پایگاه های داده SQL و NoSQL و تفاوت آنها به زبان ساده فرادرس مجله‌

این مسئله می‌تواند برای برنامه‌هایی که به تراکنش‌های پیچیده و دقیق نیاز دارند، مشکل‌ساز شود. یکی از اساسی‌ترین انتخاب‌هایی که باید هنگام توسعه یک برنامه انجام داد، استفاده از پایگاه داده SQL یا NoSQL برای ذخیره داده‌ها است. پایگاه های داده مرسوم، به معنای پایگاه های داده رابطه ای که از SQL (زبان پرس و جوی ساختاریافته) برای پرس و جوها استفاده می کنند، محصول دهه ها تکامل فناوری، عملکرد خوب و تست استرس در دنیای واقعی هستند. آنها برای تراکنش های قابل اعتماد و پرس و جوهای موقت، که اصلی ترین برنامه های کاربردی خط کسب و کار هستند، طراحی شده اند. اما آنها همچنین با محدودیت هایی مانند طرحواره سفت و سخت همراه هستند که آنها را برای انواع دیگر برنامه ها مناسب تر می کند.

در عوض، این پایگاه داده‌ها از روش‌های مختلفی مانند اسناد، جفت‌های کلید-مقدار، گراف یا ستون برای ذخیره و مدیریت داده‌ها استفاده می‌کنند. این انعطاف‌پذیری به کاربران اجازه می‌دهد داده‌های غیرساختاریافته و نیمه‌ساختاریافته را به راحتی مدیریت کنند. پایگاه داده NoSQL برگرفته از واژه Not Only SQL است و ساختار متفاوتی در مقایسه با دیتابیس‌های رابطه‌ای دارا است. برخلاف دیتابیس‌های سنتی که داده‌ها در سطر و ستون‌های جداول ذخیره‌سازی می‌شوند، در انواع پایگاه داده NoSQL ، ذخیره‌سازی داده‌ها، انعطاف‌پذیری بیشتری دارد. در این نوع Database، داده‌ها بر اسکیماهای منعطف اکتفا می‌کنند و می‌توان آن‌ها را در قالب فرمت‌های مختلف، ازجمله داکیومنت (JSON)، زوج‌های کلید – مقدار (Key-Value Pairs)، گراف‌ها و Wide-Column Store ها ذخیره‌سازی کرد. به‌طور کلی، می‌توان با افزایش سرور به سیستم، دیتابیس‌های NoSQL را به‌صورت افقی Scale کرد.

از این رو این پایگاه داده نسبت به سایر پایگاه داده‌های رابطه‌ای انعطاف بالاتری دارد. بنابراین کاربران قدرت بیشتری جهت افزودن فیلدها و ویژگی‌ها خواهند داشت. پایگاه داده‌های NoSQL در امنیت سایبری برای مدیریت و تحلیل حجم زیادی از داده‌های مربوط به فعالیت‌های شبکه و لاگ‌ها استفاده می‌شوند. این پایگاه داده‌ها با سرعت بالا و توانایی ذخیره داده‌های غیرساختاریافته، به شناسایی تهدیدها، تحلیل الگوهای مشکوک و پاسخگویی به حملات سایبری کمک می‌کنند. سیستم مدیریت پایگاه داده یک اصطلاح گسترده است که به همه ابزارهای کاملاً مختلف (یعنی برنامه‌های رایانه‌ای یا کتابخانه‌های جاسازی‌شده) اشاره می‌کند و در اغلب موارد به روش‌های بسیار متفاوت و منحصر به فردی عمل می‌کند.

زمانی­که روابط بین داده­ها، از خود داده­ها، مهم­تر باشد، از DBMSهای گرافی استفاده می­شود؛ برای مثال نمایش و پیمایش شبکه­ های اجتماعی، تولید لیست پیشنهاد در فروشگاه ­های برخط و غیره. برای مدل کردن این گراف­ها در پایگاه داده رابطه­ای، تعداد بسیار زیادی رابطه چند به چند ایجاد خواهد شد. بنابراین، برای اجرای پرس­و­جوهایی که تمرکز آن­ها بر روی روابط بین داده­ها است، عملیات الحاق (join) پیچیده­ای لازم خواهد بود. یکی دیگر از تفاوت‌های مهم SQL و NoSQL مقیاس‌پذیری آنها است، SQL دارای ویژگی مقیاس‌پذیری عمودی می‌باشد، یعنی در صورتی که نیاز به افزایش مقیاس بر روی یک سرور باشیم باید میزان CPU یا RAM را زیاد کنیم. اما  NoSQL از مقیاس‌پذیری افقی برخوردار است که این کار را با افزایش تعداد سرورها انجام می‌دهد. بنابراین برای استفاده جهت ذخیره کردن دیتاهای  عظیم استفاده از NoSQL متداول‌تر است چرا که قدرت بالاتری دارد.

ذخیره‌سازهای ستونی-عریض، مشابه پایگاه داده‌های ستونی، داده‌ها را به‌صورت ستون‌ها ذخیره می‌کنند، اما به‌جای ذخیره‌سازی داده‌ها در قالب جداول استاندارد، هر سطر می‌تواند تعداد متفاوتی از ستون‌ها داشته باشد. این ساختار به‌گونه‌ای طراحی شده است که مقیاس‌پذیری افقی بالایی داشته باشد و به‌راحتی بتواند حجم بالایی از داده‌ها را مدیریت کند. پایگاه داده‌های NoSQL برای مدیریت و پردازش کلان‌داده بسیار مناسب هستند، زیرا می‌توانند به‌سرعت داده‌های حجیم و پیچیده را ذخیره و تحلیل کنند. این نوع پایگاه داده به دلیل مقیاس‌پذیری افقی و معماری توزیع‌شده، در سیستم‌هایی که نیاز به پردازش همزمان داده‌ها از چندین منبع دارند، ایده‌آل است. پایگاه داده‌های NoSQL برای مدیریت حجم بالای داده‌ها و مقیاس‌پذیری طراحی شده‌اند. این سیستم‌ها معمولاً برای پردازش‌های توزیع‌شده و تحلیل داده‌های کلان (Big Data) استفاده می‌شوند.

به عبارت دیگر، این تمرین جداسازی ردیف های یک جدول به چندین جدول مختلف است که به عنوان پارتیشن شناخته می شود. هر پارتیشن دارای طرح و ستون های یکسان است اما ردیف های کاملاً متفاوتی نیز دارد. به همین ترتیب، داده های ذخیره شده در هر پارتیشن منحصر به فرد و مستقل از داده های نگهداری شده در پارتیشن های دیگر است. پایگاه داده های SQL برای کار با چنین بارها و انواع داده ها طراحی نشده اند. پایگاه‌های داده سنتی C و A را انتخاب می‌کنند، بنابراین مبادله P - تحمل پارتیشن است. اکثر پایگاه های داده NoSQL از قوانین ACID پیروی نمی کنند، بنابراین می توانند C یا A را به نفع P معامله کنند و با ایجاد یک نمونه جدید از پایگاه داده به صورت افقی مقیاس شوند.

حال که دانستیم NoSQL چیست، بیایید بررسی کنیم این نوع پایگاه داده‌ها برای چه نوع استفاده‌ای مناسب هستند. پایگاه‌های داده NoSQL کاربردهای زیادی دارند اما مهم‌ترین آن‌ها در زیر آورده شده است. پایگاه‌های داده SQL یا رابطه‌ای نیازمند یک ساختار با خصوصیات تعریف شده برای نگهداری داده‌ها هستند و این روند عکس پایگاه‌های داده NoSQL است که معمولاً امکان عملیات آزادانه‌ای را فراهم می‌سازند. پایگاه های داده یا دیتابیس ابزارهایی هستند که روزانه توسط شرکت ها در انواع مختلف استفاده می شود. آنها ذخیره و تبدیل مقادیر زیادی از داده ها را ممکن می سازند و برای هر تجارت مبتنی بر داده ضروری هستند. اما قبل از اینکه به پایگاه‌های اطلاعاتی امروزی تبدیل شوند، باید راه زیادی را طی می‌کردند.

این اسناد می‌توانند ساختاری انعطاف‌پذیری داشته باشند؛ به این معنی که لازم نیست همه آن‌ها از یک شِمای از پیش‌تعریف‌شده پیروی کنند. صرف‌نظر از مجوزها، پایگاه‌های داده رابطه‌ای همگی کمابیش بر مبنای استاندارد SQL پیاده‌سازی شده‌اند و از این رو می‌توان با استفاده از زبان کوئری ساخت‌یافته (SQL) به آن‌ها کوئری زد. اما در سوی دیگر، پایگاه‌های داده NoSQL هر یک روش منحصر به فردی برای کار با داده‌ها و مدیریت آن‌ها دارند. برخلاف پایگاه‌های داده رابطه‌ای سنتی امکان گروه‌بندی مجموعه‌هایی از داده‌ها با همدیگر در برخی پایگاه‌های داده NoSQL مانند MongoDB ارائه شده است. این انباره‌های سند داده‌های مختلف را در کنار هم و به صورت یک مجموعه منفرد نگهداری می‌کنند که معادل سند است.

طبق تئوری موجود برای سیستم‌های توزیع‌شده، در یک سیستم توزیع‌‌شده باید ازبین سه ویژگی مختلف، یعنی سازگاری داده، در دسترس بودن و تحمل در برابر تقسیم خوشه (CAP)، دو مورد را انتخاب کرد. این محدودیت ذاتی سیستم‌های توزیع‌شده، که با نام تئوری CAP یا تئوری بروور شناخته می‌شود، بیان می‌کند که غیرممکن است ویژگی‌های زیر را در یک سیستم توزیع‌شده به‌صورت همزمان داشته باشیم. زمانی که در مورد پایداری داده‌ها و اجرای تراکنش‌ها با تضمین امنیتی صحبت می‌کنیم، پایگاه‌های داده SQL همچنان عملکرد بهتری ارائه می‌کند. پایگاه‌های داده NoSQL روش مشترکی برای کوئری زدن به داده‌ها ندارند و هر یک از این راه‌حل‌ها، سیستم کوئری خاص خود را عرضه کرده‌اند. از زمان‌های بسیار دور یکی از مهم‌ترین کارکردهای رایانه‌ها حافظه بوده است. با این که مباحث فنی و روش‌های پیاده‌سازی زیرساختی حافظه تفاوت زیادی با هم دارند؛ اما اغلب رایانه‌ها به سخت‌افزار ضروری برای پردازش اطلاعات و حفظ آن‌ها برای استفاده در موارد بعدی مجهز هستند.

این پایگاه‌ها انواع مختلف داده‌ها را به‌طور مؤثر مدیریت می‌کنند، رشد سریع داده‌ها را پشتیبانی می‌کنند و داده‌ها را به‌صورت کارآمد میان چندین سرور توزیع می‌کنند. در پایان، می‌توان گفت که انتخاب نوع مناسب پایگاه داده NoSQL بستگی به نیازهای خاص هر پروژه و سازمان دارد. باوجود انواع مختلفی از پایگاه داده‌های NoSQL مانند ذخیره‌سازهای ستونی-عریض، پایگاه داده‌های چندمدلی، پایگاه داده‌های مستند، کلیدی-مقداری و گراف، هر یک از این سیستم‌ها برای پاسخگویی به نیازهای خاص طراحی شده‌اند. در پروژه‌های مالی و سیستم‌هایی که نیاز به امنیت و دقت بالا دارند، SQL بیشتر مورد توجه قرار می‌گیرد. اما در پروژه‌های مدرن و برنامه‌های مقیاس‌پذیر مانند اپلیکیشن‌های وب و تحلیل‌های بیگ دیتا، پایگاه داده‌های NoSQL با انعطاف و سرعت خود، انتخاب مناسبی خواهند بود. در مقابل، پایگاه داده‌های NoSQL به عنوان یک رویکرد انعطاف‌پذیر و بدون ساختار مطرح شده‌اند و بیشتر برای مدیریت داده‌های غیررابطه‌ای و بدون ساختار مناسب هستند.

همه این گره‌های موازی که با هم کار می‌کنند، پایگاه‌های داده ستونی را به موتور بسیار قدرتمندی برای پایگاه‌های داده تحلیلی تبدیل می‌کنند، به‌ویژه جایی که مقادیر زیادی داده ذخیره می‌شود. رابطه ای و در عین حال مبتنی بر ابربا گسترش خدمات ابری، پایگاه‌های داده ساده قدیمی SQL که قبلاً در اتاق‌های سرور محلی راه‌اندازی می‌شدند، هنوز فراموش نشده‌اند. همان پایگاه‌های داده مبتنی بر ACID اما مستقر در ابر، تبدیل به موتورهای ذخیره‌سازی و انبار داده‌های پرکاربرد می‌شوند. سیستم باید بتواند به صورت افقی یک گره ذخیره سازی را با کمترین تأثیر بر روی کاربران و خود سیستم مقیاس کند.هر گره در مدل Dynamo باید وظایف یکسانی داشته باشد. این برای اضافه کردن گره های جدید با ظرفیت بالاتر بدون نیاز به ارتقاء همه هاست ها به یکباره ضروری است.

اگر به یکپارچگی بالا و داده‌های ساختاریافته نیاز دارید، SQL انتخاب مناسبی است. در مقابل، اگر پروژه شما به مقیاس‌پذیری افقی و پردازش سریع داده‌های حجیم نیاز دارد، NoSQL گزینه بهتری خواهد بود. پایگاه داده‌ SQL  که مخفف Structured Query Language است، داده‌ها را در جداول با ساختار ثابت ذخیره می‌کند. سازماندهی دقیق و ساختار یافته پایگاه داده SQL، این پایگاه داده را در سیستم‌های پیچیده و حساس به داده، بسیار کارآمد می‌کند. تصور کنید یک قفسه بایگانی دیجیتال دارید که در آن، هر پوشه حاوی یک سند کامل با خواص و مقادیر مختلف است؛ این ساختار، جوهره و پایه پایگاه داده اسنادی است. هر سند به‌عنوان یک رکورد یا مجموعه‌ای از کلید / مقدار عمل می‌کند و تمام اطلاعات مربوط به یک موجودیت خاص، به‌عنوان مثال، یک مشتری، یک محصول یا یک پست رسانه اجتماعی را دربرمی‌گیرد.

بنابراین، پایگاه‌های داده NoSQL پدید آمدند که نحوه ذخیره داده‌ها را بهبود بخشید و پایگاه‌های داده را برای سازمان‌های بزرگ انعطاف‌پذیرتر و ساده‌تر کرد. این مبادله به سیستم‌های NoSQL اجازه می‌دهد تا محیط‌های بزرگ مقیاس و توزیع‌شده را مدیریت کنند، جایی که سازگاری بلادرنگ ممکن است چالشی برای دست‌یابی کارآمد باشد. این امکان را فراهم می‌کند که بتوان از مناطق جغرافیایی مختلف و ازطریق ماشین‌های متفاوت به‌طور همزمان به همان داده‌ها دسترسی داشت؛ زیرا پایگاه داده به‌صورت جهانی به اشتراک گذاشته می‌شود. این ویژگی‌های اساسی پایگاه‌های داده SQL اطمینان می‌دهند که سیستم‌های پایگاه داده حتی در صورت وقوع رویدادهای غیرمنتظره یا خرابی سیستم قابل‌اعتماد و سازگار باقی می‌مانند. اتمی‌بودن به‌این معناست که هر عملیات در پایگاه داده به‌عنوان یک واحد غیرقابل تقسیم تلقی می‌شود. به‌عبارت دیگر، یا تمامی عملیات‌های یک تراکنش با موفقیت انجام می‌شوند و به پایگاه داده اعمال می‌شوند یا اگر یکی از عملیات‌ها با شکست مواجه شود، هیچ‌یک از عملیات‌ها اعمال نمی‌شوند.

این سیستم‌ها درواقع بجای یک جفت کلید-مقدار، می‌توانند برای هر رکورد چندین جفت کلید-مقدار داشته باشند. در این نوع نیازی به ساختار نداریم و هر رکورد می‌تواند چندین ستون با تعداد صفات متفاوت داشته باشند. از مزایای این دسته می‌تواند ذخیره سازی میزان وسیع و متفاوتی از رکوردها با مقادیر بسیار باشد. برای ذخیره‌سازی دائمی اطلاعات نیاز به پایگاه داده می‌باشد، اگر با پایگاه داده‌های مختلف آشنا باشید حتما نام NoSQL و SQL را تاکنون شنیده‌اید. در واقع این پایگاه‌های داده جزء پراستفاده‌ترین دیتابیس‌های موجود به شمار می‌آیند. بنابراین برنامه‌نویسان باید به خوبی بتوانند از تفاوت‌های این دیتابیس‌ها مطلع باشند تا در انجام پروژه‌های خود از پایگاه داده مناسب استفاده کنند.

در مقایسه با رقبای غیر ACID خود، پایگاه‌های اطلاعاتی سازگار با ACID در عملیات خواندن و نوشتن کندتر هستند. ارزش شناسایی ویژگی ها تمام اطلاعات مربوط به آن موجودیت را به ما نشان می دهد. با دانستن اینکه مربوط به کدام جداول است، ما همچنین تمام اطلاعات موجودات مربوط به موجودیت شناخته شده خود را می دانیم. این ویژگی ها مزایایی را در اختیار کاربران قرار می دهد که توسط پایگاه داده های رابطه ای ارائه نمی شود. همانطور که گفته شد SQL دقت بالاتری در هنگام کار با داده های کوچک دارد و برای کار با داده های ساختاریافته طراحی شده است.

سلام و عرض ادبدر صورت ابراز تمایل تعداد بیشتری از دوستان مقاله ای راجب یکی از این دیتابیس ها ارائه خواهد شد. با طی کردن دوره‌های آکادمی چابک، می‌توانید با به‌روزترین اطلاعات به سراغ موقعیت‌های شغلی بازار کار بروید و در بهترین شرکت‌ها استخدام شوید. و کاساندرا تقاضا برای تخصص NoSQL بخش کوچکی از بازار برای مهارت های SQL است. این به کاربر اجازه می دهد تا بدون نیاز به بازیابی اطلاعات غیر ضروری، فقط به داده های مورد نظر دسترسی داشته باشد. این نوع پایگاه داده داده ها را در قالب ستون هایی ذخیره می کند که اطلاعات را به دسته های همگن تفکیک می کند.

از این رو در زمانی که داده‌ها تغییر چندانی نداشته باشند از پایگاه داده SQL استفاده می‌شود. در مقابل پایگاه داده NoSQL برای اپلیکیشن‌هایی مناسب است که دارای چندین داده متفاوت هستند. همچنین با توجه به این که این پایگاه داده فاقد ساختار جدولی است، سرعت بالاتری نسبت به SQL دارد. بنابراین NoSQL دارای طرح پویا و بدون ساختار است که به دسته‌های گوناگونی همانند ستون‌گرا، مقدار کلید، اسناد و گراف تقسیم‌بندی می‌شود. اینترنت اشیا به پایگاه داده‌هایی نیاز دارد که بتوانند داده‌های سنسورها و دستگاه‌ها را با سرعت بالا جمع‌آوری، پردازش و ذخیره کنند.

این نوع از DBMSهای NoSQL از اندیس­های ثانویه، از انواع اسناد یا اشیاء در هر پایگاه­داده، و اسناد تودرتو یا لیست­ها، پشتیبانی می­کنند. به هر عضو از داده ­ها در این نوع از مخازن، سند، و به گروهی از اسناد، مجموعه می­گویند. می­توان مجموعه­ها را معادل جداول در پایگاه­های داده رابطه­ای و سند را نیز، رکورد فرض کرد. اما تفاوت بسیار مهم در این دو مدل این است که هر رکورد در هر جدول، دارای تعداد مشابهی از فیلدها(یا ستون­ها) است، در حالی­که اسناد در یک مجموعه ممکن است دارای فیلد­های مختلفی باشند. در این نوع از DBMSها، اسناد را علاوه بر کلید، می­توان براساس محتوا­ نیز جستجو کرد . در کل SQL بسیار پایدار (Stable) و مناسب برای داده های خصوصیت دار و ساختاریافته میباشد.

در طراحی مشترک هیچ، هر گره سرور در خوشه مستقل از هر گره دیگر عمل می کند. این سیستم برای بازگرداندن داده ها به مشتری نیازی به توافق از سایر گره ها ندارد. پرس‌وجوها سریع هستند زیرا می‌توانند از هر گره نزدیک‌ترین یا راحت‌تر بازگردانده شوند. به طور خلاصه، تعداد زیادی پایگاه داده NoSQL برای کمک به داده کاوی وجود دارد. با این حال، یک پایگاه داده NoSQL واقعی با ویژگی هایی مانند مقیاس پذیری، انعطاف پذیری و کارایی برای تطبیق داده ها شناسایی می شود. از آنجایی که این نوع پایگاه داده ها حجم زیادی از داده ها را در خود جای می دهند، بهتر است اطلاعات را فیلتر کنید.

با سلامممنون از مقاله خوبتون اگر ممکن هست یه صورت دوره ایی در مورد هر یک از دیتابیسها توضیحات بیشتری قرار بدید. سلام دوست عزیزباید توضیحات دقیق تری از نوع داده و ساختارش ارائه بدید تا بتونم کمکتون کنم که در قالب کامنت نمیشه راجبش بحث کرد. این اطمینان می‌دهد که داده‌ها در پایگاه داده همیشه صحیح و منسجم باقی می‌مانند. در این مقایسه، به بررسی مهم‌ترین دستورات SQL و روش‌های معادل آن‌ها در NoSQL خواهیم پرداخت تا تفاوت‌ها و شباهت‌های این دو سیستم را بهتر درک کنیم. با شرکت در دوره رایگان شاتل، با برنامه نویسی و هوش مصنوعی به صورت کامل آشنا میشی،۴ پروژه عملی انجام میدی و در انتهای دوره مدرکش رو هم دریافت میکنی!

بسیاری از آنها توسط شرکت هایی مانند گوگل، آمازون، یاهو و فیس بوک توسعه یافته اند که به دنبال راه های بهتری برای ذخیره محتوا یا پردازش داده ها برای وب سایت های بزرگ هستند. برخلاف پایگاه‌های داده SQL، بسیاری از پایگاه‌های داده NoSQL می‌توانند به صورت افقی در صدها یا هزاران سرور مقیاس شوند. در مجموع، مزایا و معایب SQL و NoSQL نشان می‌دهد که هر دو نوع پایگاه داده کاربردها و استفاده‌های خاص خود را دارند. SQL برای پروژه‌هایی که به یکپارچگی داده، امنیت تراکنش‌ها و تحلیل دقیق نیاز دارند، مناسب‌تر است. در حالی که NoSQL برای پروژه‌های مدرن و اپلیکیشن‌های مقیاس‌پذیر و وب‌محور که نیاز به مدیریت داده‌های بدون ساختار و مقیاس‌پذیری بالا دارند، انتخاب بهتری است. پایگاه داده‌های ستونی داده‌ها را در جداولی با ستون‌های گسترده ذخیره می‌کنند، اما برخلاف SQL، ستون‌های یک جدول می‌توانند مقادیر متنوعی داشته باشند.

انتخاب بین پایگاه داده‌های SQL و NoSQL بستگی زیادی به نیازها و الزامات خاص پروژه و کسب‌وکار دارد. در این بخش، معیارها و سوالات کلیدی برای کمک به انتخاب مناسب پایگاه داده بررسی می‌شوند. پایگاه‌های داده SQL از مدل‌های داده ساختاریافته با شِمای ازپیش‌تعریف‌شده استفاده می‌کنند که داده‌ها باید در جداول با ستون‌ها و نوع داده‌های مشخص ذخیره شوند. پایگاه‌های داده NoSQL به‌شکل مقیاس‌پذیری افقی و الاستیسیته طراحی شده‌اند. بسیاری از پایگاه‌های داده NoSQL قابلیت پارتیشن‌بندی خودکار و متعادل‌سازی بار را دارند که داده‌ها را میان چندین گره توزیع می‌کنند تا از استفاده بهینه از منابع و بهبود عملکرد اطمینان حاصل کنند.