کتاب ساختار داخلی پایگاه داده

وظیفه اصلی هر سیستم مدیریت پایگاه داده، ذخیره‌سازی مطمئن داده‌ها و در دسترس قرار دادن آن‌ها برای کاربران است. ما از پایگاه‌های داده به عنوان منبع اصلی داده استفاده می‌کنیم و این به ما کمک می‌کند تا داده‌ها را بین بخش‌های مختلف برنامه‌هایمان به اشتراک بگذاریم. به جای یافتن راهی برای ذخیره و بازیابی اطلاعات و ابداع روشی جدید برای سازماندهی داده‌ها هر بار که یک برنامه جدید ایجاد می‌کنیم، از پایگاه‌های داده استفاده می‌کنیم. به این ترتیب می‌توانیم به جای زیرساخت، بر منطق برنامه تمرکز کنیم.

از آنجایی که اصطلاح سیستم مدیریت پایگاه داده (DBMS) نسبتاً حجیم است، در سراسر این کتاب از اصطلاحات فشرده‌تر، سیستم پایگاه داده و پایگاه داده، برای اشاره به همین مفهوم استفاده می‌کنیم.

پایگاه‌های داده سیستم‌های ماژولار هستند و از چندین بخش تشکیل شده‌اند: یک لایه انتقال که درخواست‌ها را می‌پذیرد، یک پردازشگر پرس‌وجو که کارآمدترین راه برای اجرای پرس‌وجوها را تعیین می‌کند، یک موتور اجرا که عملیات را انجام می‌دهد، و یک موتور ذخیره‌سازی (Storage engine) (به «معماری DBMS» مراجعه کنید).

موتور ذخیره‌سازی (Storage engine) (یا موتور پایگاه داده) یک جزء نرم‌افزاری از سیستم مدیریت پایگاه داده است که مسئول ذخیره‌سازی، بازیابی و مدیریت داده‌ها در حافظه و روی دیسک است و برای ثبت یک حافظه پایدار و بلندمدت از هر گره طراحی شده است [REED78]. در حالی که پایگاه‌های داده می‌توانند به پرس‌وجوهای پیچیده پاسخ دهند، موتورهای ذخیره‌سازی به داده‌ها با جزئیات بیشتری نگاه می‌کنند و یک API دستکاری داده ساده ارائه می‌دهند که به کاربران امکان می‌دهد رکوردها را ایجاد، به‌روزرسانی، حذف و بازیابی کنند. یک راه برای نگاه به این موضوع این است که سیستم‌های مدیریت پایگاه داده، برنامه‌هایی هستند که بر روی موتورهای ذخیره‌سازی ساخته شده‌اند و یک شمای (schema) و یک پرس‌وجو ...

بدون سیستم‌های توزیع‌شده (Distributed systems)، ما قادر به برقراری تماس تلفنی، انتقال پول یا تبادل اطلاعات در فواصل طولانی نبودیم. ما روزانه از سیستم‌های توزیع‌شده استفاده می‌کنیم. گاهی اوقات، حتی بدون اینکه متوجه شویم: هر برنامه کلاینت/سرور یک سیستم توزیع‌شده است.

برای بسیاری از سیستم‌های نرم‌افزاری مدرن، مقیاس‌گذاری عمودی (vertical scaling) (مقیاس‌گذاری با اجرای همان نرم‌افزار بر روی یک ماشین بزرگتر، سریع‌تر با CPU، RAM بیشتر یا دیسک‌های سریع‌تر) امکان‌پذیر نیست. ماشین‌های بزرگتر گران‌تر، سخت‌تر قابل تعویض هستند و ممکن است نیاز به نگهداری ویژه داشته باشند. یک جایگزین، مقیاس‌گذاری افقی (horizontal scaling) است: اجرای نرم‌افزار بر روی چندین ماشین متصل از طریق شبکه و کار کردن به عنوان یک موجودیت منطقی واحد.

سیستم‌های توزیع‌شده ممکن است هم از نظر اندازه، از چند ماشین تا صدها ماشین، و هم از نظر ویژگی‌های شرکت‌کنندگانشان، از دستگاه‌های کوچک دستی یا حسگر تا رایانه‌های با کارایی بالا، متفاوت باشند.

زمانی که سیستم‌های پایگاه داده عمدتاً بر روی یک گره واحد اجرا می‌شدند، مدت‌هاست که گذشته است، و اکثر سیستم‌های پایگاه داده مدرن دارای چندین گره متصل در خوشه‌ها هستند تا ظرفیت ذخیره‌سازی را افزایش دهند، عملکرد را بهبود بخشند و در دسترس بودن را افزایش دهند.

اگرچه برخی از پیشرفت‌های نظری در محاسبات توزیع‌شده جدید نیستند، اما بیشتر کاربردهای عملی آن‌ها نسبتاً اخیراً اتفاق افتاده است. امروزه، ما شاهد افزایش علاقه به این موضوع، تحقیقات بیشتر و ...