NoSQL چیست؟ هر آن چیزی که 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 ذخیره سازی 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 به صورت‌های مختلفی قابلیت ذخیره‌سازی را دارند. 

برای مثال، در NoSQL Mongo DB داده‌ها به صورت 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 به حساب آورد. با این قابلیت‌ها امکان مقیاس‌پذیری افقی در اختیار مدیر پایگاه داده و توسعه دهنده 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 شمای یک جدول ممکن است دردسرهای زیادی را به همراه آورد. این موضوع در NoSQL ها به این صورت نیست و انعطاف‌پذیری بالایی را می‌توان در این مدل دیتابیس‌ها در اختیار داشت. 

مقیاس پذیری 

تفاوت‌ اساسی SQL و NoSQL چیست؟ برای جواب به این سوال بهتر است به مفاهیم مقیاس‌پذیری نیز اشاره کنیم. مقیاس‌پذیری در هر دو دیتابیس کاملا متفاوت است. در دیتابیس SQL مقیاس‌پذیری به صورت 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 به صورت 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 کوئری نویسی 

برنامه‌نویس یا مدیر پایگاه داده با کوئری نویسی با دیتابیس ارتباط خواهد گرفت. این زبان در این دو مدل دیتابیس با هم متفاوت است. SQL از یک استاندارد کلی استفاده می‌کند که تقریبا در اکثر DBMS های این مدلی مشابه است. با این حال، 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 مورد نظر 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 به سرعت گزینه مورد نظر برای پروژه‌تان را انتخاب کرده و از آن استفاده کنید. در مقاله انواع پایگاه های داده NoSQL به برسی 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 به حساب آیند. به صورت ذاتی یک جدول هشینگ در این دیتابیس‌ها وجود دارد و از کلیدهایی برای اشاره کردن به داده‌ها استفاده خواهد شد. Redis و DynamoDB از جمله این پایگاه‌های داده هستند. 
• دیتابیس‌های Wide-column Stores: از دیتابیس‌های این مدلی 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 در مورد ردیف و ستون پایبند باشیم. کاساندرا از جمله 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 به صورت 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. 

• مقیاس پذیری 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 معنی است که می‌توان با افزودن سرورهای بیشتر ظرفیت و کارایی سیستم را بهبود بخشید. 

• انعطاف پذیری 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 به خصوص در زمان نوشتن یا خواندن حجم بالایی از تراکنش‌ها و داده‌ها الزامی است. 

• مدیریت توزیع شده

قابلیت مدیریت توزیع شده 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 داده های 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 در مورد NoSQL نیز وجود دارد. به همین دلیل بهتر است قبل از انتخاب دیتابیس مورد نظر 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 کد نویسی ثابت

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

• مدیریت پیچیده تر 

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

کاربردهای NoSQL چیست؟

دیتابیس‌های NoSQL به دلیل قابلیت‌های منحصر به فردی 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 از جمله بهترین قابلیت‌ها برای مدیریت داده‌های بزرگ هستند. از Big Data می‌توان به صورت گسترده در پروژه‌های کلان داده استفاده کرد و مدیریت داده‌ها را به نحو احسن انجام داد. 
• شبکه های اجتماعی: ذخیره‌سازی داده‌های پیچیده و ساختار یافته از جمله نیازهای مهم در دیتابیس شبکه‌های اجتماعی است. این داده‌ها باید به سرعت پردازش شوند و در صورت نیاز فراخوانی آن‌ها انجام شود. پایگاه‌های دیتای NoSQL از جمله بهترین گزینه‌ها برای انجام این پردازش‌ها هستند. 
• تجارت الکترونیک: درست است که در بیشتر وب سایت‌ها از SQL هایی مانند MySQL و PostGRE استفاده می‌شود، اما NoSQL ها نیز گزینه‌های خوبی برای این حوزه هستند. به دلیل 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 نیمه ساختاریافته روبرو هستید، مطمئنا می‌توانید از قابلیت‌های این مدل دیتابیس بیشترین استفاده را ببرید. 

آینده NoSQL و نقش آن در فناوری های نوظهور

حتما این سوال نیز به ذهنتان خطور کرده است که آینده NoSQL چیست؟ آینده این مدل پایگاه‌های داده به دلیل ویژگی‌های منحصربه‌فرد و مدرن بسیار روشن است. با توجه به رشد فناوری‌هایی مانند اینترنت اشیا، هوش مصنوعی، 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 سوال 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 کاملا 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 هر کاری بهتر است در این مورد خوب تحقیق کنید تا بهترین گزینه را برای وب‌سایت خود انتخاب کنید.