ما هي قواعد البيانات (Databases) وما أهميتها؟
تخيل أنك في مكتبة ضخمة تبحث عن كتاب تود استعارته، وبدلًا من البحث عن الكتاب على برنامج كمبيوتر لمعرفة ما إذا كان متاحًا أم لا، يذهب أمين المكتبة ويبحث عن الكتاب بين الرفوف، ثم يعود إليك بعد ساعة ليخبرك آسفًا أن الكتاب غير متاح. كم سيكون ذلك محبطًا؟ هكذا سيكون الأمر بدون قواعد البيانات (Databases)، والتي توفر هيكل متناسق ومنظم لتخزين كميات هائلة من البيانات واسترجاعها بسهولة.
قواعد البيانات موجودة في كل شيء رقمي تقريبًا، وهي تمثل البنية التحتية لأي نظام إلكتروني، وتلعب دورًا مهمًا جدًا في عصرنا الحالي، عصر الذكاء الاصطناعي (Artificial intelligence) والبيانات الضخمة (Big Data). نستعرض معك سريعًا في هذا المقال كل ما تريد معرفته عن قواعد البيانات وكذلك أهم مصادر تعلمها.
كل ما تريد معرفته عن قواعد البيانات
ما هي قاعدة البيانات (Database)؟
قاعدة البيانات (Database) هي مجموعة من البيانات المنظمة بطريقة تسهل تخزينها والوصول إليها ومعالجتها وتحليلها، ويتم تخزين تلك البيانات عادةً إلكترونيًا في نظام الكمبيوتر. يُمكن لقواعد البيانات تخزين المعلومات حول الأشخاص أو المنتجات أو الطلبات أو أي شيء آخر، بيانات مثل النصوص والأرقام والصور ومقاطع الفيديو والصوت وغيرهم.
يمكن أن تحتوي قاعدة البيانات على جدول واحد أو أكثر، وهي مثل جداول البيانات (spreadsheets) التي تخزن البيانات في صفوف وأعمدة. حيث يُمثل كل صف سجلًا (record)، وهو وحدة بيانات واحدة، مثل كتاب أو عميل أو منتج، إلخ. ويُمثل كل عمود مجالًا (field)، وهو سمة أو خاصية (attribute) محددة للسجل، مثل العنوان أو الاسم أو السعر وما إلى ذلك.
على سبيل المثال، يمكن أن تحتوي قاعدة بيانات مكتبة على جدول يسمى “الكتب”، والذي يخزن معلومات حول كل كتاب في المكتبة، مثل عنوانه ومؤلفه وفئته والرقم المعياري الدولي للكتاب (International Standard Book Number- ISBN)، إلخ. وكل صف في الجدول هو سجل الكتاب (book record)، وكل عمود هو مجال الكتاب (book field).
تاريخ قواعد البيانات وبعض أنواعها
يعود مفهوم قواعد البيانات إلى ستينيات القرن الماضي (1960 م)، عندما أصبحت أجهزة الكمبيوتر أكثر قوة وقدرة على معالجة كميات كبيرة من البيانات. النوع الأول من قواعد البيانات التي ظهرت هو قاعدة البيانات الهرمية (hierarchical database). على سبيل المثال، يمكن أن تحتوي قاعدة بيانات الهرمية لشركة على سجل للمدير التنفيذي (CEO) يحتوي على سجلات للمديرين الآخرين كعناصر فرعية (children) والتي تحتوي على سجلات للموظفين كعناصر فرعية (children)، وهكذا.
ومع ذلك، كانت لقواعد البيانات الهرمية بعض القيود، مثل صعوبة تمثيل علاقة متعدد إلى متعدد (many-to-many relationships)، حيث يمكن أن يكون للسجل أكثر من عنصر أصلي (Parent) أو فرعي (child). على سبيل المثال، يمكن للموظف أن يعمل في أكثر من قسم في الشركة، أو يمكن أن ينتمي كتاب إلى أكثر من فئة، ولتجاوز هذه القيود، تم تطوير نوع آخر من قواعد البيانات يسمى قاعدة البيانات الشبكية (network database)، والتي تسمح للسجلات أن يكون لها العديد من العناصر الأصلية أو الأباء (parents) والعناصر الفرعية أو الأبناء (children)؛ مما يشكل شبكة معقدة من الاتصالات.
مع مرور الوقت، ظهرت أنواع جديدة من قواعد البيانات لتلبية احتياجات وتحديات عصر البيانات، مثل قاعدة البيانات الارتباطية (relational database)، وقاعدة البيانات الموزعة (distributed database)، وNoSQL databases، وغيرهم.
ما هو نظام إدارة قواعد البيانات (DBMS)؟
نظام إدارة قواعد البيانات (DBMS) هو نظام برمجي (software system) يوفر الأدوات والوظائف لإنشاء قواعد البيانات وإدارتها واستخدامها. ويسمح لك نظام إدارة قواعد البيانات بالتالي:
- تعريف بنية البيانات (data structure) ونمطها (schema)
- إدخال بيانات جديدة وتحديثها وحذفها واستعراضها
- فرض قواعد وشروط على البيانات لضمان جودتها
- الاحتفاظ بنسخ احتياطية واستعادتها
- إدارة المعاملات والتزامن
- تحسين أداء البيانات وكفاءتها
- تأمين وحماية البيانات من الوصول غير المصرح به.
يتوفر العديد من أنظمة إدارة قواعد البيانات في السوق، ولكل منها مزاياها وعيوبها. ومن أشهر أنظمة إدارة قواعد البيانات:
- PostgreSQL: نظام إدارة قواعد بيانات مفتوح المصدر (open-source) ومتعدد المنصات (cross-platform) يعتمد على الكائنات (object-relational DBMS) ، ويدعم مجموعة واسعة من أنواع البيانات والوظائف (functions) والملحقات (extensions). ويُعرف PostgreSQL بموثوقيته (reliability) وتوافقه مع معايير SQL.
- MySQL: نظام إدارة قواعد بيانات مفتوح المصدر ومتعدد المنصات وهو من الـ relational DBMS. يُستخدم على نطاق واسع لتطبيقات الويب والخدمات عبر الإنترنت. ويُعرف MySQL ببساطته وسرعته وقابليته للتطوير (scalability).
- MongoDB: نظام إدارة قواعد بيانات مفتوح المصدر ومتعدد المنصات وموجه نحو المستندات (document-oriented DBMS)، ويخزن البيانات في مستندات تشبه JSON، وهو من الـ NoSQL databases. ويُعرف MongoDB بمرونته وأدائه وقابليته للتطوير.
أشهر المجالات والصناعات التي تستخدم قواعد البيانات
تُستخدم قواعد البيانات في جميع المجالات تقريبًا، حيث إنها تمكن من تخزين ومعالجة وتحليل مجموعات بيانات كبيرة ومتنوعة. وتشمل بعض الأمثلة على تطبيقات قواعد البيانات:
- التجارة الإلكترونية (E-commerce): حيث تُستخدم قواعد البيانات لتخزين وإدارة المعلومات حول المنتجات والعملاء والطلبات والمدفوعات والمراجعات وغيرهم الكثير. كما توفر قواعد البيانات ميزات أخرى كالبحث والتوصيات والتخصيص (personalization) باستخدام الذكاء الإصطناعي.
- وسائل التواصل الاجتماعي (Social media): حيث تُستخدم قواعد البيانات لتخزين وإدارة المعلومات حول المستخدمين والمنشورات والتعليقات والإعجابات والمشاركات والأصدقاء والمتابعين وغيرهم.
- القطاع المالي (Finance): حيث تُستخدم قواعد البيانات لتخزين وإدارة المعلومات حول الحسابات والمعاملات (transactions) والأسهم والسندات والعملات، وتوفر ميزات مثل الخدمات المصرفية عبر الإنترنت (online banking) والتداول (trading) وكشف الاحتيال (fraud detection) وغيرهم الكثير بمساعدة تطبيقات الذكاء الاصطناعي.
أهم وأشهر الوظائف المتعلقة بقواعد البيانات
لا تقتصر أهمية قواعد البيانات على التطبيقات والأنظمة فحسب، بل تمتد إلى الوظائف والمهن أيضًا، فهناك العديد من الوظائف والمهام المرتبطة بقواعد البيانات، وتتطلب مهارات ومسؤوليات مختلفة.
فيما يلي بعض الوظائف والمهام الشائعة المتعلقة بقواعد البيانات:
- مسؤول قاعدة البيانات (DBA): مسؤول عن تثبيت (installation) قواعد البيانات وإعدادها (configuration) وصيانتها وأمنها (security). كما يقوم DBA بمهام مثل النسخ الاحتياطي واستعادة البيانات وضبط الأداء واستكشاف الأخطاء (troubleshooting) وإدارة المستخدمين.
- مطور قاعدة البيانات (Database Developer): مسؤول عن تصميم وتطوير واختبار قواعد البيانات. كما يقوم مطور قاعدة البيانات بمهام مثل نمذجة البيانات (data modeling) وتحسين الاستعلامات (query optimization) والإجراءات المخزنة (stored procedures).
- عالم البيانات (Data Scientist): مسؤول عن استخراج الأفكار والمعرفة من البيانات الموجودة في قواعد البيانات. كما يقوم عالم البيانات بمهام مثل تنظيف البيانات واستكشاف البيانات ونمذجة البيانات والتعلم الآلي والذكاء الاصطناعي.
فوائد تعلم قواعد البيانات وأهم المصادر العربية لتعلمها
يوفر لك تعلم قواعد البيانات العديد من المزايا إذا أتقنتها، أهمها:
- فرص عمل متعددة: تعتبر قواعد البيانات ضرورية في جميع القطاعات والصناعات، مما يخلق فرص عمل واسعة للمتخصصين في هذا المجال.
- مهارات مطلوبة: مع تزايد اعتماد الشركات على البيانات وزيادة عدد المستخدمين للإنترنت، يزاد الطلب على المبرمجين الذين لديهم مهارات قواعد البيانات.
- رواتب عالية: يتقاضى المتخصصون في قواعد البيانات رواتب عالية. وفقًا لموقع Glassdoor، يتقاضى مسؤول قاعدة البيانات (DBA) راتبًا سنويًا يصل إلى 113,000 دولار تقريبًا.
إذا كنت مهتمًا بتعلم قواعد البيانات، فهناك العديد من المصادر المتاحة عبر الإنترنت، ولكن ليس كلها باللغة العربية، لذلك قمنا بإنشاء دورة جديدة بعنوان “مبادئ قواعد البيانات”، وهي الدورة الأولى في مسار تعلم قواعد البيانات من الصفر وحتى الاحتراف، وهي مُصممة للمبتدئين الذين يرغبون في تعلم قواعد البيانات، وبنهايتها سيكون لديك أساس متين ومعرفة قوية بأساسيات قواعد البيانات التي يمكنك تطبيقها على أي مشروع يتضمن بيانات، وستكون مستعدًا أيضًا لإنشاء وتطوير قواعد بيانات باستخدام أنظمة إدارة قواعد بيانات (DBMSs) مختلفة، مثل MySQL وMongoDB في الدورات القادمة.
قاعدة البيانات (Database) هي مجموعة من البيانات المنظمة بطريقة تسهل تخزينها والوصول إليها ومعالجتها وتحليلها، ويتم تخزين تلك البيانات عادةً إلكترونيًا في نظام الكمبيوتر. يُمكن لقواعد البيانات تخزين المعلومات حول الأشخاص أو المنتجات أو الطلبات أو أي شيء آخر، بيانات مثل النصوص والأرقام والصور ومقاطع الفيديو والصوت وغيرهم.
يُمكن تلخيص فوائد قواعد البيانات في التالي:
- التنظيم: تسمح قواعد البيانات بتنظيم البيانات بشكل فعال، مما يسهل العثور عليها واستخدامها.
- الكفاءة: تتيح قواعد البيانات الوصول إلى البيانات بسرعة وسهولة، مما يوفر الوقت والجهد.
- الدقة: تساعد قواعد البيانات على ضمان دقة البيانات، مما يمنع الأخطاء.
- المشاركة: تسمح قواعد البيانات بمشاركة البيانات مع الآخرين بسهولة.
نظام إدارة قواعد البيانات (DBMS) هو نظام برمجي (software system) يوفر الأدوات والوظائف لإنشاء قواعد البيانات وإدارتها واستخدامها. ومن ضمن وظائفه التالي:
- إنشاء قواعد البيانات: تحديد بنية قاعدة البيانات، مثل الجداول والعلاقات بينها.
- تخزين البيانات: تخزين البيانات في قاعدة البيانات بطريقة منظمة وفعالة.
- إدارة البيانات: التحكم في الوصول إلى البيانات وتعديلها وحذفها.
- استرجاع البيانات: استرجاع البيانات من قاعدة البيانات بناءً على طلبات المستخدم.
- حماية البيانات: ضمان أمان البيانات وسلامتها.
- أداء النسخ الاحتياطي: نسخ البيانات احتياطيًا لمنع فقدانها.
قواعد بيانات ارتباطية أو علائقية (Relational) مثل:
- MySQL: قاعدة بيانات مجانية مفتوحة المصدر سهلة الاستخدام ومناسبة للمشاريع الصغيرة.
- Microsoft SQL Server: قاعدة بيانات قوية وآمنة من Microsoft مناسبة للمؤسسات.
- Oracle Database: قاعدة بيانات دقيقة وشاملة تُستخدم في المؤسسات الكبيرة والحكومية.
- PostgreSQL: قاعدة بيانات مفتوحة المصدر مرنة وقابلة للتكيف مع مختلف الاحتياجات.
قواعد بيانات غير علائقية (NoSQL) مثل:
- MongoDB: قاعدة بيانات سريعة لتخزين البيانات غير المنظمة.
- Cassandra: قاعدة بيانات موزعة لتخزين كميات هائلة من البيانات.
- Redis: قاعدة بيانات مفتوحة المصدر لتخزين البيانات المؤقتة (caching).
قواعد بيانات سحابية (Cloud):
- Amazon RDS: خدمة لتشغيل قواعد البيانات العلائقية على سحابةAmazon .
- Microsoft Azure SQL Database: خدمة لتشغيل قواعد البيانات العلائقية على سحابة Microsoft Azure.
- Google Cloud SQL: خدمة لتشغيل قواعد البيانات العلائقية على سحابة Google Cloud .
