قواعد البيانات تُعد من أهم الأدوات المستخدمة في أي عمل تجاري أو غير تجاري. فهي القلب النابض الذي يمكن من خلاله حفظ وإدارة البيانات والقيام بالاستعلام عنها للحصول على معلومات ذات فائدة. في هذا المقال إن شاء الله سنتعرف على ما هي قواعد البيانات؟ ما هي أنواع قواعد البيانات ومميزات وعيوب كلٍ منها؟ وكيفية اختيار النوع الأفضل عند تصميم قاعدة بيانات لشركة، ما هي برامج إدارة قواعد البيانات وما هي مميزاتها؟ وأخيرًا؛ سنتعرف على أفضل طرق تحميل قاعدة بيانات جاهزة.
ما هي قواعد البيانات؟
- قواعد البيانات هي عبارة عن طريقة لحفظ البيانات بشكل منظّم؛ بحيث يمكن إجراء العمليات عليها. هذه العمليات قد تكون بحث، تحديث، إدراج، حذف أو غير ذلك.
- إذا نظرنا إلى كشف به معلومات عن فصل دراسي مكوّن من 30 طالبًا؛ سنجد أنه من السهل البحث عن أي طالب وتحديث بياناته، لكن هذه ليست الحالة حينما نتعامل مع كشف به معلومات طلاب مدرسة بالكامل.
- لذلك؛ كلما كان حجم البيانات الذي نتعامل معه أكبر؛ ستكون الحاجة إلى تنظيم هذه البيانات أعلى، بحيث يكون من السهل الوصول لهذه البيانات والتعديل عليها، بدلًا من الاحتفاظ بها بشكل عشوائي غير منظّم.
أنواع قواعد البيانات
- توجد الكثير من أنواع قواعد البيانات التي تطورت بتطور أحجام البيانات وتغير الإجراءات المطلوبة للتعامل معها وكذلك تطور وسائل التخزين المتاحة. دعونا الآن نتعرف على مجموعة من أشهر نماذج أو أنواع قواعد البيانات المتاحة.
1- قواعد البيانات الهرمية Hierarchy Databases:
- قواعد البيانات الهرمية من أبسط أنواع القواعد وأقلها استخدامًا في الوقت الحالي، وهي من أنواع هياكل البيانات الهرمية التي تعتمد على تكوين الشجرة المقلوبة المكوّن من جذر وعُقد وفروع، ويمكن أن يتم تُشبه بعلاقة الوالد بالطفل، حيث يمكن أن يكون للوالد عدة أطفال، لكن كل طفل يكون له والد واحد.
- هذا النوع من أقدم أنواع قواعد البيانات، وغالبًا لم يعد مستخدمًا كما كان في السابق، ويمكن أن نرى تمثيلًا له في أنظمة إدارة الملفات، حيث يكون لدينا مجلد رئيسي به عدة مجلدات فرعية، وكل مجلد يحتوي على عدة ملفات.
- مع تطور نظم البيانات وزيادة أحجامها وعلاقاتها أصبحت قواعد البيانات الهرمية لا توفر الكفاءة المطلوبة بسبب عدم دعمها للعلاقات المتعددة بين البيانات، وصعوبة إدخال تعديلات عليها بدون تغيير هيكل البيانات، بالإضافة إلى ضرورة الانتقال داخل قاعدة البيانات بالكامل من الأعلى أو الأسفل عند إجراء عمليات على البيانات.
2- قواعد البيانات الشبكية Network Databases:
- هذا النوع من قواعد البيانات عبارة عن تطوير لقواعد البيانات الهرمية، وقد يُسمى أيضًا بنموذج الشبكة Network Model. تم العمل على هذا النموذج لإصلاح عيوب النظام الهرمي؛ تحديدًا فيما يتعلق بالمرونة في العلاقات. على سبيل المثال؛ يسمح نموذج الشبكة للطفل (العقدة) بأن يكون له أكثر من والد.
- فمن اسم النموذج يمكننا فهم أن العلاقات بين البيانات تكون على هيئة شبكة، حيث يمكن لعنصر داخل نموذج الشبكة أن يشير إلى أكثر من عنصر آخر، ويمكن أن يُشار إليه من أكثر من عنصر.
- بالرغم من إصلاح هذا النموذج لبعض عيوب النموذج الهرمي؛ إلا أنه احتوى على عيوب أبرزها صعوبة الاستخدام وصيانة البيانات من خلاله، كما أنه لم يكن الحل الأفضل لمشكلة المرونة في قواعد البيانات الهرمية.
3- قواعد البيانات العلائقية Relational Databases:
- هذا النوع من أشهر أنواع قواعد البيانات، ويمكننا فهم هذا النوع من اسمه، حيث يتم ربط البيانات ببعضها داخل جداول، وتكون كل معلومة داخل هذه النوع من القواعد لها علاقة مع معلومة أخرى بشكل مترابط، وفي نفس الوقت يكون لها معرّف فريد على شكل سجل خاصّ.
- تتكون قواعد البيانات العلائقية من:
- صفوف: تُسمى أيضًا سجلات، وهي تحتوي على بيانات معرّف معين. (الاسم - السن - الجنس إلخ).
- أعمدة: تُسمى أيضًا سمات، وهي تحتوي على سمة واحدة لجميع المعرفات (الاسم).
- معرّف فريد: يُسمى أيضًا مفتاحًا، ومن خلاله يمكن الوصول إلى سمة / سمات سجل / سجلات معينة.
- يتميز هذا النوع من قواعد البيانات بسهولة استخدامه لحفظ البيانات والقيام بعمل فلترة واستخراج بيانات معينة، كما يتميز بدقة المعلومات المتوفرة عند القيام باستعلامات داخل القاعدة.
4- قواعد البيانات اللا علائقية Non-Relational Databases:
- هذا النوع من قواعد البيانات يُسمى أيضًا NoSQL databases وهو عكس النوع السابق، حيث لا يتم تخزين البيانات على هيئة جداول كما قواعد البيانات العلائقية. ويعتبر هذه النوع من قواعد البيانات هو الأفضل عند التعامل مع أحجام ضخمة من البيانات، وعند بناء التطبيقات المعتمدة على الحوسبة السحابية.
- يمكن تخزين البيانات في قواعد البيانات اللا علائقية بعدة طرق مثل:
* Document databases:
- فيها يتم تخزين البيانات على هيئة مستندات مثل صيغة تخزين البيانات على هيئة كائنات باستخدام جافا سكريبت (JSON)، ويكون كل مستند يحتوي على حقول وقيم.
* Wide-column stores:
- فيها يتم تخزين البيانات على هيئة جداول، صفوف، أعمدة ديناميكية.
* Graph database:
- فيها يتم تخزين البيانات على هيئة عُقد وحوافّ. حيث يتم تخزين البيانات في العُقد، وعلاقات البيانات ببعضها في الحوافّ.
5- قواعد البيانات السحابية Cloud Databases:
- قواعد البيانات السحابية هي واحدة من أكثر أنواع قواعد البيانات شيوعًا، نظرًا لزيادة الاعتماد على الخدمات السحابية لكثرة المميزات التي توفرها. الاختلاف الأبرز لهذه القواعد أنها يتم حفظها وإدارتها عبر السحابة، ويدعم هذا النوع قواعد البيانات العلائقية Relational Databases واللا علائقية Non-Relational Databases.
- أهم المميزات التي يوفرها هذا النوع من قواعد البيانات هي سهولة الوصول إلى البيانات من أي مكان باستخدام واجهة ويب أو عبر API. أيضًا المرونة في تغيير حجم مساحة التخزين السحابي المستخدمة لحفظ قواعد البيانات حسب تغير أحجامها، وكذلك عدم المجازفة بخسارة البيانات لأي سبب؛ لوجود ميزة النسخ الاحتياطي على خوادم مختلفة.
- كل هذه المميزات وأكثر تجعل قواعد البيانات السحابية الخيار الأفضل لمن يبحث عن إنشاء قاعدة بيانات لنشاط تجاري. من أفضل الخدمات التي تقدم هذا النوع من قواعد البيانات:
- Azure
- Oracle
- BigQuery
- Cloudera
- Amazon Web Services (AWS)
ما هي أنظمة إدارة قواعد البيانات؟
- نظم إدارة قواعد البيانات DBMS هي عبارة عن برامج تستخدم لإنشاء قواعد البيانات أو إدارة قاعدة بيانات جاهزة. فهي باختصار عبارة عن واجهة مستخدم سهلة الاستعمال، يمكن الاعتماد عليها من أجل الوصول إلى البيانات أو تحديثها، وهي تشبه أنظمة إدارة المحتوى CMS المعروفة.
- توفر هذه الأنظمة أيضًا واجهة برمجة التطبيقات API والذي يمكن الاعتماد عليه للسماح للتطبيقات البرمجية بالوصول إلى البيانات والتعديل عليها وفقًا لقواعد معينة بشكل آلي.
- تختلف أنظمة إدارة قواعد البيانات حسب نوع هيكل البيانات المستخدم. فهناك أنظمة لإدارة قواعد البيانات العلائقية مثل MySQL - MariaDB، وأخرى لإدارة قواعد البيانات اللا العلائقية مثل Redis، وهناك أنظمة قد تجمع بين أكثر من هيكل للبيانات. فإذا كنت تريد تصميم قاعدة بيانات لشركة على سبيل المثال ستختار نظام الإدارة حسب هيكل البيانات المستخدم.
مميزات أنظمة إدارة قواعد البيانات
- تسهل عملية حفظ وإدارة البيانات
- توفر حماية وأمان أفضل لقواعد البيانات
- توفر للمستخدم عرض مبسط وواضح للبيانات بسهولة
- تساعد على عدم وجود تكرار للبيانات بمنع الإدخال أو بالحذف
- تساعد على توفير إمكانية مشاركة البيانات بسهولة بين المستخدمين
- تساعد على رفع كفاءة قواعد البيانات عبر توفير نظرة مجردة للبيانات
- توفر إمكانية إجراء عمليات على البيانات مثل الإدراج والتحديث والحذف
- يمكن من خلالها التحكم في من يمكنه الوصول للبيانات، وتعيين صلاحيات محدودة
- تستطيع الاعتماد عليها في عمليات العرض الدقيق للبيانات المشتركة بين أكثر من قاعدة
- تمنحك ميزة السرعة في الإجابة عن الاستعلامات للإجابة عن أي سؤال يخص قاعدة البيانات الضخمة
تحميل قاعدة بيانات جاهزة
- إذا كنت تبحث عن قاعدة بيانات جاهزة للتدرب على استخدام برامج قواعد البيانات أو لغات برمجة قواعد البيانات، أو حتى كنت تريد عمل بحث عن موضوع معين وتريد الاستعانة ببيانات في بحثك؛ ستجد الكثير من المواقع التي يمكنك من خلالها تحميل قواعد جاهزة وبشكل مجاني. إليكم مجموعة من هذه المواقع.
- Kaggle: أكبر مجتمع مجاني لمشاركة قواعد البيانات الجاهزة
- Datahub: من أفضل المواقع لتحميل قواعد بيانات خاصّة بمجال المال والأعمال
- Earth Data: قواعد بيانات حكومية خاصّة بوكالة ناسا عن كوكب الأرض والفضاء
- Google Dataset Search: محرك بحث تابع لجوجل للبحث عن قواعد بيانات جاهزة