نظـم قواعد البيانات PDF
Document Details
Uploaded by Deleted User
Tags
Summary
This document is a presentation on database systems, covering introductory topics including the differences between data and information, the evolution of databases from file systems, and the limitations of file management systems. It also introduces database management systems (DBMS).
Full Transcript
قواعد معطيات1 DataBase1 المحاضرة األولى نظم قواعد البيانات DataBase Systems 2 أهداف تعليمية: تهدف هذه المحاضرة إلى: .1تحديد الفرق بين الب...
قواعد معطيات1 DataBase1 المحاضرة األولى نظم قواعد البيانات DataBase Systems 2 أهداف تعليمية: تهدف هذه المحاضرة إلى: .1تحديد الفرق بين البيانات والمعلومات. .2التعرف على ماهية قواعد البيانات ومدى أهميتها في صناعة القرار. .3التعرف على كيفية تطور قواعد البيانات من نظم الملفات. .4التعرف على عيوب نظم إدارة الملفات. .5مدى االختالف بين قواعد البيانات ونظم إدارة الملفات. .6التعرف على نظم إدارة قواعد البيانات .DBMS 3 مقدمة: -شكلت البيانات جزءاً رئيسياً من التطور العلمي والتقني إلدارة أعمال المؤسسات ،حيث أصبحت هذه التكنولوجيا أحد األوجه الرئيسية لتطور البرمجيات في السنوات األخيرة. -اعتمدت األعمال على قواعد البيانات الستخالص المعلومات الضرورية المساعدة في اتخاذ القرار ،وقد اقتضى ذلك االهتمام بالدقة واألمانة والترتيب والشكل المناسب الذي تظهر به المعلومات لصاحب القرار. نعرف: -نميز مما سبق بين البيانات Dataوالمعلومات ،Informationحيث ّ 4 مقدمة: البيانات :حقائق مجردة ذات معنى من نصوص ،بيانيات ،صور ،وفيديو..... ويبين الشكل التالي مجموعة من البيانات التي يصعب اتخاذ قرار بناءً عليها: 5 مقدمة: المعلومات :بيانات معالجة لتصبح مفيدة في اتخاذ القرار. يبين الشكل التالي مجموعة من المعلومات المفيدة ألصحاب القرار: 6 تعاريف عامة: قاعدة البيانات :Databaseهي مجموعة من البيانات المنظمة والمترابطة والمخزنة بطريقة نموذجية ودون تكرار والمتصلة مع بعضها وفق عالقات متبادلة ،تتميز بسهولة الولوج accessingوالتعديل بحسب الحاجة. محرف :Characterالوحدة الرئيسية للبيانات ويمكن أن تكون حرف أو رقم أو رمز خاص. حقل :Fieldمحرف أو مجموعة من المحارف التي يمكن أن تحدد معنى ما. سجل :Recordحقل أو مجموعة من الحقول المترابطة منطقياً التي تصف شيئاً ما، كالبيانات العامة لشخص ما. ملف :Fileمجموعة من السجالت المترابطة مع بعضها ،كطالب مدرسة ما. 7 تعاريف عامة: يوضح الشكل التالي بيانات خاصة بزبائن شركة (وهو الملف) ،حيث تمتلك الشركة ثالثة زبائن ( A, B, Cوهم السجالت) ،كما يمتلك كل زبون معلومات خاصة به كاالسم (وهي الحقول). 8 نظم الملفات الورقية: -تعتبر نظم الملفات الورقية أحد األشكال األولى غير المحوسبة Non Computerized لقواعد البيانات. -حيث تتألف من مجموعة من الملفات المرتبة والبسيطة التي تحفظ في خزائن ويقوم أحد األشخاص بتنظيمها وترتيبها وفقاً لمعايير مختلفة. -وقد كانت هذه الطريقة كافية عندما كانت كمية البيانات صغيرة نسبياً وال تحتاج إلى تقارير كثيرة. -ولكن مع نمو حجم الملفات وارتفاع وتيرة عمليات البحث بينها أصبحت هذه النظم غير مفيدة. 9 نظم الملفات البسيطة :Flat-File -يعتبر تخزين البيانات أحد األهداف الرئيسية للحواسيب.ولعل نظام تخزين الملفات هو من المحاوالت األولى لحوسبة نظم الملفات الورقية التي كانت تستخدم قبل ظهور الحواسيب. -يتألف نظام الملفات البسيطة من مجموعة من التطبيقات البرمجية التي تقوم بالتعامل مع بيانات موجودة في ملفات مختلفة على نظام التشغيل. -تحتوي هذه الملفات على البيانات بشكل أسطر من النصوص حيث تفصل بين القيم المختلفة فواصل أو أحرف TABأو ما شابه. يوضح الشكل التالي مثاالً على ملف بسيط يحوي معلومات خاصة بطالب مدرسة. 1 نظم الملفات البسيطة :Flat-File 0 كما يوضح الشكل التالي مثاالً على نظام ملفات بسيط يتألف من ملفين األول خاص ببيانات الزبائن والثاني ببيانات التأجير.ونالحظ أن كل ملف يملك تطبيق مكتوب بإحدى لغات البرمجة من الجيل الثالث أو الرابع ،مهمته التعامل مع هذا الملف من حيث الكتابة، القراءة ،التعديل ،والحذف. 1 مساوئ نظم الملفات البسيطة: 1 .1تكرار البيانات :Data redundancyوجود نسخ من نفس البيانات في عدة ملفات أو في نفس الملف. -تعتبر من أكبر المشاكل في نظم الملفات البسيطة حيث تسبب المزيد من حجم التخزين غير الضروري ،والمزيد من الجهد الالزم لإلدخال والتعديل حيث يجب إدخال وتعديل البيانات في أكثر من مكان. -يؤدي تكرار البيانات إلى احتمال مشكلة أكبر عندما يتم تعديل نسخ البيانات في بعض األمكنة وإهمال تعديلها في أخرى ،مما يؤدي إلى ظهور ما يدعى بالبيانات الشاذة ،وبالتالي تصبح البيانات غير متوافقة .Inconsistent Data 1 مساوئ نظم الملفات البسيطة: 2 .1تكرار البيانات Data redundancy 1 مساوئ نظم الملفات البسيطة: 3 .2فصل البيانات :Separation of Dataإن الوصول إلى البيانات المترابطة منطقياً يصبح أكثر صعوبة عندما تكون البيانات موجودة في أكثر من ملف ،والسيما عند ازدياد عدد الملفات حيث يجب أن يقوم التطبيق بضمان تزامن الولوج إلى الملفات المختلفة من أجل ضمان صحة المعلومة. .3تبعية البيانات :Data Dependencyتعرف بنية البيانات في الملفات البسيطة ضمن رماز التطبيقات المتصلة بها ،فتصبح البيانات وبنيتها Structureمعتمدة على التطبيقات. مما يجعل أي تعديل مطلوب على هذه البنية صعباً ومعقداً للغاية.وينعدم بالتالي أي تنسيق بين التطبيقات ،وأي تحكم مركزي .Central Control 1 مساوئ نظم الملفات البسيطة: 4 .4عدم مرونة التطبيق :إن استخدام البرمجة بواسطة لغات الجيل الثالث للعمل على ترتيب وتطوير نظام الملفات يظهر بعض المشاكل ،حيث أنه من الصعب أحياناً استخدام االستعالمات اللحظية في هذا النوع من اللغات ،فبذلك ال يكون من الممكن طلب تقارير جديدة والحصول عليها بسرعة ،مما يعني أنه يجب كتابة برامج لتصميم تقارير جديدة، وهو أمر مكلف ويستهلك زمناً كبيراً.وكذلك األمر بالنسبة لعمليات تعديل بنية الملف التي تزداد صعوبة. 1 مساوئ نظم الملفات البسيطة: 5 كما أن إجراء تعديل على بنية ملف يستدعي إجراء تعديل على كل البرمجيات التي تستخدم هذا الملف ،أما عند إجراء تعديالت على الملف فستظهر الحاجة إلى صرف المزيد من الوقت والجهد من أجل تفحص البرنامج بحثاً عن األخطاء التي يمكن أن تظهر نتيجة البرمجة المعقدة المستخدمة.وبسبب البرمجة المعقدة قد يكون في بعض األحيان من المتعذر برمجة معايير األمان فيعمد محللو النظام إلى تجاهل هذه المعايير بهدف تشغيل النظام بدون أخطاء. 1 قواعد البيانات ونظم الملفات: 6 يتبين لنا مما سبق بأنه على الرغم من أن نظم الملفات البسيطة شكلت تطوراً مهماً للتخلص من األنظمة الورقية إال أنها تعاني من مشاكل كثيرة. وقد كان الحل باالستغناء عن الملفات البسيطة وتخزين البيانات بصيغة مترابطة منطقياً في وعاء مركزي وحيد Single repositoryأو ما سمي بقاعدة البيانات .Database اقتضت هذه العملية وجود مجموعة من البرمجيات التي تؤمن تخزين وإدارة البيانات والتي تدعى نظام إدارة قواعد البيانات Database Management Systemواختصاراً ،DBMSويسمح هذا النظام بتعريف وإنشاء قواعد البيانات والتحكم بها. 1 قواعد البيانات ونظم الملفات: 7 أنواع قواعد البيانات: -يمكن تصنيف قواعد البيانات تبعاً لمعايير مختلفة ،فقد تُصنف أحياناً تبعاً لعدد مستخدميها ،فنجد بعضها يستخدمه شخص واحد ،فيما يتشارك عدة أشخاص على استخدام بعضها اآلخر. -وقد تُصنف أيضاً تبعاً لموضع وصيغة تخزين البيانات ،فقد تكون مركزية ،وفيها تخزن البيانات في موقع واحد ويسمح لكل المستخدمين بالوصول إليه ،وقد تكون موزعة ،وفي هذه الحالة يتم تخزين البيانات على وحدات تخزين مختلفة ومتباعدة جغرافياً أحياناً. 1 قواعد البيانات ونظم الملفات: 8 أنواع قواعد البيانات: -كما يمكن تصنيف قواعد البيانات تبعاً لبيئة العمل ،فنجد لدينا نسخة سطح المكتب وهي تدعم مستخدم واحد وتعمل على سطح المكتب ،أما نسخة مجموعة العمل فتعمل مع عدة مستخدمين وهي تعمل على شبكات صغيرة ،أما نسخة إصدار الشركات فهي تدعم عدداً أكبر من المستخدمين و قد تشمل كل موظفي الشركة. 1 قواعد البيانات ونظم الملفات: 9 ماهي إدارة نظام إدارة قاعدة البيانات؟: -هي عبارة عن مجموعة البرامج التي تدير وتتحكم بعملية تخزين واسترجاع البيانات. -وتوفر كذلك إمكانية قيام عدد كبير من المستخدمين من الوصول والتعامل مع البيانات. -وينظر إليها كذلك على أنها حلقة الوصل بين المستخدمين وقاعدة البيانات ،بحيث تقوم باستقبال طلبات المستخدمين ومن ثم نقلها إلى قاعدة البيانات وتنفيذ البرامج الالزمة لتنفيذ هذه المتطلبات ومن ثم تزويد المستخدم بالنتائج المطلوبة. 2 قواعد البيانات ونظم الملفات: 0 إن الهدف األساسي لنظم إدارة قواعد المعطيات هو توفير محيط عمل مالئم وفعال يمكّن من تخزين ص ِّ ّممت هذه النظم إلدارة كميات ضخمة من المعطيات ضمن قاعدة المعطيات واسترجاعها الحقاً.وقد ُ المعطيات 2 قواعد البيانات ونظم الملفات: 1 بيئة نظام قواعد البيانات: أوالً :العتاد ،وهو األجهزة الفيزيائية التي قد تكون الحاسب والطرفيات المتعلقة به والتي تتحكم بالمدخالت والمخرجات ،وقد تكون تجهيزات الشبكة التي تربط األجهزة بعضها ببعض ،وقد تكون ببساطة أجهزة الصندوق في نقاط البيع. ثانياً :البرمجيات ،ويُقصد بها أنظمة التشغيل وبرمجيات أنظمة إدارة قواعد البيانات والبرمجيات التطبيقية. ثالثاً :األشخاص ،وهم المسؤولون عن إدارة القواعد أو صيانتها أو كتابتها أو تحليلها أو استخدامها. 2 قواعد البيانات ونظم الملفات: 2 رابعاً :اإلجرائيات التي تتحكم بعمل النظام. خامساً :البيانات ،وهي الحقائق المجردة التي تخزن في قاعدة البيانات والتي يتم استخدامها في صناعة القرار. 2 قواعد البيانات ونظم الملفات: 3 2 قواعد البيانات ونظم الملفات: 4 أهمية تصميم قواعد البيانات :قبل العمل على قواعد البيانات يجب االنتباه إلى ضرورة تصميم قواعد البيانات بعناية ،إذ يرتبط هذا التصميم باالستخدامات المتوقعة لقاعدة البيانات مما يعطي المصمم إمكانية التنبؤ بالبيانات التي سيتم االحتياج إليها ،وهو يحدد كيفية ترتيب قواعد البيانات ،فلكل حالة هنالك شكل خاص لها ،كما يساعد التحليل المسبق لقواعد البيانات على تجنب البيانات المكررة التي تزيد من حجم قاعدة البيانات دون أية فائدة.وقد يؤدي التصميم السيئ لقواعد البيانات إلى إنتاج معلومات خاطئة تضر بمصالح المؤسسة. 2 نظام إدارة قواعد البيانات :DBMS 5 -تتوفر عالمياً أنواع مختلفة من أنظمة إدارة قواعد البيانات ،منها: Oracle, SQL server, Ingres, ………. -وتتمتع بخصائص مشتركة منها: ▪ تدعم أنظمة إدارة قواعد البيانات لغة محددة للتعامل مع البيانات (مثال لغة االستعالمات المهيكلة )SQL ▪ تسمح أنظمة إدارة قواعد البيانات للمستخدمين بالقيام بجميع العمليات على البيانات من إحضار وإضافة وتعديل وحذف. ▪ تؤمن أنظمة إدارة قواعد البيانات: ❑ نظام أمان .Security ❑ نظام تكامل البيانات .Integrity 2 نظام إدارة قواعد البيانات :DBMS 6 ❑ نظام تزامن Concurrencyلمعالجة الولوج المشترك المتزامن ألكثر من مستخدم. ❑ نظام نسخ احتياطي واسترجاع البيانات عند حدوث مشكلة في النظام Backup & Recovery. ❑ قاموس البيانات Data Dictionaryالذي يحتوي على توصيف وتعريف البيانات والعالقات بينها. 2 نظام إدارة قواعد البيانات -DBMSالمحاسن: 7 ▪ إدارة تكرار البيانات :تؤمن آليات تضمن التعديل المتزامن للبيانات المتكررة في حال وجودها. ▪ توافق البيانات .Consistency ▪ تشارك البيانات .Sharing ▪ زيادة تكامل البيانات :Integrityتؤمن آليات لتعريف البيانات المشتركة. ▪ زيادة أمان البيانات .Security ▪ التقيد بالمعايير :Standardsحيث أصبح باإلمكان كتابة لغة معيارية للولوج للبيانات .SQL 2 نظام إدارة قواعد البيانات -DBMSالمساوئ: 8 ▪ التعقيد :Complexityيصبح DBMSمعقد للتعلم واالستخدام وذلك بزيادة الخدمات التي يؤديها. ▪ الحجم :Sizeيتطلب DBMSحجم تخزين كبير وكيان صلب ذو إمكانيات فنية عالية. DBMSذو تكلفة عالية وال سيما مع الكيان الصلب ▪ التكلفة :Costيعتبر المطلوب لتشغيله. 2 توابع أنظمة إدارة قواعد البيانات : 9 توفر نظم إدارة قواعد البيانات مجموعة متنوعة من التوابع المسبقة التعريف ،وهي توابع تستخدم لضبط عمل قواعد البيانات وضمان ترابط البيانات مع بعضها البعض ،وهي تتألف من: .1قاموس أو دليل إدارة البيانات حيث يتم فيه تعريف عناصر البيانات والعالقات بينها. .2توابع إدارة تخزين البيانات وهي تسمح بتخزين البيانات ونماذج إدخالها إلى جانب التقارير والتعاريف. .3توابع نقل وعرض البيانات وهي تترجم الطلبات المنطقية إلى أوامر لتقوم بالتحديد الفيزيائي للبيانات المطلوبة من قبل المستخدم لتتم إعادتها إليه. 3 توابع أنظمة إدارة قواعد البيانات : 0 .4توابع إدارة األمان ،وهي تحدد درجة صالحيات كل مستخدم ويتم فيها تحديد القواعد التي تضبط جميع العمليات والمستخدمين ضمن قاعدة البيانات وخصوصاً في القواعد المتعددة المستخدمين. .5توابع إدارة الوصول التي تنشئ بنى تسمح لعدة مستخدمين بالوصول إلى البيانات حسب الصالحيات الممنوحة لهم.توابع إدارة النسخ االحتياطي واسترجاع البيانات، وهي توفر إجرائيات للنسخ االحتياطي وإرجاع البيانات وذلك لضمان أمان البيانات ومصداقيتها. .6إدارة مصداقية البيانات وهي تعطي قواعد للتحقق من مصداقية البيانات لمنع ظهور المشاكل وكذلك للحد من تكرار البيانات المكررة وزيادة ترابط البيانات. 3 توابع أنظمة إدارة قواعد البيانات : 1 .7توفر لغات الوصول لقواعد البيانات والواجهات البرمجية التطبيقية لغات استعالمية للوصول إلى البيانات واالستعالم عنها. .8واجهات التخاطب مع قواعد البيانات التي تسمح باستقبال الطلبات من طرفيات أخرى ضمن الشبكات الحاسوبية والعمل على إنتاج تقرير يتناسب مع الطلب المطروح. سيتم التعرف على هذه التوابع بشكل تفصيلي وكيفية التعامل معها الحقاً 3 عدم الحاجة لنظام إدارة قواعد البيانات: 2 متى اليكون لدينا حاجة الستخدام نظام إدارة قواعد البيانات واالكتفاء باستخدام نظام إدارة الملفات؟ .1عندما يكون التطبيق :Single userأي اليوجد فيه تشاركية وبالتالي الداعي لتحميل أمور لسنا بحاجة إليها طالما أن نظام إدارة الملفات يخدمنا دون حدوث أية مشاكل. .2عندما يكون التطبيق :in real time systemأي أننا نريد التطبيق بالزمن الحقيقي أو بشكل أوضح نريده على درجة عالية من السرعة ولذلك النستخدم لغة عالية المستوى وإنما نستخدم لغة اآللة ألنها أسرع.