دیتابیس چیست؟

توی این درس یاد می‌گیری دیتابیس چیست و چرا تقریباً هر برنامه‌ی واقعی به جای فایل از آن استفاده می‌کند. با مفهوم جدول (سطر و ستون) در دیتابیس رابطه‌ای آشنا می‌شوی و می‌فهمی انواع دیگر (key-value مثل Redis، سندی مثل MongoDB) برای چه‌اند. بعد PostgreSQL را روی Ubuntu نصب می‌کنی، با ابزار خط فرمانش psql کار می‌کنی، اولین جدولت را با CREATE TABLE می‌سازی، چند سطر با INSERT اضافه می‌کنی و با SELECT می‌خوانی. و می‌بینی دیتابیس چطور جلوی داده‌ی غلط را خودش می‌گیرد.

پیش‌نیاز

دوره‌ی لینوکس تا درس سرویس‌ها و مدیریت بسته‌ها (apt، systemctl، sudo). پایتون لازم نیست، ولی اگر درس «فایل و JSON» پایتون را دیده باشی، مقایسه‌ها ملموس‌ترند.

مسئله: وقتی فایل دیگر کافی نیست

در دوره‌ی پایتون داده را در یک فایل JSON یا CSV نگه داشتی. برای یک برنامه‌ی کوچک عالی است. ولی فرض کن یک فروشگاه اینترنتی داری: ده هزار محصول، صد هزار سفارش، و هم‌زمان پنجاه نفر در حال خرید. حالا این سؤال‌ها پیش می‌آید:

• دو نفر هم‌زمان آخرین عدد یک کالا را بخرند؛ چه کسی برنده است؟ (اگر هر دو فایل را بخوانند، کم کنند و بنویسند، یکی از خریدها گم می‌شود.)
• «سفارش‌های هفته‌ی گذشته‌ی مشتری‌های تهران که بالای یک میلیون تومان بوده‌اند» را چطور پیدا کنی، بدون اینکه کل فایل را هر بار بخوانی؟
• چه چیزی جلوی کسی را می‌گیرد که قیمت را «گران» بنویسد یا سفارشی برای مشتری‌ای ثبت کند که وجود ندارد؟

دیتابیس (پایگاه داده) برنامه‌ای است که دقیقاً برای همین سؤال‌ها ساخته شده.

سناریوی واقعی

فرض کن توی یک شرکت، سیستم ثبت‌نام یک همایش با یک فایل اکسل مشترک کار می‌کند. سه نفر هم‌زمان بازش کرده‌اند؛ آخری که ذخیره کرده، ثبت‌نام‌های دو نفر دیگر را پاک کرده و کسی هم نفهمیده. وقتی همین داده در PostgreSQL باشد، هر ثبت‌نام یک تراکنش جداست، هیچ‌کدام گم نمی‌شود، و جستجوی «همه‌ی ثبت‌نام‌های امروز» یک خط است.

تشبیه: کتابخانه با کتابدار

فایل مثل یک جعبه کاغذ است: هر کس هر چه بخواهد داخلش می‌گذارد و برای پیدا کردن چیزی باید همه را ورق بزنی. دیتابیس مثل کتابخانه با کتابدار است: کتاب‌ها در قفسه‌های منظم‌اند (جدول‌ها)، هر کتاب شناسه‌ی یکتا دارد، یک فهرست (ایندکس) سریع پیدایشان می‌کند، و کتابدار (موتور دیتابیس) نمی‌گذارد کسی کتاب بدون عنوان ثبت کند یا دو نفر هم‌زمان یک کتاب را امانت بگیرند. تو با کتابدار به زبان مشخصی حرف می‌زنی: SQL.

جدول، سطر و ستون

دیتابیس رابطه‌ای (relational) داده را در جدول‌ها نگه می‌دارد، خیلی شبیه یک برگه‌ی اکسل ولی با قانون:

id	name	price	stock
1	کتاب پایتون	320000	12
2	ماوس	450000	30
3	کیبورد	890000	8

• ستون (column): یک ویژگی با نوع مشخص: name همیشه متن، price همیشه عدد صحیح.
• سطر (row): یک رکورد، اینجا یک محصول.
• کلید اصلی (primary key): ستونی که هر سطر را یکتا مشخص می‌کند (id). دو محصول ممکن است هم‌اسم باشند، ولی هرگز هم‌شناسه نیستند.

«رابطه‌ای» یعنی جدول‌ها با هم رابطه دارند: جدول orders با یک ستون product_id به جدول products اشاره می‌کند (درس JOIN).

دیتابیس رابطه‌ای داده را در جدول‌های با ستون‌های نوع‌دار و رابطه بین جدول‌ها نگه می‌دارد؛ انواع NoSQL برای شکل‌های دیگری از داده بهینه‌اند.

سه دیتابیس رابطه‌ای معروف

	PostgreSQL	MySQL / MariaDB	SQLite
نوع	سرور (سرویس جدا)	سرور	یک فایل، داخل خود برنامه
قوت	امکانات زیاد، دقیق، استاندارد، JSON و جستجوی متنی	بسیار رایج در وب (WordPress و…)	بدون نصب، صفر تنظیمات
کاربرد	بیشتر پروژه‌های جدید	میزبانی‌های اشتراکی، سیستم‌های قدیمی‌تر	اپ موبایل، ابزارهای کوچک، تست

این دوره روی PostgreSQL است. SQL پایه در هر سه تقریباً یکی است، پس هر چه یاد بگیری بیشترش همه‌جا کار می‌کند.

مثال‌های عملی

مثال ۱: نصب PostgreSQL

روی ماشین تمرینی Ubuntu:

sudo apt update
sudo apt install postgresql

نصب، سرویس را خودش روشن و enable می‌کند (درس systemd):

systemctl status postgresql --no-pager
psql --version

خروجی (کوتاه‌شده)

● postgresql.service - PostgreSQL RDBMS
     Loaded: loaded (/usr/lib/systemd/system/postgresql.service; enabled; preset: enabled)
     Active: active (exited) since Wed 2026-10-21 09:12:40 UTC; 2min ago
psql (PostgreSQL) 16.15 (Ubuntu 16.15-0ubuntu0.24.04.1)

PostgreSQL 16 همراه Ubuntu 24.04 است. (active (exited) برای این واحد عادی است؛ سرور واقعی در واحد postgresql@16-main اجرا می‌شود.) سرور روی پورت ۵۴۳۲ گوش می‌دهد؛ با sudo ss -tlnp | grep 5432 ببین (درس پورت‌ها).

مثال ۲: کاربر و دیتابیس خودت

نصب یک کاربر لینوکسی و یک نقش (role) دیتابیسی به اسم postgres می‌سازد که مدیر دیتابیس است. روی Ubuntu، کاربر لینوکسی ali به‌طور پیش‌فرض بدون رمز به نقش دیتابیسی هم‌نامش وصل می‌شود (به این peer authentication می‌گویند؛ درس کاربر و امنیت). پس یک نقش هم‌نام خودت بساز و یک دیتابیس:

sudo -u postgres createuser --createdb $USER
createdb shop
psql shop

صفحه

psql (16.15 (Ubuntu 16.15-0ubuntu0.24.04.1))
Type "help" for help.

shop=>

• sudo -u postgres createuser ... دستور را با کاربر لینوکسی postgres (همان مدیر) اجرا می‌کند و نقشی با اسم تو ($USER، یعنی ali) می‌سازد که اجازه‌ی ساختن دیتابیس دارد.
• createdb shop یک دیتابیس به اسم shop می‌سازد (حالا دیگر با نقش خودت).
• psql shop به آن وصل می‌شود. پرامپت shop=> یعنی «در دیتابیس shop هستی و منتظر SQL ام». (برای مدیر، =# است؛ مثل $ و # در ترمینال.)

یک سرور PostgreSQL می‌تواند چند دیتابیس جدا داشته باشد (مثلاً یکی برای هر برنامه)؛ هر دیتابیس هم جدول‌های خودش را.

مثال ۳: دستورهای بک‌اسلشی psql

دستورهایی که با \ شروع می‌شوند مال خود psql‌اند، نه SQL، و نقطه‌ویرگول لازم ندارند:

دستورها و کلیدها

\l

خروجی (کوتاه‌شده)

                                                   List of databases
   Name    |  Owner   | Encoding | Locale Provider | Collate |  Ctype  | ICU Locale | ICU Rules |   Access privileges
-----------+----------+----------+-----------------+---------+---------+------------+-----------+-----------------------
 postgres  | postgres | UTF8     | libc            | C.UTF-8 | C.UTF-8 |            |           |
 shop      | ali      | UTF8     | libc            | C.UTF-8 | C.UTF-8 |            |           |
 template0 | postgres | UTF8     | libc            | C.UTF-8 | C.UTF-8 |            |           | =c/postgres          +
...
(4 rows)

دستور	کار
\l	فهرست دیتابیس‌ها
\c نام	وصل شدن به یک دیتابیس دیگر
\dt	فهرست جدول‌ها
\d جدول	ساختار یک جدول
\? / \h دستور	راهنمای psql / راهنمای یک دستور SQL
\x	نمایش عمودی (برای سطرهای پهن)
\q	خروج (یا Ctrl+D)

Encoding همه UTF8 است، پس فارسی بی‌دردسر ذخیره می‌شود.

مثال ۴: اولین جدول، CREATE TABLE

CREATE TABLE products (
    id SERIAL PRIMARY KEY,
    name TEXT NOT NULL,
    price INTEGER NOT NULL,
    stock INTEGER DEFAULT 0
);

خروجی

CREATE TABLE

• هر ستون: اسم و نوع. TEXT متن با هر طولی، INTEGER عدد صحیح.
• SERIAL PRIMARY KEY: id خودکار ۱، ۲، ۳… می‌شود و کلید اصلی است.
• NOT NULL: این ستون نمی‌تواند خالی باشد. (NULL در SQL یعنی «مقدار نامعلوم/خالی».)
• DEFAULT 0: اگر مقدار ندادی، صفر.
• دستور SQL با ; تمام می‌شود. کلمه‌های SQL را رسم است با حروف بزرگ بنویسی (CREATE) تا از اسم‌ها جدا شوند؛ PostgreSQL به بزرگی و کوچکی آن‌ها حساس نیست.

ساختار جدول را ببین:

دستورها و کلیدها

\dt
\d products

خروجی

         List of relations
 Schema |   Name   | Type  | Owner
--------+----------+-------+-------
 public | products | table | ali
(1 row)

                            Table "public.products"
 Column |  Type   | Collation | Nullable |               Default
--------+---------+-----------+----------+--------------------------------------
 id     | integer |           | not null | nextval('products_id_seq'::regclass)
 name   | text    |           | not null |
 price  | integer |           | not null |
 stock  | integer |           |          | 0
Indexes:
    "products_pkey" PRIMARY KEY, btree (id)

SERIAL در واقع یک integer است که پیش‌فرضش از یک شمارنده (sequence) به اسم products_id_seq می‌آید. کلید اصلی هم خودکار یک ایندکس گرفت (درس ایندکس).

مثال ۵: افزودن و خواندن

INSERT INTO products (name, price, stock) VALUES ('کتاب پایتون', 320000, 12);
INSERT INTO products (name, price, stock) VALUES ('ماوس', 450000, 30), ('کیبورد', 890000, 8);
SELECT * FROM products;

خروجی

INSERT 0 1
INSERT 0 2
 id |    name     | price  | stock
----+-------------+--------+-------
  1 | کتاب پایتون | 320000 |    12
  2 | ماوس        | 450000 |    30
  3 | کیبورد      | 890000 |     8
(3 rows)

• INSERT INTO جدول (ستون‌ها) VALUES (مقدارها) سطر اضافه می‌کند؛ با ویرگول بین پرانتزها، چند سطر یک‌جا. INSERT 0 2 یعنی «دو سطر اضافه شد».
• متن در SQL با کوتیشن تکی ('...') است. (کوتیشن دوتایی معنی دیگری دارد؛ اشتباهات رایج.)
• id را ندادیم؛ خودکار پر شد.
• SELECT * FROM products همه‌ی ستون‌ها (*) و همه‌ی سطرها را برمی‌گرداند.

فقط ستون‌ها و سطرهای مشخص:

SELECT name, price FROM products WHERE price < 500000;

خروجی

    name     | price
-------------+--------
 کتاب پایتون | 320000
 ماوس        | 450000
(2 rows)

WHERE فیلتر است؛ درس بعد مفصل.

⚡ بررسی سریع

دستور SQL در psql را با چه چیزی تمام می‌کنی؟

Enter کافی استنقطه‌ویرگول ;دونقطه :\q

مثال ۶: دیتابیس از داده دفاع می‌کند

INSERT INTO products (price) VALUES (1000);
INSERT INTO products (name, price) VALUES ('هدفون', 'گران');

خروجی

ERROR:  null value in column "name" of relation "products" violates not-null constraint
DETAIL:  Failing row contains (4, null, 1000, 0).
ERROR:  invalid input syntax for type integer: "گران"
LINE 1: INSERT INTO products (name, price) VALUES ('هدفون', 'گران');
                                                            ^

دو سطر غلط رد شدند: اولی اسم نداشت (NOT NULL) و دومی برای ستون عددی متن داد. فایل JSON هیچ‌کدام را نمی‌گرفت. این قانون‌ها (قید یا constraint) تضمین می‌کنند هر برنامه‌ای که به این دیتابیس وصل شود، با هر زبانی، نتواند داده‌ی خراب بنویسد. (دقت کن 4 در DETAIL: شمارنده‌ی id برای سطر ردشده هم جلو رفت؛ پس شماره‌ها ممکن است فاصله داشته باشند، و این عادی است.)

مثال ۷: دستور چندخطی و نقطه‌ویرگول فراموش‌شده

اگر ; را فراموش کنی، psql منتظر ادامه می‌ماند و پرامپت عوض می‌شود:

صفحه

shop=> SELECT * FROM products
shop-> ;
 id |    name     | price  | stock
----+-------------+--------+-------
...

shop-> یعنی «دستورت هنوز تمام نشده». کافی است ; بزنی و Enter. اگر دستور را اشتباه شروع کرده‌ای و می‌خواهی رهایش کنی، Ctrl+C بزن. همین امکان را می‌دهد که دستورهای طولانی را در چند خط و خوانا بنویسی (مثل CREATE TABLE بالا).

پشت پرده: کلاینت و سرور

PostgreSQL یک سرور است (درس کلاینت و سرور در دوره‌ی مبانی): یک سرویس systemd که همیشه روشن است، داده را در فایل‌هایی زیر /var/lib/postgresql/16/main نگه می‌دارد و روی پورت ۵۴۳۲ (و یک سوکت محلی) منتظر درخواست است. psql فقط یک کلاینت است؛ برنامه‌ی پایتون تو، یک پنل مدیریت گرافیکی یا یک اپ موبایل (از راه API) هم همین‌طور. همه با یک سرور حرف می‌زنند و سرور است که تصمیم می‌گیرد چه کسی چه کاری اجازه دارد، کدام تغییر اول ثبت شود و چطور داده بعد از قطع برق سالم بماند.

psql و برنامه‌ها کلاینت‌اند؛ سرور PostgreSQL قانون‌ها، هم‌زمانی و ذخیره روی دیسک را مدیریت می‌کند.

برای همین هرگز فایل‌های داخل /var/lib/postgresql را مستقیم کپی یا ویرایش نکن؛ بکاپ و بازیابی ابزارهای خودش را دارد (درس بکاپ).

جدول‌های مرجع

نوع داده	برای	نمونه
INTEGER / BIGINT	عدد صحیح / عدد خیلی بزرگ	320000
NUMERIC(10,2)	عدد اعشاری دقیق (پول)	19.99
TEXT / VARCHAR(n)	متن / متن با حداکثر طول	'ماوس'
BOOLEAN	درست/غلط	true
DATE / TIMESTAMPTZ	تاریخ / زمان با منطقه‌ی زمانی	'2026-10-21'
SERIAL	عدد خودکار برای کلید اصلی

قید	معنی
PRIMARY KEY	یکتا و غیرخالی؛ شناسه‌ی سطر
NOT NULL	خالی نباشد
DEFAULT v	مقدار پیش‌فرض
UNIQUE	تکراری نباشد
CHECK (شرط)	شرط دلخواه، مثلاً CHECK (price >= 0)

اشتباهات رایج

۱) کوتیشن دوتایی برای متن

INSERT INTO products (name, price) VALUES ("ماوس", 1); خطای column "ماوس" does not exist می‌دهد؛ در SQL کوتیشن دوتایی برای اسم (جدول، ستون) است و تکی برای متن. راه‌حل: 'ماوس'.

۲) نوشتن SQL در ترمینال لینوکس

خروجی

bash: SELECT: command not found

SQL را باید داخل psql نوشت. راه‌حل: اول psql shop، یا برای یک دستور: psql shop -c "SELECT * FROM products;".

۳) جدولی که نیست

خروجی

ERROR:  relation "prodcts" does not exist
LINE 1: SELECT * FROM prodcts;
                      ^

PostgreSQL به جدول می‌گوید relation. یا غلط تایپی است، یا به دیتابیس دیگری وصلی. راه‌حل: \dt و دقت به پرامپت (shop=>).

۴) role "ali" does not exist

خروجی

psql: error: connection to server on socket "/var/run/postgresql/.s.PGSQL.5432" failed: FATAL:  role "ali" does not exist

نقش دیتابیسی هم‌نام کاربر لینوکسی‌ات ساخته نشده. راه‌حل: مثال ۲ (sudo -u postgres createuser --createdb $USER).

۵) دست زدن مستقیم به فایل‌های داده

کپی یا پاک کردن چیزی در /var/lib/postgresql وقتی سرور روشن است، دیتابیس را خراب می‌کند. راه‌حل: فقط با SQL و ابزارهای PostgreSQL (pg_dump در درس بکاپ).

تمرین

تمرینآسان

دیتابیس جدیدی به اسم practice بساز، به آن وصل شو، با \l ببین ساخته شده و با \c shop به دیتابیس shop برگرد.

دیدن جواب

createdb practice
psql practice

دستورها و کلیدها

\l
\c shop

صفحه

You are now connected to database "shop" as user "ali".
shop=>

در فهرست \l سطر practice با Owner ali دیده می‌شود.

تمرینمتوسط

تمرین اصلی: در shop جدول customers بساز با ستون‌های id (خودکار، کلید اصلی)، name (متن، اجباری)، city (متن) و phone (متن، یکتا). سه مشتری اضافه کن و همه را بخوان. بعد ثابت کن دیتابیس اجازه‌ی شماره‌ی تکراری نمی‌دهد.

دیدن جواب

CREATE TABLE customers (
    id SERIAL PRIMARY KEY,
    name TEXT NOT NULL,
    city TEXT,
    phone TEXT UNIQUE
);
INSERT INTO customers (name, city, phone) VALUES
    ('علی رضایی', 'تهران', '09120000001'),
    ('سارا محمدی', 'اصفهان', '09130000002'),
    ('رضا کریمی', 'تهران', '09120000003');
SELECT * FROM customers;
INSERT INTO customers (name, phone) VALUES ('مینا', '09120000001');

خروجی

CREATE TABLE
INSERT 0 3
 id |    name    |  city  |    phone
----+------------+--------+-------------
  1 | علی رضایی  | تهران  | 09120000001
  2 | سارا محمدی | اصفهان | 09130000002
  3 | رضا کریمی  | تهران  | 09120000003
(3 rows)

ERROR:  duplicate key value violates unique constraint "customers_phone_key"
DETAIL:  Key (phone)=(09120000001) already exists.

شماره تلفن را TEXT گرفتیم نه عدد، چون صفر اولش مهم است و کسی رویش حساب انجام نمی‌دهد.

تمرینسخت

به جدول products قیدی اضافه کن که قیمت منفی ممنوع باشد، و ثابت کن کار می‌کند. (راهنما: ALTER TABLE products ADD CONSTRAINT price_positive CHECK (price >= 0);) بعد با \d products ببین قید کجا نمایش داده می‌شود.

دیدن جواب

ALTER TABLE products ADD CONSTRAINT price_positive CHECK (price >= 0);
INSERT INTO products (name, price) VALUES ('تخفیف عجیب', -5000);

خروجی

ALTER TABLE
ERROR:  new row for relation "products" violates check constraint "price_positive"
DETAIL:  Failing row contains (5, تخفیف عجیب, -5000, 0).

خروجی \d products (بخش آخر)

Indexes:
    "products_pkey" PRIMARY KEY, btree (id)
Check constraints:
    "price_positive" CHECK (price >= 0)

ALTER TABLE ساختار یک جدول موجود را عوض می‌کند. PostgreSQL قبل از افزودن قید، سطرهای فعلی را هم بررسی می‌کند؛ اگر از قبل قیمت منفی وجود داشت، قید اضافه نمی‌شد.

آزمونک

آزمونک

1. مهم‌ترین فرق دیتابیس با فایل JSON برای یک فروشگاه چندکاربره؟

   دیتابیس رنگی استدیتابیس هم‌زمانی، قانون‌های داده و جستجوی سریع را مدیریت می‌کندفایل سریع‌تر استفرقی ندارند

2. در جدول، کلید اصلی (PRIMARY KEY) چیست؟

   اولین ستونستونی که هر سطر را یکتا مشخص می‌کندرمز دیتابیساسم جدول

3. پرامپت shop-> در psql یعنی…

   خطادستورت تمام نشده (احتمالاً ; جا افتاده)مدیر هستیقطع شدی

4. متن در SQL با کدام کوتیشن؟

   دوتایی "تکی 'بک‌تیک `هر کدام

5. \dt در psql چه می‌کند؟

   حذف جدولفهرست جدول‌هاساختن جدولخروج

6. INSERT با name خالی در ستون NOT NULL چه می‌شود؟

   ذخیره با name خالیرد می‌شود با خطای not-null constraintname را "null" می‌گذاردجدول پاک می‌شود

جمع‌بندی

• دیتابیس برنامه‌ای است برای نگه داشتن داده با هم‌زمانی امن، قانون‌های داده و جستجوی سریع؛ زبانش SQL.
• رابطه‌ای: جدول (سطر و ستون نوع‌دار)، کلید اصلی، رابطه بین جدول‌ها. NoSQL برای کارهای خاص.
• نصب: sudo apt install postgresql؛ نقش و دیتابیس: sudo -u postgres createuser --createdb $USER و createdb shop؛ اتصال: psql shop.
• psql: \l، \c، \dt، \d، \q؛ SQL با ; تمام می‌شود.
• CREATE TABLE با نوع و قید (PRIMARY KEY، NOT NULL، DEFAULT، UNIQUE، CHECK)؛ INSERT INTO ... VALUES ...؛ SELECT ... FROM ... WHERE ....
• متن با کوتیشن تکی؛ دیتابیس داده‌ی غلط را خودش رد می‌کند.

برگه‌ی تقلب این درس

دستور	کاری که می‌کند
sudo apt install postgresql	نصب
sudo -u postgres createuser --createdb $USER	نقش هم‌نام خودت
createdb shop / psql shop	ساختن و وصل شدن
\l \c db \dt \d t \q	دستورهای psql
CREATE TABLE t (id SERIAL PRIMARY KEY, ...);	ساختن جدول
INSERT INTO t (a, b) VALUES ('x', 1);	افزودن سطر
SELECT * FROM t WHERE ...;	خواندن
psql shop -c "SELECT 1;"	اجرای یک دستور از ترمینال