מה זה נתונים?

נתונים הם אוסף של יחידת מידע קטנה ומובהקת. ניתן להשתמש בו במגוון צורות כמו טקסט, מספרים, מדיה, בתים וכו'. ניתן לאחסן אותו בפיסות נייר או בזיכרון אלקטרוני וכו'.

מקור המילה 'נתונים' מהמילה 'דאטום' שפירושה 'פרט מידע בודד'. זה ברבים של המילה דאטום.

במחשוב, נתונים הם מידע שניתן לתרגם לצורה לתנועה ועיבוד יעילים. נתונים ניתנים להחלפה.

מה זה מסד נתונים?

א מאגר מידע הוא אוסף מאורגן של נתונים, כך שניתן לגשת אליהם ולנהל אותם בקלות.

אתה יכול לארגן נתונים לטבלאות, שורות, עמודות ולהוסיף אותם לאינדקס כדי להקל על מציאת מידע רלוונטי.

מטפלים במסד נתונים צור מסד נתונים באופן שרק קבוצה אחת של תוכנה מספקת גישה לנתונים לכל המשתמשים.

ה מטרה עיקרית של מסד הנתונים הוא להפעיל כמות גדולה של מידע על ידי אחסון, אחזור וניהול נתונים.

יש הרבה אתרים דינמיים ב-World Wide Web בימינו אשר מטופלים באמצעות מסדי נתונים. למשל דגם שבודק זמינות חדרים במלון. זוהי דוגמה לאתר דינמי המשתמש במסד נתונים.

יש הרבה מאגרי מידע זמינים כמו MySQL, Sybase, Oracle, MongoDB, Informix, PostgreSQL, SQL Server וכו'.

מסדי נתונים מודרניים מנוהלים על ידי מערכת ניהול מסדי הנתונים (DBMS).

SQL או Structured Query Language משמשת להפעלה על הנתונים המאוחסנים במסד נתונים. SQL תלוי באלגברה רלציונית ובחשבון יחסי טופל.

מבנה גלילי משמש להצגת התמונה של מסד נתונים.

אבולוציה של מאגרי מידע

מסד הנתונים השלים יותר מ-50 שנות מסע של התפתחותו ממערכת קבצים שטוחה למערכות יחסים ואובייקטים. זה עבר כמה דורות.

האבולוציה

מבוסס קבצים

1968 הייתה השנה שבה הוצגו מסד נתונים מבוסס קבצים. בבסיסי נתונים מבוססי קבצים, הנתונים נשמרו בקובץ שטוח. למרות שלקבצים יש יתרונות רבים, ישנן מספר מגבלות.

אחד היתרונות העיקריים הוא שלמערכת הקבצים יש שיטות גישה שונות, למשל, רצף, אינדקס ואקראי.

זה דורש תכנות נרחב בשפת דור שלישי כמו COBOL, BASIC.

מודל נתונים היררכי

1968-1980 היה עידן המאגר ההיררכי. מודל מסד הנתונים ההיררכי הבולט היה ה-DBMS הראשון של יבמ. זה נקרא IMS (מערכת ניהול מידע).

במודל זה, קבצים קשורים באופן הורה/ילד.

התרשים שלהלן מייצג מודל נתונים היררכי. עיגול קטן מייצג אובייקטים.

כמו מערכת קבצים, גם למודל הזה היו כמה מגבלות כמו יישום מורכב, חוסר עצמאות מבנית, לא יכול בקלות להתמודד עם מערכת יחסים של רבים-רבים וכו'.

מודל נתוני רשת

צ'רלס בכמן פיתח את ה-DBMS הראשון בהוניוול בשם Integrated Data Store (IDS). הוא פותח בתחילת שנות ה-60, אך הוא עבר סטנדרטיזציה ב-1971 על ידי קבוצת CODASYL (ועידה על שפות מערכות מידע).

במודל זה, קבצים קשורים כבעלים וחברים, כמו למודל הרשת הנפוץ.

מודל נתוני הרשת זיהה את הרכיבים הבאים:

• סכימת רשת (ארגון מסד נתונים)
• תת סכימה (תצוגות של מסד נתונים לכל משתמש)
• שפת ניהול נתונים (פרוצדורלית)

למודל הזה היו גם כמה מגבלות כמו מורכבות המערכת וקשה לתכנון ולתחזוקה.

מאגר נתונים יחסי

1970 - היום: זה העידן של מסדי נתונים יחסיים וניהול מסדי נתונים. בשנת 1970, המודל היחסי הוצע על ידי E.F. Codd.

למודל מסד נתונים יחסי יש שתי מינוחים עיקריים הנקראים מופע וסכימה.

המופע הוא טבלה עם שורות או עמודות

סכימה מציינת את המבנה כמו שם היחס, סוג כל עמודה ושם.

מודל זה משתמש במושג מתמטי כלשהו כמו תורת הקבוצות ולוגיקת פרדיקטים.

יישום מסד הנתונים הראשון באינטרנט נוצר בשנת 1995.

במהלך עידן מסד הנתונים היחסי, הוצגו מודלים רבים נוספים כמו מודל מונחה עצמים, מודל יחסי אובייקט וכו'.

מסד נתונים בענן

מסד נתונים בענן מאפשר לך לאחסן, לנהל ולאחזר את הנתונים המובנים והבלתי מובנים שלהם באמצעות פלטפורמת ענן. נתונים אלה נגישים דרך האינטרנט. מסדי נתונים בענן נקראים גם מסד נתונים כשירות (DBaaS) מכיוון שהם מוצעים כשירות מנוהל.

כמה אפשרויות הענן הטובות ביותר הן:

• AWS (שירותי אינטרנט של אמזון)
• מחשוב פתית שלג
• שירותי הענן של Oracle Database
• שרת Microsoft SQL
• מפתח ענן של גוגל

היתרונות של מסד נתונים בענן

עלויות נמוכות יותר

בדרך כלל, ספק החברה לא צריך להשקיע במאגרי מידע. זה יכול לתחזק ולתמוך במרכז נתונים אחד או יותר.

אוטומטי

מסדי נתונים בענן מועשרים במגוון תהליכים אוטומטיים כגון שחזור, כשל ושינוי קנה מידה אוטומטי.

נגישות מוגברת

אתה יכול לגשת למסד הנתונים מבוסס הענן שלך מכל מקום ובכל זמן. כל מה שאתה צריך זה רק חיבור לאינטרנט.

מסד נתונים של NoSQL

מסד נתונים NoSQL הוא גישה לתכנון מסדי נתונים כאלה שיכולים להכיל מגוון רחב של מודלים של נתונים. NoSQL מייצג 'לא רק SQL'. זוהי אלטרנטיבה לבסיסי נתונים יחסיים מסורתיים שבהם נתונים ממוקמים בטבלאות, וסכימת הנתונים מתוכננת בצורה מושלמת לפני בניית מסד הנתונים.

מסדי נתונים של NoSQL שימושיים עבור קבוצה גדולה של נתונים מבוזרים.

כמה דוגמאות למערכת מסד נתונים NoSQL עם הקטגוריה שלהן הן:

• MongoDB, CouchDB, Cloudant (מבוסס מסמכים)
• Memcached, Redis, Coherence (חנות מפתח-ערך)
• HBase, Big Table, צבירה (לוּחִי)

יתרון של NoSQL

מדרגיות גבוהה

NoSQL יכול להתמודד עם כמות נרחבת של נתונים בגלל מדרגיות. אם הנתונים גדלים, מסד הנתונים של NoSQL מגדיל אותו כדי לטפל בנתונים האלה בצורה יעילה.

זמינות גבוהה

איך לשדרג ג'אווה

NoSQL תומך בשכפול אוטומטי. השכפול האוטומטי הופך אותו לזמין ביותר מכיוון שבמקרה של כשל, הנתונים משכפלים את עצמם למצב העקבי הקודם.

חסרון של NoSQL

קוד פתוח

NoSQL הוא מסד נתונים בקוד פתוח, כך שעדיין אין תקן אמין עבור NoSQL.

אתגר ניהולי

ניהול נתונים ב-NoSQL הוא הרבה יותר מסובך ממסדי נתונים יחסיים. זה מאוד מאתגר להתקנה ואפילו יותר קדחתני לניהול יומיומי.

GUI אינו זמין

כלי GUI עבור מסד נתונים NoSQL אינם זמינים בקלות בשוק.

גיבוי

גיבוי הוא נקודת תורפה מצוינת עבור מסדי נתונים של NoSQL. לכמה מסדי נתונים, כמו MongoDB, אין גישות חזקות לגיבוי נתונים.

מסדי הנתונים מונחה עצמים

מסדי הנתונים מונחה עצמים מכילים נתונים בצורה של אובייקט ומחלקות. אובייקטים הם הישות בעולם האמיתי, וטיפוסים הם אוסף האובייקטים. מסד נתונים מונחה עצמים הוא שילוב של תכונות מודל יחסי עם עקרונות מונחה עצמים. זהו יישום חלופי לזה של המודל ההתייחסותי.

מסדי נתונים מונחה עצמים מחזיקים את הכללים של תכנות מונחה עצמים. מערכת ניהול מסד נתונים מונחה עצמים היא יישום היברידי.

מודל מסד הנתונים מונחה עצמים מכיל את המאפיינים הבאים.

מאפייני תכנות מונחה עצמים

• חפצים
• שיעורים
• יְרוּשָׁה
• רב צורתיות
• כימוס

מאפייני מסד נתונים יחסיים

• אָטוֹמִיוּת
• עֲקֵבִיוּת
• יושרה
• עֲמִידוּת
• במקביל
• עיבוד שאילתות

מסדי נתונים של גרפים

מסד נתונים גרפים הוא מסד נתונים NoSQL. זהו ייצוג גרפי של נתונים. הוא מכיל צמתים וקצוות. צומת מייצג ישות, וכל קצה מייצג קשר בין שני קצוות. כל צומת במסד נתונים גרפים מייצג מזהה ייחודי.

מסדי נתונים של גרפים מועילים לחיפוש הקשר בין נתונים מכיוון שהם מדגישים את הקשר בין נתונים רלוונטיים.

מסדי נתונים של גרפים שימושיים מאוד כאשר מסד הנתונים מכיל קשר מורכב וסכימה דינמית.

הוא משמש בעיקר ב ניהול שרשרת הספקה , זיהוי המקור של טלפוניה IP .

DBMS (מערכת ניהול בסיסי נתונים)

מערכת ניהול מסדי נתונים היא תוכנה המשמשת לאחסון ואחזור מסד הנתונים. לדוגמה, Oracle, MySQL וכו'; אלה כמה כלי DBMS פופולריים.

• DBMS מספק את הממשק לביצוע הפעולות השונות כמו יצירה, מחיקה, שינוי וכו'.
• DBMS מאפשר למשתמש ליצור את מסדי הנתונים שלו לפי דרישתו.
• DBMS מקבל את הבקשה מהאפליקציה ומספק נתונים ספציפיים דרך מערכת ההפעלה.
• DBMS מכיל את קבוצת התוכניות הפועלת על פי הוראת המשתמש.
• זה מספק אבטחה למסד הנתונים.

היתרון של DBMS

שולט על יתירות

הוא מאחסן את כל הנתונים בקובץ מסד נתונים בודד, כך שהוא יכול לשלוט על יתירות הנתונים.

שיתוף מידע

משתמש מורשה יכול לשתף את הנתונים בין מספר משתמשים.

גיבוי

הוא מספק גיבוי ושחזור מערכת משנה. מערכת שחזור זו יוצרת נתונים אוטומטיים מכשל במערכת ומשחזרת נתונים במידת הצורך.

ממשקי משתמש מרובים

הוא מספק סוג אחר של ממשקי משתמש כמו GUI, ממשקי יישומים.

חסרון של DBMS

גודל

הוא תופס שטח דיסק גדול וזיכרון גדול כדי לפעול ביעילות.

עֲלוּת

DBMS דורש מעבד נתונים מהיר וזיכרון גדול יותר כדי להפעיל תוכנת DBMS, ולכן זה יקר.

מוּרכָּבוּת

DBMS יוצר מורכבות ודרישות נוספות.

RDBMS (מערכת לניהול מסדי נתונים יחסי)

המילה RDBMS מכונה 'מערכת ניהול מסדי נתונים יחסיים'. הוא מיוצג כטבלה המכילה שורות ועמודות.

RDBMS מבוסס על המודל Relational; הוא הוצג על ידי E. F. Codd.

מסד נתונים יחסי מכיל את הרכיבים הבאים:

• שולחן
• הקלטה / Tuple
• שם שדה/עמודה/תכונה
• למשל
• סכֵימָה
• מפתחות

RDBMS הוא DBMS טבלאי ששומר על האבטחה, השלמות, הדיוק והעקביות של הנתונים.