مقدمه SQL یا NoSQL

امروزه هنگام انتخاب یک پایگاه داده، بزرگ ‌ترین تصمیم انتخاب میان یک ساختمان داده‌ ی رابطه ‌ای (SQL) و یا یک ساختمان داده‌ ی غیر رابطه ‌ای (NoSQL) است. با این که SQL یا NoSQL، هر دو می ‌توانند قابل قبول و موفق باشند، تفاوت‌ هایی کلیدی بین آن ‌ها وجود دارد که کاربران لازم است در هنگام تصمیم‌گیری به خاطر داشته باشند.
در این مقاله ابتدا به معرفی پایگاه داده‌ های SQL و NoSQL پرداخته و در ادامه با مقایسه‌ ی آن‌ ها و ارائه چندین مثال از هر کدام، به شما برای انتخاب پایگاه داده SQL یا NoSQL مناسب کارتان پیشنهاداتی ارائه می‌ کنیم.

SQL چیست؟

SQL یا Structured Query Language، (SQL چیست؟) یک زبان خاص دامنه (DSL) است که در دو مورد زیر به کار می ‌رود:

  1. برنامه ‌نویسی برای مدیریت داده‌ هایی که در یک سیستم مدیریت پایگاه داده‌ ی رابطه ‌ای (RDBMS) ذخیره می‌ شوند.
  2. برنامه ‌نویسی برای پردازش فرآیند در یک سیستم مدیریت جریان داده‌ ی رابطه ‌ای (RDSMS)

به طور خاص SQL برای کنترل داده‌ های ساختار یافته (یعنی داده‌ هایی که دربردارنده‌ ی روابطی بین اشیا و متغیرها هستند) مفید است.
در قیاس با واسطه ‌های برنامه‌ نویسی کاربردی قدیمی (APIها مثلِ ISAM و VSAM)، SQL دو برتری مهم را به دنیای برنامه‌ نویسی عرضه داشت: اولا SQL مفهوم دسترسی به رکوردهای فراوان را تنها با یک دستور معرفی نمود، ثانیا نیاز به دانستن چگونگی دست یافتن به یک رکورد (با فهرست یا بدون فهرست) را از میان برد.

بر اساس جبر رابطه‌ ای و حسابان رابطه‌ ای چند مقداری، SQL از بیان‌ هایی تشکیل می‌ شود که می‌ توان آن‌ ها را به این زیر زبان ‌ها تقسیم نمود: زبان کوئری داده (DQL)، زبان تعریف داده (DDL)، زبان کنترل داده (DCL) و زبان اداره‌ ی داده (DML). قلمروی SQL شامل کوئری داده، اداره‌ ی داده (وارد کردن، به‌ روزرسانی و حذف)، تعریف داده (ایجاد الگو و اصلاح آن) و کنترل دسترسی به داده می‌ شود. با این که SQL ذاتا یک زبان برنامه‌ نویسی اعلانی است، دارای عناصری از برنامه‌ نویسی رویه ‌ای نیز هست.

NoSQL چیست؟

پایگاه داده‌ های SQL یا NoSQL (آشنایی با پایگاه داده‌های NoSQL) هر دو از اواخر دهه 60 و اوایل دهه 70 میلادی وجود داشته‌ اند، اما اطلاق نام NoSQL تنها در اوایل قرن بیست و یکم بود که به خاطر نیازهای شرکت ‌های وب 2 در مورد این پایگاه داده‌ های غیر رابطه‌ ای رایج گردید. یک پایگاه داده‌ ی NoSQL ساز و کاری برای ذخیره و بازیابی داده ‌ها ایجاد می‌ کند که با روابطی غیر از روابط جدولی مورد استفاده در پایگاه داده‌ های رابطه ‌ای مدل می‌ شود. پایگاه داده‌ های NoSQL به طور فزاینده ‌ای در کلان‌ داده‌ ها و تارنماهای زمان حقیقی به کار برده می ‌شوند. سیستم ‌های NoSQL را گاهی «نه فقط SQL» نیز می ‌نامند تا بر این موضوع تاکید کنند که این سیستم‌ ها قادر هستند زبان ‌های کوئری مشابه با SQL را نیز، علاوه بر قابلیت ‌های مخصوص به خودشان، پشتیبانی کنند.
انگیزه ‌های روی آوردن به پایگاه داده‌ های NoSQL عبارتند از: سادگی در طراحی، مقیاس‌ گذاری افقی ساده ‌تر برای مجموعه ‌ای از کامپیوترها (یا خوشه ‌های کامپیوتری)، کنترل بهتر به واسطه‌ ی دسترس ‌پذیری و نهایتا عدم تطابق امپدانس پایگاه داده ‌ی شی-رابطه.
ساختمان داده‌ های مورد استفاده توسط پایگاه داده‌ های NoSQL (مقدار کلیدی ، ستون عریض، نمودار و سند) با ساختمان داده‌ های مربوط به پایگاه داده ‌های رابطه ‌ای تفاوت‌ هایی دارند که باعث عملکرد سریع ‌تر آن‌ ها می ‌شود. به ‌کارگیری مناسب یک ساختمان داده‌ ی NoSQL بستگی به مسئله ‌ای دارد که قرار است توسط آن حل شود. گاهی ساختمان داده ‌ی مورد استفاده‌ ی پایگاه داده‌ های NoSQL منعطف‌ تر از جداول پایگاه داده‌ های رابطه ‌ای به نظر می ‌رسند.

در ادامه، ما مهم‌ترین تفاوت‌ های پایگاه داده‌ های SQL و NoSQL را برشمرده و بهترین سیستم‌ های SQL یا NoSQL در دسترس را به بحث می ‌گذاریم.

1- تفاوت SQL و NoSQL از لحاظ معماری پایگاه داده
در بنیادی‌ ترین سطح، بزرگ‌ ترین تفاوت میان این دو فناوری این است که پایگاه داده‌ های SQL رابطه ‌ای هستند، در حالی که پایگاه داده‌ های NoSQL غیر رابطه ‌ای هستند.

2- تفاوت SQL و NoSQL از لحاظ الگوهای پایگاه داده و زبان ‌های کوئری
پایگاه داده‌های SQL از زبان کوئری ساختاریافته استفاده می‌کنند و یک الگوی از پیش تعریف شده برای تعریف و مدیریت داده‌ها دارند. SQL یکی از انطباق‌پذیرترین و کاربردی‌ترین زبان‌ها کوئری در دسترس است که آن را به یک انتخاب مطمئن در موارد عملی متعدد بدل می ‌سازد، با این حال، SQL می ‌تواند بسیار محدودکننده باشد. چون کاربر را وادار می ‌کند قبل از این که با یک ساختمان داده کار کند، از الگوهای از پیش تعریف شده برای تعیین آن استفاده کند. همه‌ی داده ‌های کاربر باید از ساختمان یکسانی تبعیت کنند. این فرایند نیاز به تمهیدات از پیش اندیشیده شده‌ ی فراوانی دارد. هر بار که کاربر به هر دلیلی مجبور به تغییر ساختمان داده ‌ی خود شود، این کار برای او بسیار مشکل خواهد بود و ممکن است منجر به از هم گسیختگی کل سیستم او شود.
پایگاه داده‌ های NoSQL الگوهایی پویا برای داده ‌های بدون ساختار دارند و داده‌ ها را به روش ‌های گوناگونی ذخیره می‌ کنند. این قابلیت در هنگام انتخاب SQL یا NoSQL می‌ تواند برای کاربر بسیار جذاب باشد. کاربر می ‌تواند داده‌ های خود را به صورت ستونی، سند، نمودار و یا مقادیر کلیدی ذخیره کند. این قابلیت، انعطاف ‌پذیری بسیار فراهم می ‌کند، بدین معنا که:

  •  می‌توان اسنادی را بدون نیاز به تعریف ساختمان آن‌ ها از ابتدا ایجاد کرد.
  •  هر سند می ‌تواند ساختمان منحصر به فرد مربوط به خود را داشته باشد.
  •  نحو می ‌تواند از پایگاه داده ‌ای به پایگاه داده ‌ی دیگر تغییر کند.
  •  می ‌توان به صورت‌ های دلخواه فیلد اضافه کرد.

3- تفاوت SQL و NoSQL از لحاظ مقیاس ‌گذاری پایگاه داده
در اکثر موارد، مقیاس ‌پذیری پایگاه داده ‌های SQL به صورت عمودی است. بنابراین کاربر تنها می‌ تواند بار را در یک سرور منفرد با اضافه کردن CPU، RAM یا حافظه ‌ی SSD بیشتر افزایش دهد. پایگاه داده‌ های NoSQL به شکل افقی مقیاس ‌پذیرند. با این قابلیت، کاربر قادر است ترافیک بیشتری را با تقسیم آن میان سرورهای مختلف کنترل کند که این به معنای امکان افزودن سرورهای بیشتر برای پایگاه داده‌ های NoSQL است. مقیاس‌ پذیری افقی ظرفیت کل بالاتری نسبت به مقیاس ‌پذیری عمودی فراهم می‌کند که این موضوع پایگاه داده‌ های NoSQL را در مواردی که حجم داده‌ ها عظیم باشد و یا به سرعت تغییر کند، نسبت به پایگاه داده ‌های SQL برتری می‌ بخشد.

4- تفاوت SQL و NoSQL از لحاظ ساختمان داده
پایگاه داده ‌های SQL بر پایه‌ ی جدول هستند، در حالی که پایگاه داده‌ های NoSQL به صورت سند، مقدار کلیدی، نمودار یا ستون‌ های عریض ذخیره می ‌شوند.
چند نمونه از پایگاه داده ‌های SQL عبارتند از: MySQL، Oracle، PostgreSQL و Microsoft SQL Server. از جمله پایگاه داده‌ های NoSQL می ‌توان به MongoDB، BigTable، Redis، RavenDB Cassandra، HBase، Neo4j و CouchDB اشاره نمود.

5- موارد استفاده‌ ی ایده‌آل SQL یا NoSQL
پایگاه داده ‌های SQL برای تراکنش ‌های چند سطری مناسب ‌تر هستند، در حالی که پایگاه داده ‌های NoSQL برای داده‌ های بدون ساختار مثل اسناد و JSON مناسب هستند. همچنین پایگاه داده ‌های SQL معمولا برای سامانه‌ های موروثی (قدیمی) که معمولا با ساختار رابطه‌ ای ایجاد شده‌ اند، بیشتر قابل استفاده‌ اند.

معرفی چند سیستم پایگاه داده ‌ی SQL

حال که تفاوت ‌های کلیدی میان پایگاه داده‌ های SQL یا NoSQL را متوجه شدیم، وقت آن است که گزینه‌ های در دسترس متناسب با شرایط و حجم کاری مختلف را بررسی نماییم.

  • MySQL
    •  رایگان و متن – باز
    •  پایگاه داده ‌ای معتبر و با جامعه بزرگ مصرف‌کنندگان، به شکلی گسترده تست شده، و با پایداری زیاد
    • در دسترس برای همه ‌ی پلتفرم ‌های اصلی
    •  امکان کپی کردن و اشتراک ‌گذاری
    •  قابل استفاده در موارد گوناگون و بسیار

 

  • Oracle
    •  پایگاه داده ‌ی تجاری با به‌روزرسانی‌ های سریع، مدیریت حرفه ‌ای و پشتیبانی عالی از مشتری
    •  زبان مورد استفاده در آن PL/SQL است.
    •  یکی از گران ‌قیمت ‌ترین پایگاه داده ‌ها
    • می‌ تواند با پایگاه داده ‌های عظیم کار کند.
    •  ارتقای آن ساده است.
    •  امکان کنترل تراکنش
    •  سازگار با همه ‌ی سیستم عامل ‌ها

 

  • Microsoft SQL Server
    •  پایگاه داده تجاری، توسعه یافته و مدیریت شده توسط شرکت مایکروسافت
    •  زبان مورد استفاده در آن T-SQL است.
    •  قابل اجرا در سیستم عامل های ویندوز و لینوکس
    •  کاربر پسند
    •  هنگام کشف خطا در میانه ‌ی فرآیند، اعمال تغییرات جهت تنظیم پایگاه داده برای رفع خطا مشکل است.
    • مستندسازی عالی
    •  در قیاس با اوراکل ارزان است.
    •  برای عملیات با تراکنش بالا بسیار مناسب است.
    •  برای مباحث هوش تجاری کارایی بسیار مناسبی دارد.

 

  • PostgreSQL
    •  دارای سیستم مدیریت پایگاه داده ‌ی شی‌ گرا، به این معنی که یک راه ‌حل ترکیبی از SQL یا NoSQL، هر دو با هم است.
    •  رایگان و متن – باز
    •  با گستره‌ ی وسیعی از سیستم عامل‌ ها سازگار است.
    •  جامعه‌ ی فعال و فراهم‌ کنندگان خدمات شخص ثالث فراوان
    •  امکان برآورده کردنِ اسید (ACID) بالا
    •  از SQL خالص استفاده می ‌کند.
    •  بهترین عملکرد در هنگامی که داده ‌ها با یک مدل رابطه ‌ای جور در نمی ‌آیند.
    •  قابل استفاده برای پایگاه داده‌ های بسیار بزرگ و قابلیت اجرای کوئری‌ های پیچیده

سیستم‌ های پایگاه داده‌ ی NoSQL

MongoDB با فاصله محبوب‌ ترین پایگاه داده‌ ی NoSQL است و دلایل خوبی هم برای آن وجود دارد. ویزگی‌ ها و مزایای آن عبارتند از:

  •  قابلیت استفاده به صورت رایگان
  •  الگوی پویا
  •  مقیاس ‌پذیری افقی
  •  عملکرد عالی با کوئری‌ های ساده
  •  افزودن ستون ‌ها و فیلدها بدون اثرگذاری روی سطرها یا عملکرد آن‌ ها

MongoDB بهترین عملکرد را برای شرکت ‌هایی دارد که در حال عبور از مراحل رشد سریع خود هستند و یا شرکت‌ هایی که مقادیر زیادی داده‌ های بدون ساختار دارند.
پایگاه داده‌ های NoSQL کم‌ تر شناخته شده ‌ای نیز در دسترس هستند، از جمله:

  •  Apache Cassandra
  •  Google Cloud Big Table
  •  Apache HBase

در این مقاله به معرفی پایگاه داده‌ های SQL و NoSQL پرداختیم و در ادامه تلاش کردیم با مقایسه آن‌ ها جهت انتخاب یک پایگاه داده ‌ی SQL یا NoSQL مناسب به شما کمک کنیم.

به طور خلاصه 5 تفاوت کلیدی میان SQL و NoSQL عبارتند از:

  1.  پایگاه داده‌ های SQL رابطه ‌ای هستند، در حالی که پایگاه داده‌ های NoSQL غیر رابطه ‌ای ‌اند.
  2. پایگاه داده ‌های SQL از زبان کوئری ساختاریافته استفاده کرده و یک الگوی از پیش تعریف شده دارند. پایگاه داده‌ های NoSQL الگوهای پویایی برای داده ‌های بدون ساختار دارند.
  3. پایگاه داده‌ های SQL به صورت عمودی مقیاس‌ پذیرند، حال آن که پایگاه داده‌ های NoSQL به صورت افقی مقیاس‌ پذیرند.
  4. پایگاه داده ‌های SQL جدولی هستند، در حالی که پایگاه داده ‌های NoSQL به صورت سند، مقدار کلیدی، نمودار و یا ستون عریض ذخیره می ‌شوند.
  5. پایگاه داده‌ های SQL برای تراکنش‌ های چندسطری مناسب ‌ترند، در حالی که پایگاه داده‌ های NoSQL برای داده‌ های بدون ساختار مثل اسناد یا JSON مناسب ‌ترند.