دیتابیس NoSQL چیست؟ و چه زمانی از یک دیتابیس NoSQL استفاده کنیم؟

دیتابیس های NoSQL که به عنوان دیتابیس های غیررابطه ای نیز شناخته میشن داده های را بصورت متفاوت تری نسبت به دیتابیس های سنتی ذخیره می کنند. این دیتابیس ها از مدل‌ داده متفاوتی مانند مستندات، جفت‌های کلید- مقدار (کی- ولیو)  و گراف‌ها استفاده می‌کنند. این انعطاف‌پذیری آن‌ها را برای مجموعه‌های داده بزرگ و غیرساختاریافته یا موقعیت‌هایی که ساختارهای داده به سرعت تغییر می‌کنند، مناسب کرده است.

یکی از تفاوت‌های اصلی بین دیتابیس‌های NoSQL و رابطه‌ای این است که دیتابیس‌های NoSQL روابط را به همان شیوه‌ای که دیتابیس‌های SQL دارند، ندارند، بنابراین نمی‌توانیم جداول پیچیده و پرس‌وجوهای پیچیده را مانند SQL انجام دهیم.

در ادامه به مزایای استفاده از دیتابیس های NoSQL میپردازیم:

ساختار انعطاف‌پذیر

دیتابیس‌های NoSQL اغلب طراحی بدون ساختار از پیش تعریف شده‌ای دارند که به ما اجازه می‌دن داده‌ها رو بدون ساختارهای از پیش تعریف شده ذخیره کنیم. این قابلیت برای داده هایی که ساختار پیچیده یا متغیر دارند مفید هست.

مقیاس‌پذیری افقی

بزرگترین محدودیتی که دیتابیس‌های NoSQL  اون رو حل می‌کنن، مقیاس پذیری افقی هست.  دیتابیس‌های NoSQL در مقیاس‌پذیری افقی مهارت دارند. با توزیع داده‌ها در چندین سرور، میتونید مجموعه‌های داده عظیم و بارهای ترافیکی بالا را مدیریت کنید. این برای برنامه‌های وب که با افزایش ناگهانی استفاده مواجه می‌شوند، بسیار مهم است.

خواندن و نوشتن سریع‌تر

اگر داده های شما روابط پیچیده ی زیادی ندارن و بیشتر ذخیره و بازیابی اطلاعات برای شما مهم هست دیتابیس های NoSQL می تونن سریع باشن و برای این کارها و شرایطی که key-value هست خیلی بهتر و سریعتر هستن.

چابکی توسعه

ساختار انعطاف‌پذیر و تمرکز بر مدل‌های داده خاص می‌تواند توسعه را برای برخی از برنامه‌ها ساده‌تر کند.

انواع دیتابیس‌های NoSQL

Key-Value Stores

در دیتابیس های کلید-مقدار، داده‌ها به صورت جفت‌های کلید-مقدار ساده ذخیره می‌شوند. مانند جداول هش یا دیکشنری‌های بزرگ، داده‌ها به صورت جفت‌های کلیدهای یکتا و مقادیر مرتبط ذخیره می‌شن. توی این حالت مقدار میتونه رشته‌های ساده، ساختارهای داده پیچیده، یا حتی بلوک‌های داده باشد.

مزیت بزرگ دیتابیس های کلید-مقدار، سادگی و سرعت اونهاست. بخاطراینکه  داده های این دیتابیس ها بیشتر در RAM قرار داره، جستجوها بسیار سریع هستند..

 Redis و Memcached دو دیتابیس key- value هستند.

دیتابیس‌های مستند(Document Stores)

در Document دیتابیس‌ها، داده‌ها به صورت مستندات مشابه JSON ذخیره می‌شن که به ما این امکان رو می‌دن که ساختارهای داده پیچیده را در یک رکورد واحد داشته باشیم.

MongoDB مثال معروفی از یک دیتابیس Document بیس هست و محبوب‌ترین دیتابیس NoSQL به شمار می‌ره.

این دیتابیس داده‌ها را به صورت BSON (Binary JSON) ذخیره می‌کند که در هنگام پرس‌وجو از JSON سریع‌تر هست. دیتابیس‌های مستند همچنین دارای نوعی کلید اصلی هستند که به ما کمک می‌کند هر مستند رو شناسایی کنیم.

پایگاه داده ستونی گسترده (Wide-Column Stores)

در پایگاه داده ستونی گسترده، داده‌ها در جداول، ردیف‌ها و ستون‌های دینامیک ذخیره می‌شوند این دیتابیس ها برای ذخیره‌سازی و بازیابی داده‌ها در ابعاد بالا بهینه‌سازی شده است. ستون‌ها می‌توانند به خانواده‌های ستون گروه‌بندی شوند و برخلاف جداول رابطه‌ای، ستون‌ها می‌توانند به صورت زنده اضافه شوند که برای داده‌هایی با ساختار متغیر مناسب است.

 Apache Cassandra و Azure CosmosDB نمونه هایی از Wide-Column Stores می باشند.

دیتابیس‌های گراف

دیتابیس‌های گراف بر ذخیره‌سازی نهادها (nodes) و روابط آن‌ها (edges) تمرکز دارند و ساختارهای گرافی را تشکیل می‌دهند. هم گره‌ها و هم edge ها می‌توانند خواص داشته باشند. مثال‌هایی از این نوع دیتابیس‌ها شامل Neo4j، Amazon Neptune و Dgraph هستند.

مقیاس‌پذیری در دییتابیس های NoSQL

دیتابیس‌های NoSQL برای مقیاس‌پذیری افقی طراحی شده‌اند. این بدان معنی است که شما میتونید سرورهای بیشتری به خوشه اضافه کنید و به راحتی فضای ذخیره‌سازی و قدرت پردازش رو افزایش بدین که این  از مقیاس‌دهی یک دیتابیس SQL خیلی ساده تر هست.

Sharding

بسیاری از دیتابیس‌های NoSQL از Sharding به صورت داخلی پشتیبانی می‌کنند. Sharding فرآیند توزیع داده‌ها در چندین گره است. این قابلییت به شما اجازه میده از محدودیت‌های یک ماشین منفرد اجتناب کنید و مجموعه‌های داده عظیم رو مدیریت کنید

سازگاری نرم (BaSE)

دیتابیس‌های غیر رابطه‌ای از ویژگی‌های ACID صرف نظر می‌کنند و مدل خاص خود را دارند که به آن "مدل BaSE" (Basically Available, Soft state, Eventually consistent) گفته میشه.

این یعنی NoSQL اولویت رو بر در دسترس بودن سیستم برای خواندن و نوشتن حتی در هنگام تقسیمات شبکه یا خرابی گره‌ها قرار می‌ده.

خلاصه: انتخاب بین دیتابیس‌های NoSQL و رابطه‌ای

دیتابیس‌های NoSQL مزایای زیادی نسبت به دیتابیس‌های SQL دارن، اما دیتابیس‌های رابطه‌ای SQL همچنان برای موارد زیر میتونن گزینه ی مناسبی باشن:

• رعایت دقیق اصول ACID (Atomicity, Consistency, Isolation, Durability)
• انجام جداول پیچیده
• داشتن ساختار داده مشخص و ثابت
• حفظ یکپارچگی داده‌ها

دیتابیس‌های رابطه‌ای همچنان انتخاب اصلی برای سیستم‌های بانکی، سیستم‌های گزارش مالی و تراکنش‌های چند مرحله‌ای هستن زیرا تراکنش‌های قابل اعتماد را تضمین می‌کنند و از خرابی داده جلوگیری می‌کنند.