانند رابطه یا XML)، نوع (بازدید کنندگان) کامپیوترهایی که آنها را اجرا می‌کند (از یک خوشه سرور به یک تلفن همراه) طبقه‌بندی کرد.

تاریخچه پایگاه داده

مفهوم پایگاه داده

مفهوم پایگاه داده از دههٔ ۱۹۶۰ برای کاهش مشکلات فزاینده در طراحی، ساخت، و نگهداشت سسیستم‌های اطلاعاتی (معمولاً با تعداد زیادی کاربرِ نهایی همزمان، و با تعداد زیادی دادهٔ مختلف) ایجاد شده‌است. این مفهوم به همراه مفهوم سیستم‌های مدیریت پایگاه داده که دستکاری مؤثر و کارا به پایگاه داده‌ها را ممکن می‌کند رشد کرده‌است.

اولین کاربردهای اصطلاح پایگاه داده به ژوئن ۱۹۶۳ بازمی‌گردد، یعنی زمانی که شرکت System Development Corporation مسئولیت اجرایی یک طرح به نام «توسعه و مدیریت محاسباتی یک پایگاه داده‌ای مرکزی» را بر عهده گرفت. پایگاه داده به عنوان یک واژه واحد در اوایل دهه ۷۰ در اروپا و در اواخر دهه ۷۰ در خبر نامه‌های معتبر آمریکایی به کار رفت. (بانک داده‌ای یا در اوایل سال ۱۹۶۶ در روزنامه واشینگتن پست کار رفت)

اولین سیستم مدیریت پایگاه داده در دهه ۶۰ گسترش یافت. از پیشگامان این شاخه چارلز بکمن می‌باشد. مقالات بکمن این را نشان داد که فرضیات او کاربرد بسیار مؤثرتری برای دسترسی به وسایل ذخیره‌سازی را مهیا می‌کند. در آن زمانها پردازش داده بر پایه کارت‌های منگنه و نوارهای مغناطیسی بود که پردازش سری اطلاعات را مهیا می‌کند. دو نوع مدل داده‌ای در آن زمانها ایجاد شد:CODASYL موجب توسعه مدل شبکه‌ای شدکه ریشه در نظریات بکمن داشت و مدل سلسله مراتبی که توسط North American Rockwell ایجاد شد و بعداً با اقتباس از آن شرکت IBMمحصولIMS را تولید نمود.
مدل رابطه‌ای توسط E. F. Codd در سال ۱۹۷۰ ارائه شد. او مدل‌های موجود را مورد انتقاد قرار می‌داد. برای مدتی نسبتاً طولانی این مدل در مجامع علمی مورد تأیید بود. اولین محصول موفق برای میکرو کامپیوترها dBASE بودکه برای سیستم‌عامل‌هایCP/M و PC-DOS/MS-DOS ساخته شد. در جریان سال ۱۹۸۰ پژوهش بر روی پایگاه‌های مدل توزیع شده و ماشین‌های پایگاهی (database machines) متمرکز شد، اما تأثیر کمی بر بازار گذاشت. در سال ۱۹۹۰ توجهات به طرف مدل شیء گرا جلب شد. این مدل جهت کنترل داده‌های مرکب لازم بود و به‌سادگی بر روی پایگاه داده‌های خاص، مهندسی داده (شامل مهندسی نرم‌افزار منابع) و داده‌های چند رسانه‌ای کار می‌کرد.

در سال ۲۰۰۰ نوآوری تازه‌ای رخ داد و پایگاه اکس‌ام‌ال (XML) به وجود آمد. هدف این مدل از بین بردن تفاوت بین مستندات و داده‌ها است و کمک می‌کند که منابع اطلاعاتی چه ساخت یافته باشند یا نه در کنار هم قرار گیرند.

نرم‌افزار

پایگاه داده‌ها برای حمایت از عملیات داخلی سازمان‌ها و زیر بنای تعامل آنلاین با مشتریان و تأمین کنندگان (نرم‌افزار شرکت مراجعه کنید). استفاده می‌شود. پایگاه داده‌ها برای نگهداری اطلاعات اداری و اطلاعات تخصصی تر، مانند داده‌های مهندسی یا مدل‌های اقتصادی استفاده می‌شود. نمونه‌هایی از برنامه‌های کاربردی پایگاه داده شامل سیستم کتابخانه کامپیوتری، سیستم رزرو پرواز و سیستم‌های موجودی computerizedparts.

توضیح دی.بی.ام. اس

DBMS به یک سیستم نرم‌افزار پیچیده تکامل یافته است و توسعه آن به طور معمول به هزاران نفر و سال تلاش وتوسعه نیاز دارد. برخی از دی.بی.ام. اس مانند Adabas، اوراکل و DB2. هدف دی.بی.ام. اس رفع نیازهای برنامه‌های کاربردی. با این حال، این واقعیت است که هزینه توسعه می‌تواند مقرون به صرفه تر باشد. با این حال، DBMS همیشه راه حل بهینه‌ای دارد: در برخی مواردDBMS ممکن سربار غیر ضروری را معرفی کند. نمونه‌های بسیاری از سیستم‌های که با استفاده از پایگاه داده‌های خاص وجود دارد. یک مثال رایج سیستم ایمیل است: سیستم‌های ایمیل طراحی شده است برای بهینه‌سازی مدیریت پیام‌های ایمیل، و نیازی بخش قابل توجهی از قابلیت DBMS است. بسیاری از بانکهای اطلاعاتی نرم‌افزار برنامه‌ای است برای دسترسی به پایگاه داده از طرف کاربران نهایی، بدون قرار دادن رابط DBMS به طور مستقیم. برنامه نویسان نرم‌افزار ممکن است یک پروتکل سیم به طور مستقیم، یا به احتمال زیاد از طریق یک رابط برنامه‌نویسی برنامه استفاده کنند. طراحان پایگاه داده و مدیران پایگاه داده با DBMS از طریق رابط‌های اختصاص داده شده برای ساخت و حفظ برنامه‌های کاربردی پایگاه‌های داده، و در نتیجه نیاز به برخی از دانش بیشتر و درک در مورد چگونگی عملکرد دی.بی.ام. اس و رابط خارجی و پارامترهای تنظیم دی.بی.ام. اس تعامل می‌کنند.

 

فهرست مطالب:

فصل اول: مفاهیم پایگاه داده ها

سيستم‌ ذخيره و بازيابي اطلاعات در معناي عام

رده‌هاي تكنولوژيكي سيستم مديريت پايگاه داده‌ها

داده

تعريف اطلاع

تعريف دانش

تعريف پايگاه داده‌ها

مراحل كلي كار در مشي فايلينگ

معايب مشي فايلينگ

مراحل كلي كار در مشي پايگاهي

عناصر محيط پايگاه داده‌ها

انواع سخت‌افزارهاي محيط پايگاه داده

انواع نرم‌افزارهاي موجود در محيط پايگاه داده‌ها

فصل دوم: مدلسازی معنایی داده ها

مدلسازي معنايي داده‌ها

انواع روشهاي مدلسازي معنايي داده‌ها

سه مفهوم معنايي موجود در روش ER

تعريف موجوديت

سه ضابطه در رابطه با تشخيص يك نوع موجوديت

موجوديت مستقل و وابسته

تعريف صفت

انواع صفت و تعاريف هريك

ارتباط

خصوصيات نوع ارتباط

نمودار ER

نمادهاي رسم نمودار ER

وضع مشاركت در ارتباط

درجه آن ارتباط

چندي يا ماهيت نوع ارتباط

فصل سوم: محدودیت های روش ER

مشكلات روش ER (سه نوع دام)

تجزيه و تركيب

تخصيص و تعميم

تجمع

وراثت صفت

دسته‌ بندي

مراحل مدلسازي معنايي داده‌ها

روش مدلسازي UML

نمادها

خصوصيات کلي روش مدلسازي معنايي داده ها

فصل چهارم: پایگاه داده در محیط انتزاعی

پايگاه داده‌ها در محيط انتزاعي

سطوح محيط انتزاعي

گونه‌هاي موجود ساختار داده‌اي

مفهوم ساختار داده‌اي در سطوح مختلف پايگاه داده‌ها

ساختار داده‌اي رابطه‌اي

شماي پايگاه جدولي

عمليات در پايگاه جدولي

عملگرهاي جبر رابطه‌اي

برخي ويژگيهاي ساختار داده‌اي جدولي

ساختار داده‌اي سلسله‌مراتبي

برخي ويژگيهاي ساختار داده‌اي سلسله‌مراتبي

ساختار داده‌اي شبكه‌اي

مجموعه كوداسيل

برخي ويژگيهاي ساختار داده‌اي شبكه‌اي

فصل پنجم: معماری پایگاه داده ها

معماری پشنهادی ANSI

ديد ادراكي (مفهومي)

ديد خارجي

ديد داخلي

سطوح معماري در محيط ناپايگاهي و محيط پايگاهي و نقش DBMS در ايجاد، مديريت و پردازش فايلها

كاربر

زبان ميزبان

نقش افزايش تعداد زبانهاي ميزبان مورد پذيرش DBMS

زبان داده‌اي فرعي

دستورهاي DSL براي سه سطح معماري پايگاه داده‌ها

تقسيم‌بندي زبان داده‌اي فرعي از نظر نياز به زبان ميزبان

روند كلي مرحله كامپايل برنامه دوزباني

ويژگيهاي زبان داده‌اي فرعي

فصل ششم: سیستم مدیریت پایگاه داده ها

سيستم مديريت پايگاه داده‌ها DBMS

DBMS به كاربر امكان مي‌دهد تا رده‌ بندي سيستم‌هاي DBMS از نظرهاي مختلف

اجزاي DBMS از نماي بيروني

نماي بيروني (ساده‌شده) DBMS

اجزاي DBMS از نماي دروني

واحدهاي لايه هسته

واحدهاي لايه مديريت محيط پايگاه داده‌ها

ساختار يك سيستم پايگاهي

فصل هفتم: DBMS در يك سيستم كامپيوتري

جايگاه DBMS در يك سيستم كامپيوتري

سه طرح كاربرد DBMS در برنامه‌هاي كاربردي

اسلوبهاي عملياتي

كاتالوگ سيستم و ديكشنري داده‌ها: متا داده‌ها

اطلاعاتي كه در ديكشنري داده‌ها نگهداري مي‌شود

ديكشنري داده‌ها و استفاده‌كنندگان آن

پارامترهاي شناخت DBMS

مدير پايگاه داده‌ها

برخي مسئوليتهاي در تيم مديريت پايگاه داده‌ها

پنج سرمايه در مديريت نوين سازمانها

مزايا و معايب تكنولوژي پايگاه داده‌ها

مزايا و معايب سيستم تك‌ كاربري

مزايا و معايب سيستم چند‌ كاربري

شرايط استفاده از تكنولوژي پايگاه داده‌ها

كاربردهاي جديد تكنولوژي پايگاه داده‌ها

استقلال داده‌اي و انواع آن

فصل هشتم: معماری سیستم پایگاه داده ها

معماري سيستم پايگاه داده‌ها

انواع معماري

معماري متمركز

معماري مشتري - خدمتگزار

طرحهاي معماري مشتري - خدمتگزار

مزاياي معماري مشتري – خدمتگزار در مقايسه با معماري متمركز

معماري توزيع‌ شده

ويژگيهاي معماري توزيع‌ شده

مزايا و معايب معماري توزيع‌ شده

معماري با پردازش موازي

طرح هاي معماري با پردازش موازي

معماري سيستم چندپايگاهي

معماري سيستم پايگاههاي همراه

فصل نهم: مدل رابطه ای

مفاهيم اساسي مدل رابطه‌اي

بخشهاي اساسي مدل داده‌اي

تعريف رابطه

تناظر بين مفاهيم رابطه اي و مفاهيم جدولي

ويژگيهاي رابطه

انواع رابطه

ميدان (دامنه)

مزاياي ميدان

رابطه نرمال و غير نرمال

دليل لزوم نرمال بودن رابطه

معايب رابطه نرمال

مزايا و معايب رابطه غيرنرمال

انواع کليد در مدل رابطه اي

فصل دهم: قواعد جامعیت پایگاه داده ها

جامعيت پايگاه داده‌ها

عوامل نقض جامعيت

انواع قواعد جامعيت

قواعد كاربري و انواع آن

متاقواعد و انواع آن

راههاي اعمال قواعد جامعيت

عملگرهاي جبر رابطه‌اي

كاربردهاي جبر رابطه‌اي

حساب رابطه‌اي

مزايا و معايب مدل رابطه‌اي

كاتالوگ در مدل رابطه‌اي

اشيائي كه اطلاعات آنها در كاتالوگ نگهداري مي‌شود

فصل یازدهم: زبان SQL

انواع زبانهاي رابطه اي

امكانات مهم زبان SQL

دستورات تعريف داده ها، دستور ايجاد و حذف جدول و ديد

دستور مجازشماري

دستورات پردازش داده ها

توابع جمعي (گروهي)

امكان LIKE و NOTLIKE

آزمون تست وجود هيچ مقدار در يك ستون

امكان UNION و UNION ALL

امكان GROUP BY: (گروه‌بندي)

امكان HAVING

امكان BETWEEN

دستورات عمليات ذخيره‌سازي (درج، حذف و بهنگام‌ سازي)

جمع‌بندي در مورد امكانات نسخه SQL1

دستوراتي كه در نسخه SQL2 تغيير كردند يا به آن اضافه شدند

امكانات جامعيتي

امكانات ايمني

امتيازها

دستوراتي كه در نسخه SQL3 تغيير كردند يا به آن اضافه شدند

نوع داده مجرد

تعريف رهانا و مزايا و موارد كاربرد آن

تراكنش

طرحهاي اجراي تراكنشها

تكنيكهاي كنترل همروندي

فصل دوازدهم: دید در مدل رابطه ای

ديدهاي رابطه‌اي

ديد در SQL

مزايا و معايب ديد

عمليات در ديدهاي رابطه‌اي

انواع ديد از نظر پذيرش عمليات ذخيره‌ سازي

انواع ديدهاي پذيرا

انواع ديدهاي ناپذيرا

ويژگيهاي ديدهاي قابل بهنگام‌ سازي

فصل سیزدهم: طراحی پایگاه داده های رابطه ای

مراحل طراحي پايگاه داده‌ها

نمودار مراحل اساسي طراحي پايگاه داده‌ها

روشهاي طراحي منطقي پايگاه داده‌ها

روش طراحي بالا به پايين

روش سنتز رابطه‌اي

روش تركيبي

خصوصيات طراحي خوب

چهارده روش تبديل نمودار ER به رابطه‌ها

فصل چهاردهم: نرمال تر سازی رابطه ها

آنومالي در عمليات ذخيره‌سازي

صورتهاي نرمال

وابستگي تابعي

وابستگي تابعي نامهم (بديهي)

قواعد استنتاج آرمسترانگ

مجموعه كاهش‌ ناپذير وابستگيهاي تابعي

وابستگي تابعي تام (كامل)

رابطه 1NF

رابطه 2NF

رابطه 3NF

صورت نرمال بايس-كاد

وابستگي تابعي چندمقداري

رابطه 4NF

وابستگي تابعي چندمقداري ادغام‌ شده

رابطه 5NF

مزايا و معايب نرمال تر سازي

انواع افزونگي در پايگاه داده‌ها

فصل پانزدهم: طراحی فیزیکی پایگاه داده ها

تحليل عوامل

تحليل پرسشها

تحليل تراكنشها

تصميمات در طراحي فيزيكي

اهداف تنظيم پايگاه داده‌ها

اطلاعات لازم در تنظيم پايگاه داده‌ها

مسائل مطرح در تنظيم

نكات قابل توجه در بازبيني طراحي منطقي پايگاه داده‌ها پس از عملياتي شدن آن

كارهاي لازم براي اصلاح شاخصهاي ايجاد شده در مرحله تنظيم پايگاه داده‌ها