اتفاقات روزمره ، اخبار مهم و دیگر مطالب میهن وب هاست را می توانید در این قسمت مطالعه کنید

در این مقاله تفاوت های کلیدی بین پایگاه های داده SQL و NoSQL بررسی شده است و موارد استفاده از هر کدام با توجه به شرایطی که در آن بهتر هستند، بیان می شود.

چند دهه است که برای دسترسی به پایگاه داده ها از SQL استفاده می شود. اکثر افرادی که با پایگاه داده ها کار می کنند SQL را می شناسند. از آنجایی که داده های بدون ساختار، میزان ذخیره سازی، قدرت پردازش و انواع تجزیه و تحلیل ها در طول سال های اخیر تغییر کرده اند، فناوری های پایگاه داده متفاوتی در حال رشد هستند که برای نگهداری داده ها مناسب تر می باشند. این نوع پایگاه داده ها معمولا NoSQL نامیده می شوند. ساختار پایگاه های داده SQL و NoSQL با یکدیگر متفاوت می باشد. SQL ساختار رابطه ای اما NoSQL ساختار غیر رابطه ای دارد.

تصویر(1)

پایگاه داده SQL چیست؟

SQL مخفف "Structured Query Language" است. این زبان برنامه نویسی از دهه 1970 به طور گسترده جهت مدیریت داده ها در سیستم های مدیریت پایگاه داده رابطه ای (RDBMS) استفاده می شود. در سال‌های اولیه، زمانی که هزینه ذخیره‌سازی بالا بود، پایگاه داده های SQL بر کاهش تکرار داده‌ها تمرکز داشتند.

تا به امروز نیز از SQL به طور گسترده ای برای جستجو در پایگاه داده های رابطه ای استفاده می شود. یک رکورد جدول در SQL ممکن است با یک یا چندین رکورد دیگر ارتباط داشته باشد. پایگاه داده های رابطه‌ای، ذخیره‌سازی و بازیابی سریع داده‌ها را امکان پذیر می کنند و می‌توانند حجم زیادی از داده‌ها و کوئری های پیچیده SQL را مدیریت نمایند.

پایگاه داده NoSQL چیست؟

NoSQL یک پایگاه داده غیر رابطه ای است. به این معنی که ساختارهای متفاوتی نسبت به پایگاه داده SQL دارد. در SQL پایگاه داده ها به صورت ردیف ها و ستون ها تنظیم می شوند اما NoSQL دارای انعطاف پذیری بیشتری است و از آن در قالبی که بهترین تناسب را با داده ها دارد، استفاده می شود. اصطلاح NoSQL در اوایل دهه 2000 ابداع شد.

مفهوم NoSQL به این معنی نیست که در سیستم ها از SQL استفاده نمی شود. زیرا پایگاه داده های NoSQL گاهی اوقات از برخی دستورات SQL پشتیبانی می کنند. NoSQL گاهی با عنوان "not only SQL" نیز شناخته می شود. 

موارد استفاده از SQL

پایگاه داده های SQL در مدیریت داده‌های ساختار یافته یا داده‌هایی که بین متغیرها و اطلاعات موجود، رابطه وجود دارد، استفاده می شوند.

مقیاس پذیری

به طور کلی، پایگاه داده های SQL امکان "مقیاس پذیری عمودی" دارند، به این معنی که می‌توانید با انتقال اطلاعات آن به یک سرور قوی تر که دارای CPU، RAM بالاتر یا هارد SSD با سرعت بیشتری است، سرعت لود اطلاعات از سرور را افزایش دهید. در حالی که مقیاس پذیری عمودی بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد اما پایگاه داده های SQL می توانند به صورت "مقیاس پذیری افقی" از طریق منطق پارتیشن بندی گسترش داده شوند. البته باید توجه داشت که مقیاس پذیری افقی، در SQL به خوبی پشتیبانی نمی شود.

ساختار

پایگاه داده SQL، داده ها را به روش های رابطه ای و جدولی سازماندهی می کند. ساختار این سازماندهی به صورتی است که داده ها در جداول با ستون ها یا ویژگی ها و ردیف ها، درج می شوند. 

ویژگی ها

RDBMS که از SQL استفاده می کند، باید شامل چهار ویژگی باشد که با نام اختصاری ACID شناخته می شوند. آنها تضمین می کنند که درخواست های ارسالی به سمت پایگاه داده، با موفقیت پردازش می شوند و پایگاه داده SQL دارای سطح بالایی از قابلیت اطمینان است:

• Atomicity یا یکپارچگی: دو حالت وجود دارد؛ یا تمام درخواست های ارسالی به سمت پایگاه داده با موفقیت انجام می شوند یا اینکه با شکست کامل روبرو خواهند شد. امکان اینکه درخواست ها به صورت ناقص انجام شوند وجود ندارد.
• Consistency یا سازگاری: پایگاه داده باید از قوانینی پیروی کند که مانع ناقص شدن اطلاعات شود. 
• Isolation یا ایزوله بودن: درخواست های همزمان نباید بر یکدیگر تاثیر داشته باشند.
• Durability یا پایداری: برای هر درخواست باید پاسخی ارسال شود و حتی اشکال در سیستم نباید مانع پاسخ دادن به یک درخواست گردد.

نمونه هایی از پایگاه داده های SQL:

• Db2
• MySQL
• PostgreSQL
• YugabyteDB
• CockroachDB
• Oracle Database
• Microsoft SQL Server
• Azure SQL Database

موارد استفاده از NoSQL

برخلاف SQL، سیستم‌های NoSQL به شما اجازه می‌دهند تا با ساختارهای مختلف داده‌ در یک پایگاه داده، کار کنید. عملکرد این ساختارها پویا است. از این رو نیاز کمتری به برنامه‌ریزی و سازمان‌دهی از پیش تعریف شده برای داده‌ها وجود دارد لذا انجام تغییرات آسان‌تر می باشد. پایگاه داده های NoSQL به شما این امکان را می‌دهند تا ویژگی‌ها و فیلدهای جدید اضافه نموده و همچنین از روش های اتصال متفاوتی در پایگاه‌ داده ها استفاده کنید.

مقیاس پذیری

پایگاه داده های NoSQL مقیاس پذیری افقی بهتری دارند، به این معنی که می توان در صورت نیاز سرورها یا قطعات اضافی را برای افزایش سرعت لود اطلاعات، اضافه کرد.

ساختار

پایگاه داده های NoSQL رابطه ای نیستند و داده ها را صرفا در ردیف ها و جداول ذخیره نمی کنند. آنها به طور کلی در یکی از چهار ساختار زیر قرار می گیرند:

• ساختار ستونی: در این حالت، داده ها در سلول ها گروه بندی شده و در تعداد تقریبا نامحدودی از ستون ها به جای ردیف ها، ذخیره می شوند.
• ساختار پایگاه داده مبتنی بر کلید یا مقدار (Key/Value Store Databases): در این ساختار داده ها به صورت جفت های Key/Value یا "کلید/مقدار" ذخیره می شوند. به بیان ساده تر، یک ستون key و ستون دیگری نیز به صورت Value وجود دارد. نمونه ای از آن را می توانید در تصویر (2) مشاهده نمایید.

تصویر(2)

• ذخیره‌سازی فایل: برای نگهداری و کدگذاری داده‌ها در قالب‌های استاندارد، از جمله XML ،YAML ، JSON و BSON استفاده می‌شود. فایل های موجود در یک پایگاه داده واحد می توانند شامل انواع مختلف داده ها باشند.
• پایگاه داده های گراف: این ساختار، داده ها را روی یک نمودار نشان می دهد که نحوه ارتباط مجموعه های مختلف داده ها را با یکدیگر نمایش می دهد. Neo4j ،RedisGraph (یک ماژول گراف ساخته شده در Redis) و OrientDB نمونه هایی از پایگاه داده های گرافی هستند.

ویژگی ها

در پایگاه های داده NoSQL برخلاف SQL که دارای ویژگی های ACID است، از تئوری CAP استفاده می شود. همچنین برخی از پایگاه های داده NoSQL مانند IBM's DB2 ، MongoDB ، AWS's DynamoDB و Apache's می توانند قوانین ACID را نیز ادغام نموده و از آنها پیروی کنند.

مفهوم CAP این است که سیستم‌های توزیع‌ داده امکان ارسال و دریافت اطلاعات را به روش هایی فراهم می‌کنند که تنها دو مورد از سه ویژگی زیر در هر زمان تضمین شده باشد:

• Consistency یا سازگاری: در هر درخواست، آخرین نسخه از اطلاعات دریافت می شود. MongoDB نمونه‌ای از یک سیستم کاملاً سازگار است.
• Availability یا پایداری: هر درخواستی یک پاسخ معتبر دارد.
• Partition tolerance یا تحمل پارتیشن: هر گونه تاخیر یا از دست رفتن ارتباطات، باعث وقفه در عملکرد سیستم نمی شود.

پشتیبانی

در حالی که NoSQL، به سرعت پذیرفته شد اما دارای انجمن های کاربردی کوچک و با پشتیبانی کمتری است. همچنین کاربران NoSQL برخلاف بسیاری از زبان‌های SQL که اختصاصی هستند، از سیستم‌های متن باز بهره می‌برند.

نمونه هایی از پایگاه داده های NoSQL:

• Redis
• FaunaDB
• CouchDB
• MongoDB
• Cassandra
• Elasticsearch
• BigTable
• Neo4j
• HBase

تصویر(3)

موارد استفاده از SQL

SQL انتخاب خوبی برای کار با داده های مرتبط است. پایگاه داده های رابطه ای کارآمد و انعطاف پذیر بوده و همچنین به راحتی توسط هر برنامه ای قابل دسترس هستند. یکی از مزایای پایگاه داده رابطه ای این است که وقتی کاربر یک رکورد خاص را بروز می کند، تمامی نسخه های پایگاه داده، به طور خودکار بروز شده و اطلاعات به صورت آنی ارائه می شوند.

SQL و یک پایگاه داده رابطه‌ای، مدیریت حجم بالایی از اطلاعات را آسان می‌کند. به عنوان مثال، به‌جای تغییر چندین فایل، صرفا یک بار بروزرسانی داده‌ها کافی می باشد. همچنین بهترین گزینه برای ارزیابی یکپارچگی داده ها است زیرا تمامی بخش های اطلاعات در یک مکان ذخیره می‌شوند.

اکثر شرکت های بزرگ فناوری مانند Uber ،Netflix و Airbnb از SQL استفاده می کنند. حتی شرکت های بزرگی مانند گوگل، فیسبوک و آمازون که سیستم های پایگاه داده شخصی خود را ساخته اند، از SQL برای کوئری و تجزیه و تحلیل داده ها استفاده می کنند.

موارد استفاده از NoSQL

در خصوص پایگاه های داده SQL و NoSQL باید بدانید که  SQL برای اطمینان از اعتبار داده ها عملکرد مناسبی دارد اما NoSQL زمانی خوب است که سرعت دسترسی به داده های بزرگ، مهم تر باشد. همچنین این مورد زمانی که یک شرکت به دلیل تغییر اطلاعات نیاز به مقیاس‌پذیری دارد، استفاده می شود.

NoSQL زمانی استفاده می شود که مقادیر زیادی از مجموعه داده های متغیر وجود دارد یا نیاز به مدل های داده انعطاف پذیر دارید یا اطلاعات شما در یک مدل رابطه ای قرار نمی گیرند. در این صورت برای حجم زیادی از داده های بدون ساختار، پایگاه داده هایی مانند CouchDB ،MongoDB و Amazon DocumentDB مناسب تر هستند. همچنین برای دسترسی سریع به داده های یک فروشگاه پیچیده، Redis ممکن است بهترین انتخاب باشد. یک جستجوی پیچیده یا انعطاف پذیر در میان داده های زیاد را می توانید از طریق این نوع پایگاه داده انجام دهید.

مقیاس پذیری یکی از مزایای قابل توجه پایگاه های داده NoSQL است. پایگاه داده های NoSQL مانند Cassandra که توسط فیس‌بوک توسعه داده شده اند، حجم عظیمی از داده‌ها را که در بسیاری از سرورها پخش می‌شوند، مدیریت می‌کنند.

در انتها : 

انتخاب یا پیشنهاد پایگاه داده مناسب، یک مسئولیت کلیدی برای اکثر کارشناسان پایگاه داده است. برای این کار باید یک رویکرد مفید در کنار تصمیم گیری آگاهانه داشت. هنگام انتخاب هر یک از پایگاه های داده SQL و NoSQL، در نظر گرفتن نیازهای اصلی داده های شما و ایجاد ارتباط مناسب که دستیابی به اهداف شما را ممکن می کند، بسیار مهم است.