نماذج نظم إدارة قواعد البيانات

نظم إدارة قواعد البيانات

عندما ترغب إدارة المنظمة في أن تشترك عدة تطبيقات في نفس البيانات، مع توفير إمكانيات المرونة، والقوة في التفاعل مع الحاسوب في الاستفسار، والبحث، وإنتاج التقارير، فإن الحل الأنسب لتحقيق هذه الرغبة هو تصميم قاعدة البيانات على شكل مجموعة من الملفات المترابطة منطقياً، بحيث تمنع تكرار بياناتها، ويمكن استخدامها في تطبيقات متعددة بطريقة مرنة تساعد في عملية صنع القرارات.

إن استخدام منهج قاعدة البيانات في التصميم يحقق مجموعة من المزايا:

                                 أ‌-        إمكانية التقليل من التكرار غير المبرر للبيانات : يقصد بتكرار البيانات تخزين  البيانات نفسها في اكثر من محل ، و قد ادى استخدام قواعد البيانات إلى الحد من هذه المشكلة .

                               ب‌-      إمكانية تجنب التناقض في البيانات : حيث اذا خزنت البيانات في اكثر من ملف ووزعت في اكثر من موقع واحد فان ذلك قد يودي إلى اجراء تعديل على بيانات في احد هذه المواقع وبقاء نفس البانات على حالها في المواقع الاخرى مما يتسبب بعدم تجانس البانات التي تخص حقيقة معينة .

                               ت‌-      تسمح لأي تطبيق أن يشارك الآخر في الاستفادة من معلومات قاعدة البيانات

                               ث‌-      تسمح بقيام تفاعلات متبادلة بين التطبيقات المختلفة، تجعل هذه الأخيرة تعمل في منظومة واحدة متجانسة ومتكاملة

                               ج‌-       تحقيق مبدا المشاركة في البيانات : و تعني السماح لاكثر من مستخدم بالوصول إلى البيانات الموجودة في القاعدة بنفس الوقت و الذي عجزت انظمة الملفات التقليدية عن توفيره .

                               ح‌-       امكانية تطبيق قيود الامن والسرية :  يقصد بامن البيانات هو حمايتها من الدخول غير المشروع عليها او ضياعها ،ويعد  امن البيانات  خاصية مهمة لنظم ادارة قواعد البيانات ، و تتضمن اغلب برامج نظم ادارة قواعد البيانات برامج خاصة لاتسمح لغير المصرح لهم باستخدام هذه البيانات .

                               خ‌-       المحافظة على تكامل البيانات : و يقصد بها و ضع نقاط تحقق و تدقيق لتجنب الادخال او التحديث غير الصحيح او غير المعقول اضافة إلى ضمان عدم حدوث تناقض في البيانات المخزونة.

                                د‌-        امكانية تطبيق مبدا الاستقلالية : و نعني به تنظيم البيانات على و سائل الخزن و تحديد اسلوب الوصول للبيانات بمعزل عن متطلبات التطبيق . اذ ان نظم ادارة قواعد البيانات فصلت قواعد البيانات عن البرامج التي تستخدمها ، على سبيل المثال اذا قررت منظمة تعديل البيانات  فان هذا التعديل قد يتسبب بتغيرات كثيرة في كل البرامج التي تستخدم هذه البيانات ، اي ان البرامج لن تتاثر باعادة تنظيم البيانات

                                ذ‌-        المرونة في تحديث وتعديل البيانات وزيادة حجم الملف دون الحاجة إلى التعديل في برامج التطبيقات.

                                ر‌-       تأمين الارتباط الكامل بين البيانات من خلال نظام إدارة قواعد البيانات الذي يؤمن الوسائل اللازمة لتحقيق ذلك.

                                ز‌-       حماية البيانات من التلف والتسرب، فنظام إدارة قواعد البيانات يوفر نظم الأمن والحماية لبيانات القاعدة، كما لا يسمح لأي مستفيد من بيانات القاعدة بالدخول إلى بيانات غيره من المستفيدين، حتى أنه لا يستطيع أن يدخل إلى الجزء الخاص به من قاعدة البيانات دون إتباع إجراءات محددة.

نظم ادارة قواعد البيانات :

 يتعامل مستخدم البيانات مع قاعدة بيانات النظام من خلال برمجيات نظام إدارة قواعد البيانات DBMS: Data Base Management System والتي تقع كواجهة بينهما، فلا يتم التعامل مع البيانات إلا من خلال تلك البرمجيات، ويتكون نظام إدارة قواعد البيانات عادة من العناصر التالية:

                                 أ‌-         النسق: وهو دليل قاعدة البيانات، يتحدد فيه شكلها من حيث عدد ملفاتها وأنواعها وسجلات كل منها، وتعريف كل حقل من حقول هذه السجلات شكلاً وحجماً ونوعاً. كما يحتوي هذا النسق على أنساق فرعية، تحتوي كل منها على وصف تركيبي لبيانات أحد التطبيقات، ولهذا لا يتاح أمام مستخدم تطبيق ما إلا البيانات المتعلقة بهذا التطبيق فقط. 

                              ب‌-      المعالجة: وتسمح بتنفيذ مختلف العمليات على قاعدة البيانات من إضافة وتعديل وتحديث، حيث يقوم المستفيد بتحديد ما يريده من خلال برنامجه التطبيقي في حين يقوم نظام إدارة قاعدة البيانات بإنشاء برنامج لتأمين البيانات التي يريدها.

                              ت‌-      لغة الاستفسار: وبواسطتها يتمكن المستفيد من تحديد البيانات التي يريدها من قاعدة البيانات والشكل الذي يجب أن تكون عليه هذه البيانات. إنها لغة برمجة مبسطة، لا تتطلب خبرة برمجية متعمقة، تسمح للمستفيدين ذوي الدراية المحدودة بالبرمجة باستخدام النظام.

                              ث‌-      البرامج المساعدة: وهي مجموعة البرامج التي تستخدم في بناء قاعدة البيانات، وفي استنساخها، وإعادة تخزين بياناتها من أجل حماية النظام من التلف أو الفقدان المحتمل لقاعدة البيانات.

وتزود هذه البرمجيات المستخدم بادوات سهلة تمكنه من التعامل مع قواعد البيانات مثل اضافة ، حذف ، ادامة ، اخفاء ،  طبع ، بحث اختيار تخزين ، و تحديث البيانات ، بهدف المساعدة في التخطيط واتخاذ القرارات . ولابد من المقارنة بين قاعدة البيانات  التي تتكون من مجموعة من الملفات  المرتبطة معا, ونظام ادارة قواعد البيانات الذي يمثل مجموعة من البرمجيات تدير بكفاءة مجموعة من البيانات المترابطة .

 يتطلب نظام ادارة قواعد البيانات من المنظمة اعادة تنظيم الدور الاستراتيجي  للمعلومات والبدء بفاعلية لادارة تخطيط المعلومات كمورد إستراتيجي ,وهذا يعني ان على المنظمة ان تعرف متطلباتها من المعلومات حتى تطور وظيفة ادارة  البيانات . فإدارة البيانات عبارة عن وظيفة تنظيمية لإدارة مورد البيانات ، و هي المسئولة عن ايجاد سياسة للمعلومات  و إجراءات تامين المعلومات بجودة معيارية ، و التي تجعل البيانات تدار كمورد تنظيمي ، كما تتضمن تطوير سياسات المعلومات ، و التخطيط  للبيانات ، و تصميم قواعد البيانات، و تطوير قاموس البيانات

نماذج نظم إدارة قواعد البيانات

يمكن التمييز بين ثلاثة أنواع من نظم إدارة قواعد البيانات وهي: النظم الهرمية، النظم الشبكية، النظم العلائقية. ونظراً للارتباط الشديد بين قواعد البيانات ونظم إدارتها فإن البعض يرى أن هذه الأنواع ليست فقط أنواع نظم إدارة قواعد البيانات ولكنها أنواع قواعد البيانات ذاتها.

 وفيما يلي توضيح بسيط لكل نوع من هذه الأنواع:

·        النظم الهرمية:  Hierarchical Database Management Systems

ظهرت النظم الهرمية مع ظهور نظم الحاسوب الكبيرة وهي اقدم نموذج لقواعد البيانات المنطقية وفيها يتم ترتيب سجلات قاعدة البيانات على شكل شجرة لها جذور وعدة فروع، ويمثل سجل الجذر المفتاح الرئيسي Primary Key ومن ثم يمكن الوصول إلى مسارات الفروع الأخرى، ولكل فرع أب واحد فقط ولكل أب عدد من الأبناء. ومثال على هذا النوع من النظم ملف العملاء بقاعدة البيانات، فالمفتاح الرئيسي للملف هو العميل والذي يتمثل بكود العميل أو اسمه، وهو بمثابة الجذر أو الأب لسجلات الفروع (الأبناء) والتي يمثلها سجلات الفواتير والتي تمثل بدورها جذراً أو أباً لحقول بيانات المنتجات.

·        نظم ادارة قاعدة البيانات الشبكية:- Network Database Management system

النظم الشبكية هي النظم التي يتم فيها ترتيب سجلات قاعدة البيانات على شكل شبكة بحيث يمكن استخلاص معلومات عن كافة سجلات الشبكة من أي نقطة بها، وهو نظام يسمح بعلاقة متعدد إلى متعدد.

و لاتزال تستخدم قواعد البيانات الشبكية مع نظم ادارة قواعد البيانات لنظم الحاسوب الكبيرة ، تمثل هذه القاعدة نمط علاقات الكثير إلى –كثير بين السجلات ، مثال ذلك علاقات الطلبة المتعددين في المساقات  المختلفة ، او اساتذة متعددين  بمعنى اخر يستطيع المستفيد الدخول إلى عنصر البيانات من خلال اختيار مسار من عدة مسارات وصول البيانات . و من عيوبه انة غير مرن و صعب او معقد من ناحية البرمجة و الصيانة . الا انه يعالج المعلومات بشكل كفوء

·        نظم إدارة قاعدة البيانات العلائقية :  Relational Database Management systems

النظم العلائقية وهي النظم التي يتم فيها ترتيب سجلات قاعدة البيانات على شكل جدول. يتألف من بعدين رئيسين هما الصفوف والأعمدة، تمثل الصفوف سجلات الملف وتمثل الأعمدة مجموعة من الحقول التي تشكل كل سجل.

تقدم الجداول العلائقية تصوراً بسيطاً وفعالاً لقاعدة البيانات وتكون مثل هذه الجداول مفهرسة طبقاً للمفتاح الرئيسي مضافاً إليه مفتاح بديل أو مفاتيح بديلة أخرى، كما يمكنها بسهولة من ان تدمح معلومات  من مختلف المصادر فهي اكثر مرونة من الانواع الاخرى لقواغد البيانات ، وهي من اكثر أنماط قواعد استخداما وانتشارا وبخاصة بعد ظهور حزم نظم ادارة قواعد البيانات مع نظم الحاسوب الشخصي ، الا ان اهم المشاكل التي يواجهها هذا النوع  فهي الصعف في كفاءة المعالحة،حيث ان وقت الاستجابة يمكن ان يكون بطيئا اذا كان هناك عدد كبير من طلبات الوصول إلى البيانات التي يتم اختيارها وطليها واسترجاعها من الجداول .

·        قاعد البيانات الشيئية الموجهة نحو الهدف  Object-Oriented Databases

ان نظم ادارة قواعد البيانات سواء الهرمية او الشبكية قد صممت لبيانات متجانسة يمكن بناءها بسهولة في حقول بيانات محددة سابقة,تنظم في صفوف او جداول ، لكن العديد من التصنيفات المطلوبة اليوم وفي المستقبل تتطلب قواعد بيانات يمكن ان تخزن وتسترد ليس فقط اعداد هيكل وخصائص ولكنها تتطلب قواعد بيانات تتعامل مباشرة مع الوسائط المتعددة ، و إشكال البيانات من نوع جديد مثل صوت ، صورة ، كينونات معقدة .

ان قواعد البيانات الموجه نحو الهدف شائعة لأنها تستطيع إدارة و سائط متعددة كما تستخدم في تطبيقات الشبكة العنكبوتية وهي مفيدة في تخزين أنواع بيانات وهو مايعرف بالجيل الرابع من قواعد البيانات.

تستخدم تطبيقات التجارة و المالية في نظم ادارة قواعد البيانات الموجه نحو الهدف لانها تتطلب نماذج بيانات يجب ان تتغير وتستجيب لظروف الاقتصاد الجديد ،كما يمكن لها ان تخزن انواع متعددة من البيانات اكثر من نظم ادارة قواعد البيانات العلائقية  . و هو يجمع بين قدراتة التخزينية وبين القدرات التخزينية لقاعدة البيانات العلائقية . و اخير نلاحظ ظهور نظم مهجنة علائقية وموجه وهي متوفرة لضم قدرات كلا من قواعد البيانات الموجه نحو الهدف وقواعد البيانات العلائقية .

مراحل تطوير وبناء نظام قاعدة البيانات

لبناء قاعدة بيانات لمؤسسة معينة لابد من تشكيل فريق عمل من مجموعة من المعنيين والمختصين بنظم قواعد البيانات يتولون مهمة انجاز بناء النظام ,حيث يظم الفريق مندوبين عن المستفيدين من النظام مستقبلا واخرين متخصصين في مجالات نمذجة البيانات واعداد التصاميم المناسبة ومختصين في مجا ل البرمجة وتحليل النظم إلى جانب من سيكون مديرا لقاعدة البيانات.

اما المراحل التي تمر بها عملية بناء فهي :

             أ‌-        مرحلة تحديد المتطلبات المعلوماتية

تبدأ هذه المرحلة بدراسة المؤسسة و بيئتها و تحليل النظام الحالي ان و جد و اعداد تقارير الجدوى الاقتصادية والفنية و من ثم :

o       تحديد البيانات التي ستخزن في ملفات القاعدة و تحديد طبيعتها و ماهيتها .

o       وضع معايير لوصف البيانات ( شكلها ، نوعها ، حجمها )

o       تحديد رؤى المستخدمين وحاجتهم من البيانات

o       تحديد متطلبات بناء وتشغيل النظام من اجهزة وبرمجيات وكوادر متخصصة

وينتج عن هذه المرحلة تكوين تصور كامل لدى فريق العمل بهيكلية ومحتوى قاموس البيانات والذي سيحوي بيانات القاعدة .

           ب‌-      مرحلة نمذجة البيانات

وفي هذه المرحلة يتم تكوين تصور منطقي للشكل الذي ستكون عليه البيانات من خلال القيام بما يلي:-

o       تحديد وتعريف العلاقات التي تربط مابين عناصر البيانات.

o       استكمال عملية تحديد رؤى المستخدمين وترتيبها بالشكل المناسب .

o       بناء النموذج المفاهيمي للبيانات للبيانات ( الوصف المنطقي ) وذلك برسم مخطط توضيحي .

o   عرض النموذج على المستفيدين من النظام (المستفيد النهائي )لتقديم مقترحاتهم حول النموذج بما يخدم تحسين وتطوير النموذج المقترح (مراجعة التصميم )

o   عمل خرائط الاستدعاء المنطقي لتحديد التسلسل المنطقي للاجراءات التي يجب ان تتم من اجل انجاز النظام بالكامل .

o       وتنتج عند انتهاء هذه المرحلة بناء ما يسمى بالنموذج المفاهيمي (المنطقي ) .

           ت‌-      مرحلة تصميم قاعدة البيانات

بعد ان يتم الاتفاق على النموذج المقترح لقاعدة البيانات يتم في هذه المرحلة ربط النموذج المقترح باحد نماذج البيانات ( العلائقي ، الشبكي ، الهرمي ) و المباشرة بكتابة الوصف المنطقي و كذلك اعداد البرامج اللازمة لانجاز التصميم و ينتج عن هذه المرحلة التوصل إلى الهيكل النهائي لقاعدة البيانات .

           ث‌-      مرحلة تنفيذ قاعدة البيانات

 و في هذه المرحلة يتم و ضع الهيكل المقترح لقاعدة البيانات موضع التنفيذ بما يؤدي إلى بناء الهيكل الداخلي لقاعدة البيانات بما يضمن تحديد استراتيجيات الخزن و طرق الوصل و الأساليب التي تتبع في استدعاء سجلات البيانات .

           ج‌-       مرحلة مراقبة اداء قاعدة البيانات

بعد وضع قاعدة البيانات موضع التنفيذ لابد من إخضاعها للمراقبة لاكتشاف نقاط الضعف في النموذج المقترح و اجراء التعديلات اللازمة بما يضمن التوصل إلى نظام متكامل و يتولى عملية المراقبة مدير القاعدة.