DBMS: cos'è, i tipi principali e alcuni esempi

Cos’è un DBMS, esattamente

Secondo IBM, un database è un deposito digitale che archivia, gestisce e protegge collezioni organizzate di dati. Il DBMS, sigla di database management system, è invece il software che permette ad amministratori, utenti e applicazioni di interfacciarsi con quei dati: formattare il database, gestire i metadati, interrogare i dataset, aggiungere, aggiornare o cancellare informazioni. Snowflake aggiunge un dettaglio utile: un DBMS dà a chi lo usa un modo più sistematico di creare, aggiornare e interrogare i database, mantenendo l’integrità dei dati lungo tutto il percorso.

Perché un DBMS batte fogli di calcolo e file manuali

Snowflake descrive così i metodi più vecchi: fogli di calcolo, documenti di testo o file stampati non erano solo lenti, ma portavano con sé dati ridondanti o isolati, di scarsa qualità e con una sicurezza debole. Un DBMS conserva i dati in modo centrale e sicuro, riducendo la ridondanza; la natura centralizzata del sistema rende più facile garantire sicurezza, integrità e coerenza tra utenti e applicazioni diverse.

Esempio pratico: una scuola che tiene gli iscritti su fogli Excel separati per classe rischia di scrivere il nome di uno studente in un modo su un foglio e in un altro su quello successivo. Un DBMS con una sola tabella studenti, interrogata da ogni classe, elimina quella duplicazione alla radice.

IBM aggiunge che i database, gestiti da un DBMS, offrono vantaggi importanti rispetto a fogli di calcolo e altri processi di archiviazione manuale, notoriamente esposti a errori, ridondanza e imprecisione. Il DBMS permette inoltre a più utenti di accedere agli stessi dati in contemporanea, mantenendo comunque integrità e coerenza, secondo Snowflake.

Il modello relazionale, il più diffuso

Il modello relazionale è, secondo MongoDB, un sistema progettato negli anni ‘70: usa comunemente SQL per operazioni come creare, leggere, aggiornare e cancellare dati, e conserva le informazioni in tabelle distinte, unite tra loro da campi noti come chiavi esterne. Prima di costruire quelle tabelle, chi progetta il database disegna di solito un diagramma entità-relazione, che mappa entità, attributi e relazioni. Snowflake conferma che organizza i dati in tabelle di righe e colonne ed è il tipo di database più diffuso in uso. Esempi citati dalle fonti sono MySQL, Microsoft SQL Server, PostgreSQL e Oracle.

Il mondo NoSQL: quattro famiglie diverse

Per IBM, “database non relazionale” è essenzialmente un termine ombrello per qualunque database che non conserva i dati in un formato rigido come una tabella; questi sistemi sono comunemente chiamati NoSQL. MongoDB distingue almeno quattro famiglie al loro interno. I database documentali conservano i dati in documenti JSON, BSON o XML, che possono essere annidati e indicizzati per velocizzare le interrogazioni; MongoDB stesso è un esempio citato da Snowflake. I database chiave-valore sono il tipo più semplice: ogni elemento è una coppia formata da un nome di attributo, la chiave, e un valore, come Redis e Riak KV. I database colonnari, a differenza di un DBMS relazionale che legge i dati riga per riga, sono organizzati come un insieme di colonne. I database a grafo si concentrano sulla relazione tra gli elementi, ciascuno contenuto come un nodo collegato agli altri da link o relazioni: Neo4j ne è un esempio.

Esempio pratico: un social network che deve mostrare velocemente “gli amici degli amici” di una persona si affida più naturalmente a un database a grafo come Neo4j, dove le relazioni tra i nodi sono già la struttura portante dei dati, piuttosto che a tabelle relazionali unite ripetutamente tra loro.

Gerarchico e a rete: i due modelli più antichi

IBM descrive i database gerarchici come strutture ad albero, con record genitore e record figlio: un modello sviluppato negli anni ‘60, secondo MongoDB, che lo paragona a un albero genealogico dove nessun figlio può avere più di un genitore. I database a rete si comportano in modo simile ai gerarchici, con una differenza precisa: ogni record figlio può collegarsi a più record genitori. Snowflake descrive questa struttura come simile a un file system tradizionale con cartelle e sottocartelle nel caso del gerarchico, e come un grafo che permette connessioni più complesse tra i dati nel caso del modello a rete.

Un corso universitario di gestione dei database della UC Berkeley School of Information conferma questa tassonomia a quattro modelli, gerarchico, a rete, relazionale e orientato a oggetti, come base dell’insegnamento accademico sui DBMS: non è quindi una classificazione inventata dai produttori di software, ma quella che si studia nei corsi di informatica.

Il modello orientato a oggetti

I database orientati a oggetti conservano i dati come oggetti, nel senso della programmazione orientata agli oggetti, secondo IBM. MongoDB precisa che questi sistemi conservano e gestiscono oggetti sul disco di un server di database, e sono particolari perché le associazioni tra gli oggetti possono persistere nel tempo. Un’applicazione scritta in JavaScript o in PHP, linguaggi che spesso dialogano con un DBMS relazionale tramite SQL, può in alternativa appoggiarsi a un database orientato a oggetti quando gli oggetti del programma corrispondono più naturalmente agli oggetti salvati nel database.

I DBMS, in tutte le loro varianti, sono lo strato di software che ha reso possibile la storia recente dei computer: dal modello gerarchico degli anni ‘60 e da quello relazionale degli anni ‘70 fino alle applicazioni web che scambiano dati con un database a ogni pagina caricata da Internet.