سیستم مدیریت پایگاه داده رابطه ای یا RDBMS چیست؟

سیستم مدیریت پایگاه داده رابطه ای (RDBMS) یا Relational database management system یک سیستم مدیریت پایگاه داده (DBMS) است که بر مبنای مدل رابطه ای که توسط   Edgar F. Codd (از آزمایشگاه تحقیقاتی مشهور IBM در سن خوزه) ابداع شد عمل می کند.

بیشتر پایگاه های داده ای که امروزه به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند بر مبنای مدل پایگاه داده رابطه ای او طراحی شده اند.

RDBMS ها از دهه 1980 به بعد به انتخابی متداول برای ذخیره اطلاعات در پایگاه های داده ای که برای ثبت گزارش های مالی، اطلاعات تولید و لجستیکی، داده های مربوط به پرسنل و کاربرد های دیگر استفاده می شود، تبدیل شده اند. پایگاه های داده رابطه ای به دلیل ساده تر بودن اجرا و مدیریت آن ها، عمدتا توانسته اند جایگزین مدل های قدیمی تر مانند پایگاه های اطلاعاتی سلسله مراتبی و پایگاه های اطلاعاتی شبکه ای شوند. با این وجود،  در دهه های 80 و 90 میلادی پایگاه های داده رابطه ای بارها توسط سیستم های مدیریت پایگاه های داده شی گرا  و همچنین سیستم های مدیریت پایگاه های داده XML (دهه 90 میلادی) به چالش کشیده شدند که البته این چالش ها موفقیت آمیز نبود. سیستم های مدیریت پایگاه های داده شی گرا با هدف برطرف کردن مشکلی که بین پایگاه های داده رابطه ای و برنامه های کاربردی شی گرا وجود دارد و به آن “عدم تطبیق امپدانس شی-رابطه ای” گفته می شود، ایجاد شدند. با این حال، به دلیل گسترش فناوری ها، مانند مقیاس پذیری خوشه های کامپیوتری، اخیرا پایگاه های داده NoSQL توانسته اند بخشی از سهم بازار را از مالکیت  RDBMS ها خارج کنند.

ساختار RDBMS

سهم بازار

بر اساس رده بندی DB-Engines، در ماه می سال 2017، سیستم هایی که بیشترین مقدار استفاده را دارند شامل  Oracle, MySQL (open source), Microsoft SQL Server, PostgreSQL (open source), IBM DB2, Microsoft Access هستند.

بر اساس بررسی های شرکت تحقیقاتی Gartner، در سال 2011، 5 فروشنده برتر پایگاه های داده رابطه ای تجاری بر اساس درآمد عبارتند از: Oracle(8/48 درصد)، IBM(2/20 درصد)،Microsoft ( 17 درصد)، SAP شامل Sybas(6/4 درصد) و  Teradata(7/3 درصد).

تاریخچه سیستم مدیریت پایگاه داده رابطه ای

در سال 1974، شرکت IBM شروع به توسعه یک پروژه تحقیقاتی به نام System R کرد که هدف آن تولید نمونه اولیه  RDBMS است. با این حال، اولین RDBMS ای که به طور تجاری در دسترس قرار گرفت Oracle بود که در سال 1979 توسط شرکت Relational Software که امروزه با نام شرکت Oracle  فعالیت می کند، عرضه شد. نمونه های دیگری از RDBMS شامل DB2، SAP Sybase ASE و Informix هستند. در سال 1984، تلاش برای توسعه اولین RDBMS برای مکینتاش که نام آن Silver Surfer بود اغاز شد. این RDBMS در سال 1987 و با نام  4th Dimensionبه بازار عرضه شد و امروزه با نام 4D شناخته می شود.

کاربرد تاریخی واژه

واژه “پایگاه داده رابطه ای” در سال 1970 توسط  E. F. Codd در شرکت IBM ابداع شد. Codd این واژه را در مقاله تحقیقاتی خود با نام “یک مدل رابطه ای داده ها برای بانک های اطلاعاتی بزرگ اشتراکی” معرفی کرد. در این مقاله و مقالات بعدی، او منظور خود از واژه “رابطه ای” را تعریف کرد. یکی از تعاریف بسیار شناخته شده از این که چه چیزی یک سیستم پایگاه داده رابطه ای را تشکیل می دهد از 12 قانون Codd تشکیل شده است. با این وجود، بسیاری از پیاده سازی های اولیه مدل رابطه ای از تمام قوانین Codd پیروی نمی کردند. بنابراین، به تدریج از این واژه برای توصیف دسته گسترده تری از پایگاه های اطلاعاتی استفاده شد که در آن ها حداقل این اصول رعایت می شد:

• ارائه داده ها به کاربر به صورت روابط( ارائه ای به شکل جدولی یعنی مجموعه ای از جداول که در آن هر جدول از مجموعه ای از ردیف ها و ستون ها تشکیل می شود)
• فراهم کردن عملگر های رابطه ای برای اعمال تغییر در داده ها به شکل جدولی

اولین سیستم های پیاده شده ای که به تعاریف ارائه شده مدل رابطه ای نسبتا وفادار بودند توسط موسسات زیر ارائه شدند:

• دانشگاه میشیگان – Micro DBMS(1969)
• دانشگاه MIT(1971)
• مرکز تحقیقاتی IBM بریتانیا واقع در Peterlee – سیستم های IS1(1970-1972) و جایگزین آن PRTV(1973-1979)

اولین سیستمی که به عنوان RDBMS فروخته شد Multics Relational Data Store (1978) بود. در ادامه Ingres و IBM BS12 نیز عرضه شدند.

متداول ترین تعریف یک RDBMS محصولی است که حتی اگر به طور کامل بر مبنای نظریه رابطه ای عمل نکند، داده ها را به عنوان مجموعه ای از سطر ها و ستون ها نگاه کند. با این تعریف، محصولات RDBMS اغلب تنها برخی و نه همه قوانین 12 گانه Codd را اجرا می کنند.

سبک تفکر دیگری نیز وجود دارد که اعتقاد دارد اگر یک پایگاه داده تمامی قوانین Codd (یا درک فعلی از یک مدل رابطه ای، بر اساس نظرات Christopher J Date، Hugh Darwen و دیگران) را پیاده سازی نکند، یک مدل رابطه ای نیست. این طرز فکر که میان بسیاری از نظریه پردازان و کسانی که شدیدا به قوانین Codd پایبند هستند مشترک است، رابطه ای بودن بسیاری از DBMS را رد می کند. برای شفاف سازی بیشتر، آن ها به برخی از RDBMS ها واژه سیستم مدیریت پایگاه داده رابطه ای واقعی(TRDBMS) و به برخی دیگر واژه سیستم مدیریت پایگاه داده شبه-رابطه ای(PRDBMS) را اختصاص داده اند.

تا سال 2009،  بیشتر DBMS های رابطه ای تجاری از SQL به عنوان زبان پرسمان خود استفاده می کنند.

زبان های پرسمان دیگری نیز پیشنهاد و پیاده سازی شده اند که معروف ترین آن ها پیاده سازی Ingres QUEL در قبل از سال 1996 است.