تعریف NoSQL

NoSQL که مخفف “Not Only SQL” است، به پایگاه‌های داده‌ای اشاره دارد که داده‌ها را به‌صورت غیرجدولی ذخیره می‌کنند؛ برخلاف پایگاه‌های داده رابطه‌ای که داده‌ها را در قالب جدول‌های ساخت‌یافته نگه می‌دارند. پایگاه‌های داده NoSQL از مدل‌های اسکیمای انعطاف‌پذیر استفاده می‌کنند که امکان ذخیره داده‌های نیمه‌ساخت‌یافته یا بدون ساختار را فراهم می‌کند. این داده‌ها می‌توانند شامل اسناد، کلید-مقدار، ستون‌های عریض و گراف‌ها باشند. این پایگاه‌ها به دلیل پشتیبانی از تنوع بالای داده و معماری توزیع‌شده، در محیط‌هایی که تغییر سریع داده و توسعه سریع نرم‌افزار اهمیت دارد، بسیار محبوب هستند.

مزایای NoSQL

انعطاف‌پذیری در مدل داده و اسکیمای پویا

NoSQL این امکان را فراهم می‌کند که داده‌ها بدون نیاز به تعریف دقیق ساختار اولیه ذخیره شوند. توسعه‌دهندگان می‌توانند مدل داده را به‌راحتی به‌روز کنند، بدون آنکه نیاز به تغییر ساختار کلی پایگاه داده باشد. این ویژگی برای پروژه‌هایی که نیاز به تغییرات مکرر دارند بسیار مناسب است.

توسعه سریع و چابک

در روش‌های توسعه چابک (Agile)، تیم‌ها باید بتوانند سریع تغییرات را پیاده‌سازی و تست کنند. NoSQL با حذف محدودیت‌های اسکیمای ثابت، به تیم‌های توسعه اجازه می‌دهد تا با سرعت بیشتری ویژگی‌های جدید را پیاده‌سازی کرده و به بازار عرضه کنند.

مقیاس‌پذیری افقی

در معماری NoSQL، به‌جای ارتقاء سخت‌افزار موجود (مقیاس‌پذیری عمودی)، می‌توان از چندین سرور ارزان‌تر برای افزایش قدرت پردازش و ذخیره‌سازی استفاده کرد (مقیاس‌پذیری افقی). این ویژگی برای اپلیکیشن‌های بزرگ و توزیع‌شده حیاتی است.

ذخیره‌سازی حجم بالای داده

NoSQL برای ذخیره‌سازی داده‌هایی با حجم بالا و ساختارهای مختلف مثل داده‌های بلادرنگ، پیام‌های شبکه‌های اجتماعی، داده‌های سنسورها و تحلیل‌های پیچیده بهینه شده است.

دسترسی بالا و تحمل خطا

به دلیل طراحی توزیع‌شده و قابلیت تکرار داده‌ها در نودهای مختلف، NoSQL می‌تواند حتی در صورت خرابی برخی سرورها، به ارائه خدمات ادامه دهد. این مزیت برای اپلیکیشن‌های حساس به دسترس‌پذیری بسیار حیاتی است.

سرعت بالای پاسخ‌دهی

در بسیاری از موارد، NoSQL داده‌ها را در همان فرم مصرف ذخیره می‌کند. به‌همین دلیل، بازیابی اطلاعات بدون نیاز به پردازش‌های پیچیده مانند JOIN، سریع‌تر انجام می‌شود. این موضوع برای اپلیکیشن‌هایی با ترافیک بالا بسیار مفید است.

معایب NoSQL

• نبود زبان استاندارد یکپارچه مانند SQL بین سیستم‌های مختلف
• ابزارهای کمتری نسبت به پایگاه‌های رابطه‌ای در دسترس هستند
• اجرای پرس‌وجوهای پیچیده و ترکیبی ممکن است دشوار یا ناکارآمد باشد
• عدم پشتیبانی کامل از ویژگی‌های تراکنشی (ACID) در برخی از پایگاه‌های NoSQL
• نیاز به تخصص‌های فنی خاص در پیاده‌سازی و نگهداری سیستم‌های توزیع‌شده

انواع پایگاه داده NoSQL

۱. Document Databases

برای ذخیره‌سازی داده‌های نیمه‌ساخت‌یافته مانند JSON و BSON به‌کار می‌روند. این ساختار مشابه داده‌هایی است که در کدهای برنامه‌نویسی استفاده می‌شود، و همین موضوع توسعه نرم‌افزار را تسهیل می‌کند. مثال‌ها: MongoDB، CouchDB

۲. Key-Value Databases

داده‌ها به‌صورت جفت‌های کلید و مقدار ذخیره می‌شوند و دسترسی به آن‌ها با استفاده از کلید انجام می‌گیرد. ساده اما بسیار سریع هستند. مثال‌ها: Redis، DynamoDB

۳. Column-Oriented Databases

برخلاف پایگاه‌های داده رابطه‌ای که داده‌ها را در سطرها سازمان‌دهی می‌کنند، این پایگاه‌ها داده‌ها را به‌صورت ستونی ذخیره می‌کنند. مناسب برای تحلیل‌های عظیم و پردازش داده. مثال‌ها: Cassandra، HBase

۴. Graph Databases

برای ذخیره‌سازی داده‌هایی که دارای روابط پیچیده هستند طراحی شده‌اند. داده‌ها به‌صورت گره (Node) و یال (Edge) نمایش داده می‌شوند. مثال‌ها: Neo4j، Amazon Neptune

۵. In-Memory Databases

داده‌ها در حافظه اصلی ذخیره می‌شوند که منجر به تاخیر بسیار پایین در پاسخ‌گویی می‌شود. مناسب برای کش کردن داده‌ها، پیام‌رسانی و تحلیل بلادرنگ. مثال‌ها: Redis، Memcached

نحوه کار NoSQL

• بدون اسکیمای ثابت: ساختار داده به‌صورت پویا در زمان اجرا تعیین می‌شود.
• Sharding: تقسیم داده به بخش‌هایی کوچک‌تر و توزیع آن‌ها بین سرورهای مختلف برای مقیاس‌پذیری.
• Replication: تکرار داده برای افزونگی و اطمینان از دسترس‌پذیری بالا.
• Eventual Consistency: تضمین می‌کند که همه کپی‌های داده در نهایت با هم هماهنگ خواهند شد.
• بهینه‌سازی شده برای مدل‌های خاص داده مثل گراف، سندی، کلید-مقدار یا ستونی

چه زمانی از NoSQL استفاده کنیم؟

• اپلیکیشن‌هایی که داده‌های غیرساخت‌یافته یا نیمه‌ساخت‌یافته تولید می‌کنند
• برنامه‌هایی با نیاز به پاسخ‌گویی سریع و حجم بالای درخواست‌ها
• سیستم‌هایی که به مقیاس‌پذیری سریع و بی‌وقفه نیاز دارند
• برنامه‌هایی مانند شبکه‌های اجتماعی، سامانه‌های پیشنهاد‌دهنده، سیستم‌های بلادرنگ تحلیل داده، و IoT

چه زمانی از SQL استفاده کنیم؟

• زمانی که داده‌ها ساختار مشخص دارند و تغییرات زیادی ندارند
• برای اپلیکیشن‌هایی که نیاز به تراکنش‌های مالی دقیق دارند
• زمانی که به روابط پیچیده بین داده‌ها و گزارش‌گیری‌های پیچیده نیاز است

پایگاه‌های داده NoSQL در Google Cloud

• Firestore: پایگاه داده سندی بلادرنگ برای توسعه اپلیکیشن‌های موبایل و وب
• Bigtable: پایگاه داده ستونی با عملکرد بالا برای بارهای کاری تحلیلی و عملیاتی عظیم
• Memorystore: سرویس مدیریت‌شده کش در حافظه (Redis و Memcached)
• MongoDB Atlas: دیتابیس ابری جهانی برای اپلیکیشن‌های مدرن

نتیجه‌گیری

پایگاه‌های داده NoSQL به دلیل انعطاف بالا، مقیاس‌پذیری افقی، و کارایی بالا، برای بسیاری از اپلیکیشن‌های مدرن گزینه‌ای عالی محسوب می‌شوند. با این حال، همچنان در برخی موارد خاص مانند تراکنش‌های مالی یا تحلیل‌های پیچیده، استفاده از پایگاه‌های داده رابطه‌ای برتری دارد. انتخاب بین SQL و NoSQL بستگی به نیازهای خاص پروژه، نوع داده‌ها و اهداف سازمان دارد. یادگیری هر دو فناوری و درک تفاوت‌های آن‌ها می‌تواند به تصمیم‌گیری بهتر در معماری سیستم کمک کند.

منبع: cloud.google