بررسی SQL و NoSQL

در دنیای برنامه نویسی و توسعه‌ی وب این سوال برای همه پیش می‌آید که از چه پایگاه داده‌ای باید استفاده کنیم. آیا پایگاه داده‌های مبتنی بر sql مانند mysql مناسب است یا پایگاه‌های Nosql مانند MongoDB؟ به مانند سایر حوزه‌های IT مثل لینوکس و ویندوز، اندروید و iOS و غیره که همیشه طرفداران آنها به کَل کَل با یکدیگر می‌پردازند، این بخش نیز مستثنا نیست و هر کدام سینه‌چاکان مربوط به خود را دارد. ما در این مقاله سعی می‌کنیم هر دوی آنها را مورد بررسی دقیق قرار داده و مزایا و معایب هر کدام را برای شما شرح دهیم تا بتوانید با توجه به نیازمندی‌های خود یک انتخاب آگاهانه و مناسب را داشته باشید.

پایگاه داده SQL

SQL مخفف Structured Query Language (زبان ساختار یافته ی کوئری) است. این مدل در سال ۱۹۷۰ توسط IBM طراحی شد. بانک‌های اطلاعاتی رابطه‌ای، می‌توانند شامل چندین جدول مختلف باشند. داده ها در این نوع از پایگاه های داده در جدول ها ذخیره می شوند. این جداول ساختار کاملاً مشخصی دارند (یعنی ستون های مشخصی دارند که باید از قبل انتخاب و تعیین شوند). این ساختار محکم بر اساس نام فیلدها و نوع داده هایی است که باید وارد جدول شوند. در علم بانک‌های اطلاعاتی به رابطه میان جدول و نوع فیلدها عمدتا schema گفته می‌شود. در یک بانک اطلاعاتی رابطه‌ای قبل از اینکه هرگونه داده‌ای وارد شود، ابتدا باید به صورت کامل و درست schema را تعریف کنیم.

برای اینکه یک بانک اطلاعاتی رابطه‌ای به درستی کار کند، داده‌هایی که شما وارد می‌کنید، لازم است که به صورت بسیار صحیح و ساختارمندی قرار بگیرند. وقتی یک شمای کلی یا schema درست را طراحی کنید، در بانک اطلاعاتی‌تان کمترین میزان افزونگی و یا ناهمخوانی داده‌ها را خواهید داشت. این موضوع برای تجارت‌هایی با میزان ریسک‌پذیری بالا، بسیار حیاتی و لازم است. وقتی شمای کلی را به صورتی ضعیف طراحی کنید، بعدها به صورت کامل دچار سرگیجه و سردرد خواهید شد. وقتی شما در این مدل بخواهید که یک آیتم جدید را به شمای بانک اطلاعاتی‌تان وارد نمایید نیاز دارید که تمام بانک اطلاعاتی را ویرایش کنید و همه موارد را با همدیگر همگام سازی کنید.

SQL یک زبان برنامه‌نویسی است که معماران بانک‌های اطلاعاتی برای ساخت بانک‌های اطلاعاتی رابطه‌ای از آن استفاده می‌کنند. در یک بانک اطلاعاتی مانند MySQL با استفاده از این حالت می‌توانید کوئری‌هایی را اجرا کنید، داده‌هایی را برگشت دهید، ویرایش کنید، حذف نمایید و یا رکورد جدیدی را اضافه کنید. این زبان بسیار سبک است و از دسته زبان‌های اعلامی است، با استفاده از این زبان، توسعه‌دهنده می‌تواند بسیاری از کارهای سخت را به سادگی انجام دهد.

NoSQL یک بانک‌ اطلاعاتی غیر رابطه‌ای و توزیع شده

Nosql چیست؟

اگر داده‌ها به صورت واضح تعیین نشده‌ باشند و یا اینکه ساختاردهی درستی نداشته باشند، پس ساختن یک schema بسیار مشکل است. بجای اینکار می‌توانید از بانک‌های اطلاعاتی غیر رابطه‌ای استفاده کنید، این مدل از بانک اطلاعاتی بسیار منعطف‌تر نسبت به سایر روش‌ها است. ایده بانک‌های اطلاعاتی غیر رابطه‌ای مانند فایل‌ها و دایرکتوری‌ها است که در آن تمام اطلاعات مرتبط به هم (فایل‌ها) در یک جا (دایرکتوری‌ها) قرار می‌گیرند. اگر یک وبلاگ وردپرسی از بانک‌ اطلاعاتی NoSQL استفاده کند، هر کدام از فایل‌ها یک پست وبلاگی را در خود نگه می‌دارند، لینک‌های شبکه‌های اجتماعی، تلفن‌ها، متن‌ها و تمام موارد دیگر.

در بانک‌های اطلاعاتی NoSQL بجای اینکه داده‌ها در جدول‌ها ذخیره شود، در سندها ذخیره می‌شود. از این طریق می‌شود داده‌هایی ساختاردهی نشده را مانند (تصاویر، مقالات، ویدیوها و موارد مختلف دیگر) در یک سند ذخیره کرد و به سادگی آن‌ها را پیدا نمود، در این حالت، دیگر برای ذخیره موارد مختلف از جداول استفاده نمی‌شود. این موضوع درک‌پذیری بالاتری دارد، اما بخاطر داشته باشید که این روش به پردازش بیشتری نسبت به SQL نیاز دارد. 

بانک‌های اطلاعاتی NoSQL همچنین مزیت‌ دیگری را نیز ارائه می‌دهند و آن آسان بودن دسترسی است. بانک‌های اطلاعاتی SQL بیشتر به عنوان گزینه مناسبی برای اپلیکیشن‌هایی است که با زبان‌های برنامه‌نویسی شئ‌گرا مانند جاوا، پایتون، پی‌اچ‌پی و… نوشته می‌شود. اما NoSQL برای توسعه‌دهندگانی مناسب است که از طریق APIها به داده‌ها دسترسی پیدا می‌کنند و بدون اینکه نیاز به یادگیری SQL یا ساختار و معماری بانک اطلاعاتی داشته باشند، می‌توانند با آن کار کنند.

در تصویر زیر می‌توانید مقایسه‌ای بین این دو پایگاه داده، مشاهده نمایید:

انواع پایگاه داده nosql

پایگاه‌های داده NoSQL یا Non-relational databases انواع مختلفی دارند که به تفاوت‌های مدل داده‌ها و ساختار ذخیره‌سازی آنها برمی‌گردد. در زیر، انواع مهم پایگاه‌های داده NoSQL را معرفی می‌کنیم:

۱. پایگاه داده سندی (Document Store): در این نوع از پایگاه‌ها، داده‌ها به صورت سند‌هایی ذخیره می‌شوند. هر سند می‌تواند به فرمت‌های مختلفی باشد، مانند JSON یا BSON (Binary JSON). مشهورترین نمونه از این نوع، MongoDB است.

۲. پایگاه داده ستونی (Column Store): این نوع از پایگاه‌ها داده‌ها را به صورت ستون‌هایی ذخیره می‌کنند. پایگاه داده Apache Cassandra یک نمونه از پایگاه‌های داده ستونی است.

۳. پایگاه داده کلید-مقدار (Key-Value Store): در این نوع از پایگاه‌ها، داده‌ها بر اساس یک کلید منحصربه‌فرد ذخیره می‌شوند و از ساختار داده‌ای ساده تشکیل شده‌اند. Redis و Amazon DynamoDB نمونه‌های معروف از این نوع هستند.

۴. پایگاه داده گرافی (Graph Database): این نوع از پایگاه‌ها مخصوص پردازش داده‌های گرافی هستند که شامل رئوس (نودها) و یال‌ها (رابطه‌ها) می‌شوند. این نوع به خوبی برای مواردی مانند شبکه‌های اجتماعی، تجزیه و تحلیل شبکه‌ها، و مسائل مشابه کاربرد دارد. Neo4j از جمله پایگاه‌های داده گرافی معروف است.

۵. پایگاه داده مستند-ستونی (Wide-Column Store): این نوع از پایگاه‌ها یک ترکیب از ساختارهای سندی و ستونی را ارائه می‌دهند. داده‌ها در ستون‌ها ذخیره می‌شوند اما هر ستون می‌تواند ساختارهای مستندی (مثل JSON) را در بر داشته باشد. HBase که بر پایه Hadoop ساخته شده، یک نمونه از پایگاه‌های داده مستند-ستونی است.

این تقسیم‌بندی مختصر انواع پایگاه‌های داده NoSQL است. هر نوع دارای مزایا و محدودیت‌های خاص به توسعه‌دهندگان و برنامه‌هاست که در تصمیم‌گیری برای استفاده از آنها باید مورد بررسی دقیق قرار گیرد.

معایب nosql

استفاده از پایگاه‌های داده NoSQL (Non-relational databases) باعث ارتقاء امکاناتی در برخی موارد می‌شود، اما همچنین معایب خود را نیز دارد. در زیر به برخی از معایب رایج در استفاده از پایگاه‌های داده NoSQL اشاره می‌کنیم:

1. در برخی موارد، پایگاه‌های داده رابطه‌ای (Relational databases) قابلیت پخش‌پذیری (scalability) بالاتری نسبت به پایگاه‌های داده NoSQL دارند. پخش‌پذیری در پایگاه‌های داده NoSQL ممکن است پیچیده‌تر و نیاز به طراحی و معماری مخصوص برای سیستم‌های بزرگتر باشد.
2. در بعضی موارد، پایگاه‌های داده NoSQL کمتر از ابزارهای امنیتی و کنترل دسترسی پیشرفته‌ای بهره می‌برند که در پایگاه‌های رابطه‌ای وجود دارند. این ممکن است در برخی نیازمندی‌ها باعث مشکل شود.
3. بسیاری از پایگاه‌های داده NoSQL از سیستم پرس‌وجوی SQL پشتیبانی نمی‌کنند. این موضوع می‌تواند برای توسعه‌دهندگانی که به پرس‌وجوهای پیچیده و تعامل با داده‌ها نیاز دارند، محدودیت ایجاد کند.
4. در بعضی از پایگاه‌های داده NoSQL، امکانات تراکنشی (transactional capabilities) کامل ممکن است وجود نداشته باشد. این می‌تواند در برنامه‌هایی که نیاز به پشتیبانی از تراکنش‌های پیچیده دارند، مشکل ایجاد کند.
5. در برخی موارد، پایگاه‌های داده NoSQL کمتر از ابزارهای تحلیل داده و Business Intelligence پشتیبانی می‌کنند. این ممکن است باعث محدودیت در تجزیه و تحلیل داده‌ها و اطلاعات تجاری شود.

توجه داشته باشید که معایب برخی از پایگاه‌های داده NoSQL می‌تواند در برخی موارد معتبر نباشد و به توسعه‌دهندگان و معماران بستگی دارد که چه نیازهای خاصی دارند و کدام پایگاه داده NoSQL بهترین پاسخ را به این نیازها ارائه می‌دهد.