Sistema di gestione di base di dati (DBMS): una spiegazione

Quasi nessun computer o applicazione web è funzionale senza un adeguato sistema di database. Proprio per questo motivo può essere utile approfondire l’argomento. Importante quanto l’effettivo insieme di dati, il sistema di gestione di base di dati è ciò che rende un database funzionale.

Un sistema di gestione di base di dati, abbreviato in DBMS, costituisce insieme a una base di dati un sistema di database (per quest’ultimo viene anche usato il termine generale “banca dati”). In generale, un DBMS di questo tipo è un software che definisce il modello di un sistema di database ed è quindi la componente determinante per poter costruire, gestire e utilizzare un database. Solo quando il rispettivo sistema di gestione della base di dati è stato installato e impostato, gli utenti possono inserire e leggere le basi dei dati desiderati. L’accesso in scrittura e in lettura e le funzioni generali di amministrazione sono abilitate da interfacce specifiche per l’applicazione e da un linguaggio di database adeguato. Il più noto di questi linguaggi è l’SQL (Structured Query Language).

Un sistema di gestione di base di dati è costituito da vari componenti che contribuiscono tutti al buon funzionamento del software. Il DBMS può essere suddiviso in tre componenti principali: il dizionario dei dati, il linguaggio di definizione dati e il linguaggio di manipolazione dati.

• Dizionario dei dati: il dizionario dei dati (Data Dictionary) consiste in una raccolta di metadati che contengono informazioni sul contenuto dei vari dati presenti nell’archivio. Essi forniscono informazioni anche in merito all’autorizzazione e all’uso dei set di dati e alla loro rappresentazione fisica. In parole povere, il dizionario contiene tutte le informazioni rilevanti sui dati memorizzati in un database.
• Linguaggio di definizione dati: il linguaggio di definizione dati, in inglese Data Definition Language (DDL), è progettato per strutturare il contenuto di un database. Singoli oggetti come riferimenti, relazioni o diritti dell’utente possono essere modificati, cancellati e creati utilizzando tale linguaggio.
• Linguaggio di manipolazione dati: questo linguaggio, in inglese Data Manipulation Language (DML), si usa per cancellare, inserire, modificare e leggere i record di dati contenuti in un database. Inoltre, permette di comprimere ed estrarre i dati.

Il DBMS è la componente più importante di un sistema di database. In assenza di tale sistema, il database non potrebbe essere gestito, controllato o monitorato. Il software è responsabile anche della gestione di tutti gli accessi in lettura e scrittura al database. Un termine ampiamente usato per descrivere le funzioni e i requisiti delle transazioni di un sistema di gestione di base di dati è ACID, acronimo di atomicity, consistency, isolation e durability (in italiano atomicità, coerenza, isolamento e durabilità.) Questi concetti rappresentano i requisiti più importanti di un DBMS:

• L’atomicità è la proprietà del “tutto o niente” del DBMS; solo se le query valide vengono eseguite nell’ordine corretto, l’intera transazione viene completata correttamente.
• La coerenza implica che le transazioni di successo lascino un database stabile, il che richiede un controllo costante di tutte le transazioni.
• L’isolamento è il requisito secondo il quale le transazioni non devono “ostacolarsi a vicenda” e di solito è garantito da alcune funzioni di blocco.
• La durabilità indica che tutti i dati vengono memorizzati in modo permanente nel DBMS, anche dopo che una transazione è stata completata con successo. Ciò vale anche o soprattutto in caso di errori di sistema o di problemi del DBMS. I log delle transazioni, che registrano tutti i processi nel DBMS, sono essenziali per la durabilità.

Di seguito è riportata una suddivisione di ulteriori funzioni e requisiti di un sistema di gestione di base di dati.

Un sistema di gestione di base di dati viene installato in un sistema per poter gestire in modo ottimale record di dati. Come già detto, esistono diversi modelli che si differenziano principalmente per la strutturazione dei dati. Scegliere un DBMS equivale quindi a definire un modello di database specifico. Sono disponibili i seguenti modelli di database:

• Relazionale
• Gerarchico
• Orientato alla rete
• Orientato agli oggetti
• Orientati ai documenti

Il modello più diffuso è il database relazionale. In questo modello i dati sono strutturati in righe di tabella. Il vantaggio è la possibilità di creare determinate relazioni tra le singole righe e di visualizzarle in colonne. La procedura è diversa nel modello di database gerarchico: qui i vari dati sono collegati tra loro secondo un sistema gerarchico (parent-child).

Un altro approccio all’organizzazione dei dati è il modello di database orientato alla rete, in cui i dati sono strutturati all’interno di una rete. Il modello di database orientato agli oggetti funziona in modo diverso. Oltre alle relazioni dei set di dati, gioca un ruolo importante anche l’ereditarietà. Gli oggetti, regolati dal DBMS, possono quindi trasmettere proprietà ad altri oggetti.

I modelli di database orientati ai documenti prevedono la memorizzazione dei record di dati in diversi documenti.

I sistemi di gestione delle basi di dati, in quanto strutture portanti dei database, sono caratterizzati da diversi punti di forza e vantaggi. Tuttavia, il DBMS, come qualsiasi altro software, presenta anche diversi punti deboli, come dimostra chiaramente il seguente elenco.

Vantaggi di un sistema di gestione di base di dati:

• semplice amministrazione di grandi set di dati
• accesso semplice ed efficace ai dati memorizzati
• elevata flessibilità
• integrità e coerenza dei dati
• controllo degli accessi per gli utenti (sicurezza e protezione dei dati)
• alta disponibilità

Svantaggi di un sistema di gestione di base di dati:

• investimento iniziale relativamente costoso (inclusi i costi aggiuntivi per l’hardware)
• per software speciali piuttosto meno efficienti
• dipendenti qualificati necessari (amministratori di database)
• maggiore vulnerabilità a causa della centralizzazione dei dati

Esistono numerosi sistemi di gestione di basi di dati diversi. Di seguito vi riportiamo i 15 DBMS più diffusi e più comuni:

• Microsoft Access – relazionale
• Microsoft SQL Server – relazionale
• MySQL – relazionale
• Oracle Database – relazionale
• OrientDB – orientato ai documenti
• CouchDB – orientato ai documenti
• Db2 (IBM) – relazionale
• IMS (IBM) – gerarchico
• IBM Informix – relazionale
• MariaDB – relazionale
• Sybase ASE – relazionale
• MongoDB – orientato ai documenti
• PostgreSQL – relazionale agli oggetti (mix di approccio relazionale e orientato agli oggetti)
• Firebird – relazionale
• InterSystems Caché – relazionale agli oggetti (mix di approccio relazionale e orientato agli oggetti)
• InterSystems IRIS – relazionale agli oggetti (mix di approccio relazionale e orientato agli oggetti)