NoSQL چیست؟ هر آن چیزی که درباره پایگاه داده NoSQL باید بدانید

NoSQL چیست؟ شاید تابه‌حال نام پایگاه داده SQL به گوشتان خورده است و از کاربرد آن اطلاع دارید. اگر در این مورد اطلاعاتی ندارید، بهتر است بگوییم این قابلیت برای ذخیره‌سازی و مدیریت داده‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. بااین‌حال، پایگاه داده چیزی فراتر از ذخیره‌سازی ساده و معمولی دیتا است و قابلیت‌های بسیار بیشتری را می‌توان از آن انتظار داشت. با نصب و آموزش یک پایگاه داده، دست شما در ذخیره‌سازی، مدیریت و تحلیل دیتاها بازتر است و در این مورد، NoSQL بازهم قابلیت‌های بهتری در مقایسه با SQL دارد. در این مطلب قصد داریم این دیتابیس را بررسی و با قابلیت‌های آن بیشتر آشنا شویم.

NoSQL چیست؟

مفهوم NoSQL چیست؟ اگر بخواهیم به این سؤال جواب دهیم، باید با پایگاه داده معمولی یا همان Relational DB بیشتر آشنا شویم. پایگاه داده رابطه ای نوعی از سیستم‌های دیتابیس است که داده‌ها را در قالب جدول ذخیره می‌کند. هر جدول دارای ردیف‌ها و ستون‌هایی است که با روابط مختلف به سایر جداول مرتبط هستند. در این نوع پایگاه داده هر ستون نوع خاصی از دیتا را ذخیره خواهد کرد. برای مثال، نام، آدرس و سن ازجمله این مدل‌های دیتا هستند. 

این مدل دیتابیس‌ها دارای معایب زیادی هستند؛ به‌خصوص زمانی که هدف شما، مقیاس‌دهی به دیتاها است. همچنین، در بحث تحلیل داده‌های عظیم ممکن است عملکرد و سرعت تا حدود زیادی کاهش پیدا کند. 

در دیتابیس‌های NoSQL بسیاری از مشکلات برطرف شده است و این موضوع در DBMS های NoSQL مانند MongoDB و آپاچی کاساندرا به چشم مشهود است. درست است که حجم ذخیره‌سازی دیتا در این پایگاه‌های دیتا بالاتر است، اما مزایای متنوع‌تر آن‌ها، ارزش کار را تا حدود بالایی بهتر کرده است. 

تفاوت های NoSQL با پایگاه های داده رابطه ای (SQL)

تفاوت SQL و NoSQL چیست؟ برای پاسخ به سؤال NoSQL چیست، مطمئناً باید به تفاوت این ۲ دیتابیس نیز اشاره کنیم:

نوع ذخیره‌سازی دیتا

در نگاه نخست، تفاوت در ساختارهای ذخیره‌سازی داده است. در یک پایگاه داده Relational، داده‌ها در جداول خاصی ذخیره می‌شوند و این در حالی است که داده در پایگاه دیتای NoSQL به‌صورت‌های مختلفی قابلیت ذخیره‌سازی را دارند. 

برای مثال، در NoSQL Mongo DB داده‌ها به‌صورت بسته‌ها و اسناد Document ذخیره‌سازی می‌شوند. در این دیتابیس، امکان تعریف جفت‌های key value برای هر داکیومنت وجود دارد که این موضوع را می‌توان اساس دیتابیس Mongo DB به‌حساب آورد. با این قابلیت‌ها امکان مقیاس‌پذیری افقی در اختیار مدیر پایگاه داده و توسعه‌دهنده خواهد بود. انعطاف‌پذیری بالا و مقیاس‌پذیری مناسب با افزودن سرورهای بیشتر باعث شده است تا امروزه NoSQL به یکی از بهترین گزینه‌ها برای بیزینس‌های متوسط و بزرگ تبدیل شود. 

مدیریت اسکیما 

مدیریت اسکیما تفاوت‌های زیادی را در دیتابیس‌های معمولی و NoSQL دارد. در SQL های معمولی نیاز است تا از اسکیمای ثابت استفاده کنیم و اعمال تغییرات روی شِمای یک جدول ممکن است دردسرهای زیادی را به‌همراه آورد. این موضوع در NoSQL ها به این صورت نیست و انعطاف‌پذیری بالایی را می‌توان در این مدل دیتابیس‌ها در اختیار داشت. 

مقیاس‌پذیری 

تفاوت‌ اساسی SQL و NoSQL چیست؟ برای جواب به این سؤال بهتر است به مفاهیم مقیاس‌پذیری نیز اشاره کنیم. مقیاس‌پذیری در هر دو دیتابیس کاملاً متفاوت است. در دیتابیس SQL مقیاس‌پذیری به‌صورت عمودی است و این به آن معنی است که برای افزایش مقیاس باید روی همان سرور منابع را بهبود دهیم. این منابع شامل پردازنده، رم و حجم حافظه هستند. 

مقیاس‌پذیری در Not Only SQL ها به‌صورت افقی است. این مفهوم به آن معنی است که برای مدیریت ترافیک بیشتر و تحلیل داده‌های حجیم‌تر می‌توان سرورهای بیشتری را به دیتابیس اضافه کرد. این مزیت باعث می‌شود تا بتوان در بیزینس‌ها و فروشگاه‌های بزرگ که داده‌های بالایی دارند، از قدرت عملکردی NoSQL بیشترین بهره را برد. 

زبان کوئری‌نویسی 

برنامه‌نویس یا مدیر پایگاه داده با کوئری نویسی با دیتابیس ارتباط خواهد گرفت. این زبان در این دو مدل دیتابیس باهم متفاوت است. SQL از یک استاندارد کلی استفاده می‌کند که تقریبا در اکثر DBMS های این مدلی مشابه است. بااین‌حال، زبان ارتباط با دیتابیس در NoSQL متفاوت است. آموزش این زبان‌ها شاید زمانی ۲ هفته‌ای از شما بگیرد و پس از آن می‌توانید استفاده از پایگاه داده موردنظر را شروع کنید. 

انواع پایگاه های داده NoSQL چیست؟

بسیاری از پایگاه‌های داده وجود دارد که در پروژه شخصی یا شرکتی می‌توانید از آن استفاده کنید. انتخاب بین این دیتابیس‌ها در ابتدای کار شاید کمی برایتان دشوار باشد، اما با کمی تسلط روی ابزارهای مختلف در این حوزه، می‌توانید به‌سرعت گزینه موردنظر برای پروژه‌تان را انتخاب کرده و از آن استفاده کنید. در مقاله انواع پایگاه های داده NoSQL به بررسی این موارد پرداختیم اما در ادامه نیز با برخی از آن‌ها آشنا می‌شویم:

• دیتابیس‌های Key Value: پایگاه داده‌هایی که به این صورت کار می‌کنند، شاید ساده‌ترین نوع از NoSQL به‌حساب آیند. به‌صورت ذاتی یک جدول هشینگ در این دیتابیس‌ها وجود دارد و از کلیدهایی برای اشاره‌کردن به داده‌ها استفاده خواهد شد. Redis و DynamoDB ازجمله این پایگاه‌های داده هستند. 
• دیتابیس‌های Wide-column Stores: از دیتابیس‌های در این سبک می‌توان برای تحلیل و ارزیابی حجم بالایی از دیتا استفاده کرد. این ابزارها دیتا را در جدول، ردیف و ستون‌های داینامیک ذخیره می‌کنند. به همین دلیل است که نیازی نیست تا به محدودیت‌های SQL درمورد ردیف و ستون پایبند باشیم. کاساندرا ازجمله این دیتابیس‌ها است. 
• دیتابیس‌های Document Databases: این مدل پایگاه‌های داده از نوع Key Value هستند و داده در آن به فرم JSON ذخیره‌سازی خواهد شد. در این داده‌ها می‌توان انواع مختلفی را به کار برد که شامل رشته، اعداد، باینری و… است. بهترین مثال برای این مدل پایگاه‌های داده، Mongo DB است. 
• دیتابیس‌های Graph: یکی از مدرن‌ترین‌ها در این حوزه، گراف دیتابیس است. این قابلیت کمک زیادی خواهد کرد تا بتوان مقیاس‌پذیری دیتا را در ماشین‌های مختلف در اختیار داشت و دیتا را به‌صورت مطمئنی ذخیره کرد. یکی از بهترین مثال‌ها برای این مدل دیتابیس‌ها، Neo4J است.

مزایای استفاده از پایگاه های داده NoSQL چیست؟ 

مزایای پایگاه داده NoSQL چیست؟ در این بخش قصد داریم تا با این مزایای اساسی و ارزنده بیشتر آشنا شویم. پایگاه‌های داده NoSQL در مقایسه با روش‌های معمولی دارای مزایای بیشتری هستند و به همین دلیل است که از آن می‌توان در پروژه‌ها و سناریوهای خاص استفاده کرد. 

• مقیاس‌پذیری افقی مدرن

یکی از بزرگ‌ترین مزایای NoSQL ها امکان مقیاس‌پذیری افقی است که قابلیت استفاده از آن را برای بسیاری از بیزینس‌ها ممکن کرده است. این به آن معناست که می‌توان با افزودن سرورهای بیشتر، ظرفیت و کارایی سیستم را بهبود بخشید. 

• انعطاف‌پذیری در مدل دیتا 

در سیستم‌هایی که نیاز به تطابق سریع با تغییرات دیتا و مدل‌ها است، استفاده از NoSQL ها یکی از بهترین پیشنهادها است. این ویژگی به کاربران اجازه خواهد داد تا بدون نیاز به تغییرات گسترده در ساختار داده، آن‌ها را اضافه کرده یا تغییر دهید. 

• عملکرد بالا در خواندن و نوشتن

بسیاری از ابزارهای مدیریتی دیتابیس NoSQL برای دسترسی بهتر به خواندن و نوشتن دیتا طراحی و ساخته شده‌اند. این قابلیت، به‌خصوص در زمان نوشتن یا خواندن، حجم بالایی از تراکنش‌ها و داده‌ها الزامی است. 

• مدیریت توزیع‌شده

قابلیت مدیریت توزیع‌شده یکی از نیازهای اساسی در بسیاری از شرکت‌ها و بیزینس‌ها است. بسیاری از دیتابیس‌ها به کاربران اجازه می‌دهند تا داده‌ها را روی چند سرور و حتی چند منطقه جغرافیایی پراکنده کنند. این قابلیت باعث خواهد شد تا به پایداری و اطمینان بیشتری در دیتابیس دسترسی پیدا کنیم.  

• مدیریت بهتر داده‌های بزرگ 

به دلیل ساختار و طراحی NoSQL ها، امکان مدیریت بهتر کلان داده با استفاده از آن فراهم است. Big Data و مفاهیم آن در سال‌های قبل رشد بالایی داشته است و برای توسعه بهتر آن نیاز به دیتابیس‌های مطمئن با عملکرد بالا است. 

معایب و چالش های NoSQL چیست؟

برای هر ابزاری در دنیای علوم کامپیوتر، نقطه ضعف‌هایی وجود دارد. این موضوع درمورد NoSQL نیز وجود دارد. به همین دلیل، بهتر است قبل از انتخاب دیتابیس موردنظر، به نقاط ضعف آن و نقاط قوت ابزار آگاهی داشته باشید تا پس از استفاده از آن، به بهترین بازدهی دست پیدا کنید. 

• نبود استاندارد کدنویسی ثابت

اگر به‌دنبال جواب این سؤال هستید که معایب NoSQL چیست، بهتر است بدانید استاندارد کدنویسی یکی از آن‌ها است. به‌طور کلی، SQL ها دارای یک استاندارد ثابت هستند که با یادگیری یکی از آن‌ها می‌توانید از دیگر DBMS ها نیز استفاده کنید. این موضوع درمورد NoSQL ها وجود ندارد و ممکن است برای استفاده از هر یک از آن‌ها، نیاز به آموزش یک استاندارد خاص داشته باشید. 

• مدیریت پیچیده‌تر 

مدیریت این پایگاه‌های داده ممکن است پیچیده‌تر و زمان‌بر باشد. این به دلیل نیاز به پیاده‌سازی روش‌های مختلف برای اجرای بهینه‌سازی‌ها است. 

کاربردهای NoSQL چیست؟

دیتابیس‌های NoSQL به‌دلیل قابلیت‌های منحصربه‌فردی که دارند، دارای کاربردهای مدرنی هستند. در بسیاری از فناوری‌های روز دنیا می‌توان از این قابلیت‌ها استفاده کرد:

• مدیریت کلان داده: ابزارهای دیتابیس مانند Cassandra و Hadoop ازجمله بهترین قابلیت‌ها برای مدیریت داده‌های بزرگ هستند. از Big Data می‌توان به‌صورت گسترده در پروژه‌های کلان داده استفاده کرد و مدیریت داده‌ها را به‌نحواحسن انجام داد. 
• شبکه‌های اجتماعی: ذخیره‌سازی داده‌های پیچیده و ساختاریافته، ازجمله نیازهای مهم در دیتابیس شبکه‌های اجتماعی است. این داده‌ها باید به‌سرعت پردازش شوند و درصورت نیاز، فراخوانی آن‌ها انجام شود. پایگاه‌های دیتای NoSQL ازجمله بهترین گزینه‌ها برای انجام این پردازش‌ها هستند. 
• تجارت الکترونیک: درست است که در بیشتر وب‌سایت‌ها از SQL هایی مانند MySQL و PostGRE استفاده می‌شود، اما NoSQL ها نیز گزینه‌های خوبی برای این حوزه هستند. به‌دلیل انعطاف‌پذیری و مقیاس‌پذیری بالا برای مدیریت محصولات، گزینه‌هایی مانند Cassandra و MongoDB را می‌توان برای این کار استفاده کرد. 

انتخاب بین SQL و NoSQL: چه زمانی از کدام استفاده کنیم؟

انتخاب بین دیتابیس‌های SQL و NoSQL بستگی به معیارهای اختصاصی پروژه دارد. در مواردی که گزارش‌دهی و تحلیل‌های متنوع نیاز است، می‌توان از پایگاه‌ داده SQL استفاده کرد. با استفاده از زبان کوئری‌نویسی SQL می‌توان دستورات زیادی را آماده کرده و از قابلیت‌های گزارش‌گیری خودکار استفاده کرد. 

در شرایطی که هدف شما ذخیره کردن دیتا روی سرورهای مختلف است و مقیاس‌پذیری افقی مطرح است، NoSQL گزینه در دسترس خواهد بود. در صورتی که با داده‌های بدون ساختار یا نیمه‌ساختاریافته روبه‌رو هستید، مطمئناً می‌توانید از قابلیت‌های این مدل دیتابیس بیشترین استفاده را ببرید. 

آینده NoSQL و نقش آن در فناوری‌های نوظهور

حتماً این سؤال نیز به ذهنتان خطور کرده است که آینده NoSQL چیست؟ آینده این مدل پایگاه‌های داده به‌دلیل ویژگی‌های منحصربه‌فرد و مدرن، بسیار روشن است. با توجه به رشد فناوری‌هایی مانند اینترنت اشیا، هوش مصنوعی و بلاکچین و کلان داده، نقش NoSQL در آینده بسیار برجسته خواهد بود. 

امروزه دیتای بسیاری از بیزینس‌ها روی چند سرور ذخیره‌سازی می‌شوند و نیاز به سرعت بالایی در فراخوانی دیتا است. به همین دلیل است که NoSQL به یک گزینه جذاب برای پیاده‌سازی دیتابیس‌ها تبدیل شده است. 

جمع بندی: NoSQL چیست؟

در این مطلب سعی کردیم تا به سؤال NoSQL چیست پاسخ دهیم و شما را با کاربردهای اساسی آن آشنا کنیم. بهتر است به این نکته اشاره کنیم که انتخاب بین SQL و NoSQL کاملاً وابسته به نیازهای پروژه شما است. شاید در یک پروژه خاص SQL گزینه بسیار بهتری باشد و در پروژه دیگر این قابلیت جواب‌گو نباشد. بنابراین، قبل از هرکاری بهتر است در این مورد خوب تحقیق کنید تا بهترین گزینه را برای وب‌سایت خود انتخاب کنید.