DBMS – מערכת ניהול מסדי נתונים – הטמעה

מהי DBMS?

DBMS או Database management system כלומר, מערכת ניהול מסדי נתונים (דאטה בייס) היא מערכת תוכנה
המיועדת לאחסון, אחזור וניהול נתונים בבסיסי נתונים. 

מערכת ניהול דאטה בייס משמשת כממשק בין מסד הנתונים לבין משתמשי הקצה או תוכניות היישום, ומבטיחה שהנתונים
מאורגנים באופן עקבי, מאוחסנים ביעילות וניתנים לאחזור בקלות.

פונקציות של DBMS:

הגדרת נתונים: מאפשרת למשתמשים להגדיר את מבנה הנתונים, כגון טבלאות, שדות וקשרים, באמצעות שפת הגדרת נתונים (DDL).

מניפולציית נתונים: מספקת מתקנים להוספה, עדכון, מחיקה ואחזור נתונים ממסד הנתונים באמצעות שפת מניפולציה של נתונים (DML). 

דוגמאות ל-DML כוללות SQL (שפת שאילתות מובנית) עבור מסדי נתונים יחסיים.

אחסון נתונים: מנהלת את האחסון הפיזי של נתונים על דיסקים ובזיכרון, תוך אופטימיזציה של מבני אחסון לאחזור וביצועים יעילים.

אבטחת נתונים: מיישמת אמצעי אבטחה כדי לשלוט בגישה למסד הנתונים, ומבטיחה שרק משתמשים מורשים יכולים להציג או לשנות נתונים. 

זה כולל אימות משתמש, הרשאה והצפנה של נתונים רגישים.

בקרת מקביליות (Concurrency Control): מטפלת בגישה בו-זמנית למסד הנתונים על ידי מספר משתמשים או יישומים
כדי לשמור על עקביות ושלמות הנתונים.

ניהול טרנזקציות: מבטיחה שפעולות מסד נתונים מבוצעות באופן מהימן ועקבי על ידי תמיכה בטרנזקציות, שהן רצפים
של פעולות מסד נתונים המבוצעות כיחידה אחת.

גיבוי ושחזור: מספקת מנגנונים לגיבוי מסד הנתונים מעת לעת ושחזור נתונים במקרה של תקלות או שגיאות במערכת.

ניתן לסווג DBMS לסוגים שונים בהתבסס על מודל הנתונים שלהם, כגון:

DBMS יחסי (RDBMS): מארגנת נתונים לטבלאות עם שורות ועמודות, ואוכפת קשרים ביניהם באמצעות מפתחות. 

דוגמאות כוללות MySQL, PostgreSQL, Oracle ו-Microsoft SQL Server.

NoSQL DBMS: נועדה לטפל בנתונים לא מובנים או מובנים למחצה ולהציע עיצוב סכימה גמיש. 

דוגמאות כוללות MongoDB, Cassandra ו- Redis.

DBMS מונחה עצמים (OODBMS): מאחסנת נתונים בצורה של אובייקטים, מה שמאפשר סוגי נתונים מורכבים וקשרי ירושה. 

דוגמאות כוללות db4o ו-ObjectDB.

DBMS גרפי: מותאמת לאחסון ושאילתה של מבני נתוני גרפים, כגון צמתים, קצוות ומאפיינים. דוגמאות כוללות Neo4j ו- Amazon Neptune.

מי זקוק למערכת DBMS?

ארגונים שונים יכולים להפיק תועלת משימוש במערכת ניהול מסדי נתונים (DBMS). 

הנה כמה דוגמאות למי שעשוי להזדקק למערת DBMS:

עסקים: כמעט כל העסקים, ללא קשר לגודל או ענף, יכולים ליהנות מ-DBMS. 

הם משתמשים במאגרי מידע כדי לאחסן ולנהל סוגים שונים של נתונים, כולל מידע על לקוחות, קטלוגים של מוצרים,
רשומות מלאי, נתונים פיננסיים ורשומות עובדים.

סוכנויות ממשלתיות: ארגונים ממשלתיים ברמה המקומית, האזורית והארצית מסתמכים על מאגרי מידע לניהול מידע אזרחי,
רישומי מס, היתרים, רישיונות ונתונים אחרים הקשורים לממשלה.

מוסדות חינוך: בתי ספר, מכללות ואוניברסיטאות משתמשים במאגרי מידע כדי לנהל מידע על סטודנטים, לוחות זמנים של קורסים,
ציונים, רישומי סגל ונתוני מחקר.

ספקי שירותי בריאות: בתי חולים, מרפאות ופרקטיקות רפואיות שומרים על רישומי חולים, היסטוריה רפואית, תוכניות טיפול ונתוני
חיוב במאגרי מידע המנוהלים על ידי DBMS כדי להבטיח דיוק, אבטחה ועמידה בתקנות שירותי הבריאות.

מוסדות פיננסיים: בנקים, חברות ביטוח, חברות השקעות ומוסדות פיננסיים אחרים משתמשים במאגרי מידע לאחסון פרטי חשבונות לקוחות,
רישומי טרנזקציות, פרטי הלוואות ודוחות פיננסיים.

קמעונאים: עסקים קמעונאיים משתמשים במאגרי מידע לניהול מלאי, טרנזקציות מכירות, העדפות לקוחות וקמפיינים שיווקיים.

יצרנים: חברות ייצור משתמשות במאגרי מידע כדי לעקוב אחר לוחות זמנים של ייצור, ניהול שרשרת אספקה, נתוני בקרת איכות ומפרטי מוצר.

חברות טלקומוניקציה: חברות טלקום משתמשות במאגרי מידע כדי לנהל מידע מנויים, רישומי שיחות, תצורות רשת ונתוני חיוב.

מוסדות מחקר: ארגוני מחקר מדעיים משתמשים במאגרי מידע כדי לאחסן ולנתח נתונים ניסויים, ממצאי מחקר ופרסומים אקדמיים.

ספקי שירות מקוונים: חברות המציעות שירותים מקוונים, כגון פלטפורמות מדיה חברתית, אתרי מסחר אלקטרוני ושירותי סטרימינג,
מסתמכות במידה רבה על מסדי נתונים לאחסון פרופילי משתמשים, תוכן, היסטוריית טרנזקציות ונתונים אחרים הקשורים למשתמשים.

מערכות ניהול דאטה בייס 

להלן רשימה של כמה מערכות ניהול מסד נתונים (DBMS) הנפוצות בקטגוריות לפי הסוגים שלהן:

מערכות ניהול מסדי נתונים רלציוניים (RDBMS):

• MySQL
• PostgreSQL
• Oracle Database
• Microsoft SQL Server
• SQLite
• IBM Db2
• MariaDB

מערכות ניהול מסדי נתונים NoSQL:

• MongoDB
• Cassandra
• Couchbase
• Redis
• Amazon DynamoDB
• Apache HBase
• Apache CouchDB

מערכות ניהול מסדי נתונים מונחי עצמים (OODBMS):

• db4o
• ObjectDB

מערכות לניהול מסדי נתונים של גרפים:

• Neo4j
• Amazon Neptune
• JanusGraph
• ArangoDB

מערכות ניהול מסדי נתונים Wide-column Store:

• Apache Cassandra
• Apache HBase
• ScyllaDB

מערכות ניהול מסדי נתונים Document Store :

• MongoDB
• Couchbase
• CouchDB

מערכות ניהול מסדי נתונים Key-value Store:

• Redis
• Amazon DynamoDB
• Apache Ignite

מערכות ניהול מסדי נתונים של סדרות זמן:

• InfluxDB
• TimescaleDB
• Prometheus

מערכות ניהול מסדי נתונים של NewSQL (המשלבות היבטים של מסדי נתונים מסורתיים
של SQL עם מדרגיות ושיפורי ביצועים):

• Google Spanner
• CockroachDB
• NuoDB

מערכות ניהול מסדי נתונים In-memory:

• SAP HANA
• VoltDB
• MemSQL

מערכות ניהול מסדי נתונים Column-oriented:

• Apache Kudu
• ClickHouse
• Amazon Redshift

מערכות ניהול מסדי נתונים בענן:

• Amazon RDS (שירות מסדי נתונים יחסי)
• Google Cloud SQL
• Microsoft Azure SQL Database
• Amazon Aurora
• Google Cloud Spanner
• Azure Cosmos DB

אלטרנטיבות למערכות ניהול דאטה בייס

ישנן מספר חלופות למערכות DBMS מסורתיות המתאימות לשימושים, דרישות
או העדפות טכנולוגיות ספציפיות. 

הנה כמה חלופות בולטות:

קבצים שטוחים: במצבים שבהם נפחי הנתונים נמוכים והמורכבות מינימלית, קבצים שטוחים יכולים לשמש חלופה ל-DBMS מלא. 

קבצים שטוחים הם קבצי טקסט פשוטים שבהם הנתונים מאוחסנים ללא כל פורמט מובנה. הפורמטים הנפוצים כוללים CSV ו-JSON.

אגמי נתונים: אגמי נתונים הם מאגרים המאחסנים כמויות אדירות של נתונים גולמיים בפורמט המקורי שלו עד שיהיה צורך בהם. 

שלא כמו מסדי נתונים מסורתיים, אגמי נתונים אינם אוכפים סכימה או מבנה על הנתונים. 

כלים כמו Apache Hadoop, Apache Spark ו-Amazon S3 משמשים לבנייה וניהול של אגמי נתונים.

מנועי חיפוש: עבור יישומים שבהם יכולות חיפוש בטקסט מלא הם בעלי חשיבות עליונה, מנועי חיפוש כגון Elasticsearch
ו- Apache Solr יכולים לשמש חלופות ל-DBMS המסורתי. 

כלים אלה מותאמים לאינדקס ושאילתות של כמויות גדולות של נתונים מבוססי טקסט, מה שהופך אותם למתאימים ליישומים
כמו מערכות ניהול תוכן, חיפוש מוצרים ומקטים וניתוח יומנים.

בלוקצ’יין: טכנולוגיית בלוקצ’יין מספקת ספר חשבונות מבוזר ובלתי ניתן לשינוי לרישום טרנזקציות על פני מספר צדדים. 

למרות שאינן תחליף ישיר ל-DBMS המסורתי, פלטפורמות בלוקצ’יין כמו Ethereum, Hyperledger Fabric ו-Corda משמשות
ביישומים שבהם שלמות הנתונים, השקיפות והביזור הם קריטיים, כגון ניהול שרשרת אספקה, טרנזקציות פיננסיות ואימות זהות.

מאגרי מפתח-ערך (Key-Value Stores): מאגרי מפתח-ערך הם מסדי נתונים NoSQL המותאמים לאחסון ואחזור נתונים
באמצעות ממשק מפתח-ערך פשוט. 

דוגמאות כוללות Redis, Amazon DynamoDB ו- Apache Cassandra. מאגרי מפתח-ערך מתאימות למקרי שימוש שבהם
תפוקה גבוהה והשהייה נמוכה הם בעלי חשיבות עליונה, כגון שמירה במטמון, ניהול הפעלות וניתוח בזמן אמת.

Document Stores: מסדי נתונים של מסמכים כמו MongoDB, Couchbase ואמזון DocumentDB הם חלופות לבסיסי נתונים
יחסיים מסורתיים, במיוחד עבור יישומים העוסקים בנתונים חצי מובנים או לא מובנים. 

מאגרי מסמכים מאפשרים עיצוב סכימה גמיש ויכולים להתמודד עם מבני נתונים מורכבים כמו מסמכי JSON או XML.

רשתות נתונים בזיכרון: רשתות נתונים בזיכרון (IMDG) כמו Apache Ignite ו- Hazelcast מספקות אחסון מבוזר בתוך הזיכרון
לאחסון במטמון ועיבוד מערכי נתונים גדולים על פני מספר צמתים באשכול.

 IMDG משמשים בדרך כלל ביישומים שבהם גישה עם אחזור נמוך לנתונים היא קריטית, כגון מסחר בתדר גבוהה,
ניתוח בזמן אמת וניהול ועידות.

Graph Databases: מסדי נתונים גרפיים כמו Neo4j, Amazon Neptune ו-JanusGraph נועדו לאחסן ולשאול נתונים
הקשורים זה לזה עם מערכות יחסים מורכבות.

הם מצטיינים ביישומים כמו רשתות חברתיות, מנועי המלצות וניתוח רשתות, כאשר הבנת היחסים בין ישויות חיונית.

שאלות ותשובות בנושא DBMS

ש: מה ההבדל בין RDBMS ל-NoSQL DBMS?

ת: RDBMS (מערכת ניהול מסד נתונים יחסי) מארגנת נתונים לטבלאות עם שורות ועמודות ואוכפת קשרים ביניהם באמצעות מפתחות,
בעוד ש-NoSQL DBMS נועד לטפל בנתונים לא מובנים או מובנים למחצה ומציע עיצוב סכימה גמיש. 

מסדי נתונים של NoSQL משמשים לעתים קרובות עבור אחסון נתונים מבוזר בקנה מידה גדול ויישומים בזמן אמת.

ש: מהי בקרת מקבילות ב-DBMS?

ת: בקרת מקבילות ב-DBMS מבטיחה שמספר משתמשים או יישומים יכולים לגשת ולשנות נתונים בו-זמנית מבלי לפגוע בעקביות הנתונים. 

בקרת מקבילות מנהלת טרנזקציות במקביל כדי למנוע התנגשויות ולשמור על שלמות הנתונים.

ש: כיצד DBMS מבטיחה שלמות נתונים?

ת: DBMS מבטיחה שלמות נתונים על ידי אכיפת אילוצי נתונים, כגון אילוצי מפתח ראשי ומפתח זר,
וביצוע בדיקות אימות נתונים כדי להבטיח דיוק ועקביות נתונים.

ש: מה התפקיד של DBMS בגיבוי ושחזור נתונים?

ת: DBMS מספקת מנגנונים לגיבוי מסד הנתונים מעת לעת ושחזור נתונים במקרה של כשלים במערכת, שגיאות או אסונות. 

זה מבטיח עמידות וזמינות נתונים על ידי הטמעת הליכי גיבוי ושחזור.

מחפש פיתוח DBMS? פנה עכשיו!