بخشی از مقاله
مقایسه سه مدل پایگاه داده رابطهای، شیگرا و زمانی
خلاصه
در این مقاله، مقایسه بین سه مدل پایگاه داده زمانی، پایگاه داده رابطه ای و پایگاه داده شی گرا صورت می گیرد. در ابتدا تعریف کلی از پایگاه داده ارائه می شود و در ادامه تعریفی از سه مدل و همچنین بررسی از نظر پیشینه ، سیستم مدیریت پایگاه داده ، انواع و غیره پرداخته می شود .در انتها این سه مدل را از لحاظ مزایا ، معایب ، کاربرد ها با هم مقایسه خواهیم کرد . این تحقیق به محققین در جهت انتحاب مدل پایگاهی مناسب با توجه به نوع کاربرد کمک خواهد کرد.
3کلمات کلیدی: پایگاه داده زمانی ، پایگاه داده رابطه ای ، پایگاه داده شی گرا، مدیریت پایگاه داده
-1 مقدمه
در دو دهه قبل توانایی های فنی بشر برای تولید و جمع آوری داده ها به سرعت افزایش یافته است.بطور کلی استفاده همگانی از وب و اینترنت ما را مواجه با حجم زیادی از داده و اطلاعات می کند. این رشد انفجاری در داده های ذخیره شده، نیاز مبرم وجود تکنولوژی های جدید و ابزارهای خودکاری را ایجاد کرده که به انسان یاری رسانند تا این حجم زیاد داده را به اطلاعات و دانش تبدیل کند. داده کاوی به عنوان یک راه حل برای این مسائل مطرح می باشد. داده کاوی را می توان عمل استخراج اطلاعات پنهان در یک پایگاه داده ی بزرگ تعریف کرد.[ 1]
پایگاه داده مجموعه از داده های ساخت یافته است . بنابراین، شاخص کارت، کاتالوگ چاپ شده از آثار باستانی باستان شناسی و دایرکتوری تلفن همه نمونه هایی از پایگاه داده می باشد. پایگاه داده ممکن است روی یک کامپیوتر ذخیره شود وبا استفاده از یک برنامه مورد استفاده قرار بگیرد.[7]
مدیریت پایگاه داده از یک برنامه کامپیوتری تخصصی به تکامل جز اصلی یک محیط محاسبات مدرن و در نتیجه ، دانش درباره سیستم های پایگاه داده تبدیل شده است . یک سیستم مدیریت پایگاه داده مجموعه ای از داده های بهم مرتبط و مجموعه ای از داده ها ( که مثل یک داده ارجاع داده شده ) شامل اطلاعات مربوط یک سازمانی که کار گروهی از کارهای مربوط به سایر نقاط جهان را انجام می دهد .[1] هدف اولیه سیستم مدیریت پایگاه داده این است که یک روش برای ذخیره سازی و بازیابی اطلاعات پایگاه داده که راحت و کارآمد است تهیه می کند.
مدل رابطه ای در سال 1970 ارائه شد.او مدل های موجود را مورد انتقاد قرار میداد. برای مدتی نسبتا طولانی این مدل در مجامع علمی مورد تایید بود. در جریان سال 1980 پژوهش بر روی مدل توزیع شده و ماشین های دادگانی متمرکز شد، اما تاثیر کمی بر بازار گذاشت. در سال 1990 توجهات به طرف مدل شی گرا جلب شد. این مدل جهت کنترل دادههای مرکب لازم بود و به سادگی بر روی پایگاه دادههای خاص، مهندسی داده(شامل مهندسی نرم افزار منابع) و دادههای چند رسانهای کار میکرد.در سال 2000 نوآوری تازهای رخ داد و دادگان اکسامال به وجود آمد. هدف این مدل از بین بردن تفاوت بین مستندات و داده ها است و کمک میکند که منابع اطلاعاتی چه ساخت یافته باشند یا نه در کنار هم قرار گیرند.[1]
ادامه این مقاله شامل بخشهای متفاوتی است. در بخش دوم بررسی سه مدل صورت میگیرد. در بخش سوم این سه مدل را با هم مقایسه می-کنیم و در بخش آخر نتیجه این مقاله را ارائه میدهیم.
-2 بررسی سه مدل
در اینجا ما به بررسی سه مدل پایگاه داده و معرفی هر کدام از موارد می پردازیم. با توجه به تعاریف میتوان به راحتی سه روش را با هم مقایسه کرد.
1-2 مدل رابطه ای
در این قسمت مدل رابطه ای را به اختصار معرفی خواهیم کرد. با توجه به تعاریف میتوان این روش را مورد بررسی قرار داد.پایگاه داده رابطه ای به آن دسته از پایگاه داده گفته می شود که یر اساس مدل رابطه ای طراحی و ایجاد شده باشند. مدل رابطهای در سال 1970 توسط ادگار کاد مطرح شد. این مدل دارای ساختار دادهای با انتزاع قوی بوده واساساً ساختار دادهای در آن بر اساس یک مفهوم ریاضی بنام رابطه استوار است. در اینجا لازم است به این نکته توجه شود که مفهوم رابطه با مفهوم ریاضی آن تاحدودی متفاوت است.[1]
یک سیستم مدیریت پایگاه داده رابطه ای سیستمی است که داده را طبق مدل رابطه ای مدیریت می کند. سیستم مدیریت پایگاه داده رابظه ای معمول ترین نوع سیستم های مدیریتی پایگاه داده امروزی هستند.
برای طراحی پایگاه دادهها در سطح انتزاعی پایین تر از سطح مدل سازی، به یک ساختار دادهای از یک مدل دادهای نیاز است واساساً همین مدل دادهای تامین کننده محیط انتزاعی است. در پایگاه داده رابطهای بالاخص در محیط انتزاعی مورد استفاده کاربر، رابطه نمایشی جدولی دارد واساساً پایگاه داده رابطهای مجموعهای است از تعدادی نوع جدول. مفاهیم ساختار جدولی عبارتند از: سطر، جدول و ستون
هر جدول از نظر محتوای دادهای مجموعهای است از نمونههای متمایز از انواع سطرها و هر سطر نیز مجموعهای از مقادیر است که هر کدام از یک مجموعه برگرفته شدهاند. به هر یک از عناصر سطر یک ستون گویند. لازم به ذکر است که در ساختار جدولی، تنها عنصر ساختاری اساسی همین مفهوم نوع جدول است. [4]
رابطه به عنوان تنها عنصر ساختاری اصلی در مدل رابطهای برای نمایش انواع موجودیتها و انواع ارتباطات بکار میرود. در واقع در مدل رابطهای هم نوع موجودیت و هم نوع ارتباط با مفهوم رابطه نمایش داده میشوند و در نتیجه هم نمونه موجودیت و هم نمونه ارتباط با مفهوم تاپل نشان داده میشوند. رابطه دارای چهار ویژگی زیر میباشد:
.رابطه تاپل تکراری ندارد، زیرا بدنه رابطه مجموعهاست و مجموعه نمیتواند عنصر تکراری داشته باشد.
.تاپلها نظم ندارند زیرا بدنه رابطه مجموعهاست و مجموعه در حالت کلی فاقد نظم است.
.صفات رابطه نظم مکانی ندارند زیرا سرآیند، رابطه مجموعهاست و مجموعه در حالت کلی فاقد نظم است.
.تمام صفات تک مقداری (تجزیه نشدنی) هستند زیرا در نمایش جدولی رابطه، در تقاطع هر سطر و ستون باید یک مقدار وجود داشته باشد.
شکل( :(1 نشاندهنده تاپلها و صفات در یک مدل رابطهای
1 -1- 2انواع رابطه
رابطه نامدار: رابطهای که با یک نام به سیستم معرفی شده باشد.
رابطه مبنا: نوعی رابطه نامدار که استقلال وجودی دارد و مشتق از رابطههای دیگر نیست و دادههای ذخیره شده متناظر دارد.
رابطه مشتق: رابطهای که به کمک یک عبارت رابطهای بر حسب رابطههای نامدار دیگر و در نهایت برحسب رابطههای مبنا تعریف میشود.[1]
2-2 مدل شی گرا
در اینجا به بررسی و معرفی روش شی گرا میپردازیم. با این تعاریف به تفاوت این مدل با مدل قبل پی میبریم.در مدل بانک اطلاعات شئ گرا داده ها فقط به شکل شئ ذخیره می شوند و ارتباط بین داده ها ،صفتها، محدودیت ها، و مسائل زمان و مکان را نیز در بر میگیرد.
سیستم مدیریت پایگاه دادهها، مجموعهای پیچیده از برنامههای نرمافزاری است که ذخیره سازی و بازیابی دادههای (فیلدها، رکوردها و فایلها) سازمان را در پایگاه دادهها، کنترل میکند .[1] این سیستم، کنترل امنیت و صحت پایگاه دادهها را نیز بر عهده دارد. سیستم مدیریت پایگاه دادهها، درخواستهای داده را از برنامه میپذیرد و به سیستم عامل دستور میدهد تا دادهها ی مناسب را انتقال دهد. هنگامی که چنین سیستمی مورد استفاده قرار میگیرد، اگر نیازمندیهای اطلاعاتی سازمانی تغییر یابد، سیستمهای اطلاعاتی نیز آسانتر تغییر خواهند یافت. سیستم مذکور از صحت پایگاه دادهها پشتیبانی میکند. بدین ترتیب که اجازه نمیدهد بیش از یک کاربر در هر لحظه، یک رکورد را به روز رسانی کند. این سیستم رکوردهای تکراری را در خارج پایگاه دادهها نگاه میدارد. برای مثال، هیچ دو مشترک با یک شماره مشتری، نمیتوانند در پایگاه دادهها وارد شوند. این سیستم روشی برای ورود و به روز رسانی تعاملی پایگاه دادهها فراهم میآورد.[1] یک سیستم اطلاعات کسب و کار از موضوعاتی نظیر (مشتریان، کارمندان، فروشندگان و غیره) و فعالیتهایی چون (سفارشات، پرداختها، خریدها و غیره) تشکیل شده است. طراحی پایگاه دادهها، فرایند تصمیم گیری درباره نحوه سازماندهی این دادهها در انواع رکوردها و برقراری ارتباط بین رکوردهاست.سیستم مدیریت پایگاه دادهها میتواند ساختار دادهها و ارتباط آنها را در سازمان به طور اثر بخش نشان دهد. سه نوع مدل متداول سازمانی عبارتند از: سلسله مراتبی، شبکهای و رابطهای. یک سیستم مدیریت پایگاه دادهها ممکن است یک، دو یا هر سه روش را فراهم آورد. سرورهای پایگاه دادهها، کامپیوترهایی هستند که پایگاه دادههای واقعی را نگاه میدارند و فقط سیستم مدیریت پایگاه دادهها و نرمافزار مربوطه را اجرا میکنند [.6[در واقع طراحی بانک اطلاعات در مدل شئ گرا یعنی ارائه بانک مورد نظر در قالب مکانیزم های ارائه شده توسط این مدل مانند : کلاس،وراثت،گروهبندی و غیره.
سیستم مدیریت پایگاه داده های Oracle، Microsoft SQL Server،MySQL نمونه ای از پایگاه داده شی گرا می باشند.
