Database — Guida completa
Il database è un insieme organizzato e strutturato di dati, memorizzati in modo da essere facilmente accessibili, gestibili e aggiornabili. Rappresenta il cuore informativo di aziende, enti pubblici, siti web e applicazioni moderne. Il suo scopo principale è raccogliere dati in maniera coerente, ridurre le ridondanze e consentire operazioni di ricerca, modifica e analisi in modo efficiente e sicuro.
1. Cos’è un Database
Un database (abbreviato spesso come DB) è un archivio elettronico strutturato di informazioni correlate tra loro. I dati sono organizzati in modo logico, con regole e relazioni precise. I database si appoggiano a un software dedicato, il DBMS (Database Management System), che ne gestisce il funzionamento, la sicurezza e le operazioni.
2. Componenti principali
- Dati — le informazioni memorizzate (numeri, testi, date, immagini...);
- Hardware — i dispositivi fisici su cui i dati vengono salvati (server, dischi...);
- Software — il DBMS che gestisce la creazione, la manipolazione e la sicurezza dei dati;
- Utenti — persone o applicazioni che interagiscono con il database;
- Linguaggi — strumenti per comunicare con il DBMS, come SQL.
3. Tipologie di Database
- Database gerarchico — i dati sono organizzati in forma di albero (padre-figlio);
- Database reticolare — basato su relazioni complesse tra record;
- Database relazionale (RDBMS) — il più diffuso, usa tabelle correlate e linguaggio SQL;
- Database a oggetti — integra concetti della programmazione a oggetti;
- NoSQL — database non relazionali (documentali, key-value, grafi, colonne...);
- Distribuito — i dati sono suddivisi su più server o sedi geografiche;
- Temporale o Time-Series — specializzato nella gestione di dati cronologici (IoT, sensori...);
- Cloud Database — ospitato e gestito su piattaforme cloud.
4. Funzioni principali
- Creazione e definizione delle strutture (tabelle, viste, indici...);
- Inserimento, modifica e cancellazione dei dati;
- Ricerca e interrogazione dei dati tramite linguaggi come SQL;
- Controllo della concorrenza (più utenti simultanei);
- Sicurezza e controllo degli accessi;
- Backup e ripristino dei dati in caso di errore o guasto;
- Ottimizzazione delle prestazioni e gestione dello spazio su disco.
5. Architettura logica
I database relazionali si basano su una struttura tabellare: le tabelle contengono righe (record) e colonne (campi). Le tabelle sono legate tra loro tramite chiavi:
- Chiave primaria (Primary Key) — identifica univocamente un record;
- Chiave esterna (Foreign Key) — stabilisce relazioni tra tabelle.
6. Normalizzazione
La normalizzazione è il processo che organizza i dati per minimizzare la ridondanza e garantire coerenza. Si applicano regole chiamate forme normali (1NF, 2NF, 3NF, ecc.) per assicurare che ogni informazione sia memorizzata una sola volta e in modo logico.
7. Vantaggi e svantaggi
| Vantaggi | Svantaggi |
|---|---|
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8. Linguaggio SQL (Structured Query Language)
È il linguaggio standard per interagire con i database relazionali. Le principali istruzioni sono:
- DDL (Data Definition Language) — definisce la struttura (CREATE, ALTER, DROP);
- DML (Data Manipulation Language) — gestisce i dati (INSERT, UPDATE, DELETE);
- DQL (Data Query Language) — interroga i dati (SELECT);
- DCL (Data Control Language) — gestisce permessi e accessi (GRANT, REVOKE).
9. Sicurezza e integrità
I database implementano meccanismi di autenticazione, autorizzazione e crittografia. Ogni transazione deve rispettare le proprietà ACID (Atomicità, Consistenza, Isolamento, Durabilità) per garantire la correttezza dei dati anche in caso di errori o guasti.
10. Esempi di database diffusi
- Relazionali: MySQL, PostgreSQL, Oracle, SQL Server, MariaDB;
- NoSQL: MongoDB, Cassandra, Redis, CouchDB, Neo4j;
- Cloud: Amazon RDS, Google Cloud SQL, Firebase, Azure Cosmos DB.
Tabella riassuntiva
| Concetto | Descrizione sintetica |
|---|---|
| Definizione | Archivio strutturato e gestito di dati interconnessi |
| Gestore | DBMS (Database Management System) |
| Linguaggio | SQL per i database relazionali |
| Obiettivi | Efficienza, coerenza, sicurezza, accessibilità |
| Tipi principali | Relazionale, NoSQL, Gerarchico, a Oggetti, Distribuito |
| Esempi | MySQL, PostgreSQL, MongoDB, Oracle, Redis |
Le Chiavi nei Database
Nel modello relazionale, le chiavi sono elementi fondamentali che permettono di identificare univocamente i record (righe) di una tabella e di definire le relazioni tra tabelle diverse. Ogni chiave svolge un ruolo specifico nel garantire la coerenza, l’unicità e l’integrità dei dati.
| Tipo di Chiave | Descrizione | Esempio pratico |
|---|---|---|
| Chiave primaria (Primary Key) | È il campo o l’insieme di campi che identifica in modo univoco ogni record all’interno di una tabella. Non può contenere valori duplicati né nulli. | In una tabella Clienti, il campo ID_Cliente rappresenta la chiave primaria, poiché ogni cliente ha un codice identificativo unico. |
| Chiave esterna (Foreign Key) | È un campo che collega una tabella a un’altra, stabilendo una relazione tra due entità. Riferisce il valore di una chiave primaria presente in un’altra tabella. | Il campo ID_Cliente nella tabella Ordini è una chiave esterna che si collega alla chiave primaria ID_Cliente della tabella Clienti. |
| Chiave candidata (Candidate Key) | È un campo o un insieme di campi che potrebbe potenzialmente essere scelto come chiave primaria, in quanto identifica in modo univoco un record. | In una tabella Studenti, sia il campo Matricola che Email possono essere chiavi candidate, ma solo una sarà scelta come chiave primaria. |
| Chiave composta (Composite Key) | È formata da due o più campi che, insieme, identificano in modo univoco un record. Nessuno dei singoli campi sarebbe sufficiente da solo. | In una tabella Iscrizioni, la combinazione di ID_Studente e ID_Corso forma una chiave composta che identifica univocamente l’iscrizione. |
| Chiave surrogata (Surrogate Key) | È una chiave artificiale generata dal sistema (come un numero progressivo o un UUID) per identificare i record, usata quando non esiste un identificativo naturale univoco. | Il campo ID_Ordine generato automaticamente da un DBMS è una chiave surrogata che distingue ogni ordine senza dipendere dai dati reali dell’ordine stesso. |
| Chiave secondaria (Secondary Key) | È un campo non univoco utilizzato per effettuare ricerche o ordinamenti secondari sui dati, ma non per identificare record in modo esclusivo. | Il campo Città in una tabella Clienti può essere una chiave secondaria, utile per cercare tutti i clienti di una determinata città. |