اگر در حوزه بکند (Back End)، پایگاه داده (Database) و حتی وردپرس (WordPress) کار کرده باشید، حتما با SQL سر و کار داشتید یا حداقل نام آن به گوشتان خورده. دنیای پایگاه داده تنوع و گستره زیادی داره و البته هرکدام کاربرد خودشان را نیز دارند. از سایت های شرکتی و فروشگاهی تا سایت های بازار آنلاین (Marketplace) مانند دیوار و باسلام و حتی سایت های رمز ارز، هرکدام نیاز به پایگاه داده مناسب خود دارند
اما قبل از اینکه به تفاوت SQL و NoSQL و کاربرد هر کدام بپردازیم، اول یک تعریف ساده از پایگاه داده می کنیم که اصلا بدونیم چی هست، چرا مهم و انقدر کاربردیه؟
تعریف پایگاه داده (Database)
زمانی که داده های شما زیاد می شوند، نیاز به ذخیره سازی، مدیریت داده ها، تحلیل و سازماندهی آنها می شوید. برای اینکه بتوانید همه این عملیات ها را انجام دهید نیاز به یک سیستم مدیریت پایگاه داده یا DBMS دارید (database management system). این سیستم بین کاربران، برنامه ها و داده ها ارتباط برقرار میکند و ابزارهای لازم برای اداره پایگاه داده را فراهم میسازد.
طراحی اولین پایگاه داده ها که در آن مدل سازی داده و امنیت داده ها انجام می گرفت، از سال 1980 با زبان SQL شروع شد که این مدل پایگاه داده از نوع رابطه ای بود و از دهه 2000 به بعد کم کم پابگاه های داده غیر رابطه ای از نوع NoSQL توسعه پیدا کردند. در ادامه به تعریف هرکدام و تفاوت SQL و NoSQL می پردازیم.
پایگاه داده رابطه ای SQL
SQL که مخفف Structured Query Language (زبان پرس و جوی ساخت یافته) است، یک زبان برنامه نویسی تخصصی در حوزه پایگاه داده است که برای عملیات های مانند درج داده، به روزرسانی، حذف و جست و جوی داده ها در پایگاه داده (Schema) استفاده می شود. از SQL برای ایجاد و تغییر ساختار و تعیین سطوح دسترسی و مدیریت کاربران نیز استفاده می شود.
منظور از داده ساخت یافته چیست؟
داده ساخت یافته، داده ای است که به صورت منظم و بر اساس قالبی از پیش ساخته شده سازماندهی می شود و بیشتر از کاراکترهای عددی و حرفی مانند اطلاعات مشتریان، تراکنش های مالی و موجودی انبار تشکیل می شود. این نوع داده های معمولا در پایگاههای دادهٔ SQL یا رابطه ای ذخیره می شوند. درواقع پایگاه داده رابطه ای SQL به برنامه نویسان و توسعه دهندگان کمک می کند یا عملیات های پایگاه داده را بدون نوشتن مداوم دستورات انجام دهند.
در مدل رابطه ای (Relational Database)، داده ها در ردیف و ستون های و درون جداول (Tables) ذخیره می شوند. ارتباط بین جداول از طریق کلید خارجی (Foreign Key) برقرار می شود که روابط از پیش تعیین شده داده ها را حفظ می کند.
برای مثال در یک فروشگاه آنلاین، جدول مشتریان، محصولات و سفارش ها از طریق کلیدهای مرتبط به هم متصل هستند. این مدل پایگاه داده از قالب های ثابت یا Fixed Schema استفاده می کنند. یعنی داده ها باید دقیقا با قالب از پیش تعیین شده منطبق باشند. به همین دلیل، این نوع پایگاه داده نمی تواند داده های غیر ساخت یافته و نامنظم را ذخیره کند اما برای داده های مالی و تراکنش ها بسیار کاربردی و دقیق است.
اگر وردپرس کار کرده باشید حتما ساختار جداول سایت های فروشگاهی و شرکتی را در دیتابیس مشاهده کردید. مثلا عکس زیر تصویر دیتابیس یکی از سایت های فروشگاهی است که ما طراحی کردیم و جدول _wc_category_lookup را که برای دسته بندی محصولات ووکامرس است را نشان می دهد.
در مورد ” پیشوند جداول دیتابیس” بیشتر بخوانید
چند سیستم پایگاه داده رایج SQL
پایگاه های داده SQL مدل های مختلفی توسعه پیدا کردند. از جمله می توانیم به MySQL Database اشاره کنیم که در بالا تصویری از جداول آن را مشاهده کردید. در وردپرس معمولا از MySQL و یا نسخه فورک آن یعنی MariaDB استفاده می شود که تفاوت خاصی ندارند و از نظر ساختاری مشابه هستند.
از جمله مدل های پرکاربرد می توان به Oracle که یکی از پرکاربردترین دیتابیس ها در سطح سازمانی است اشاره کرد. پایگاه داده PostgreSQL که از نوع شیء-رابطه ای است نیز به دلیل امکانات پیشرفته و پشتیبانی از ویژگی های ACID کاربرد زیادی دارد.
احتمالا نام Microsoft SQL Server را زیاد شنیده اید که از محصولات مایکروسافت می باشد و در سازمان های بزرگ، و برای سیستم های پردازشی و تحلیلی استفاده می شود. اگر در شرکتی مشغول به کار هستید می توانید از واحد مالی نام نرم افزاری که استفاده می کنند را بپرسید و به احتمال زیاد از زیرساخت داده ای Microsoft SQL Server استفاده می کنند.
اگر برنامه نویس بکند هستید قطعا با SQLite آشنایی دارید. SQLite نیاز به سرور مجزا ندارد و به راحتی درون برنامه ها قرار می گیرد و کارکردن با آن راحت است. برای یادگیری برنامه نویسی و محیط های تست، SQLite گزینه بسیار مناسبی است اما برای محیط های عملیاتی و سازمانی بهتره از پایگاه داده قوی تری استفاده کنید.
پایگاه داده غیر رابطه ای NoSQL
NoSQL که مخفف Not only SQL به معنی “فقط SQL نیست”، روش مدرن تری در مدیریت پایگاه داده برای وارد کردن، ذخیره و بازیابی داده های غیر ساخت یافته و یا نیمه ساخت یافته است. یعنی داده هایی که نمی توانند از طریق پایگاه داده رابطه ای مانند SQL تحلیل و مدیریت شوند، می توانند در قالب اصلی خودشان به همان صورت باقی مانده و وارد دیتابیس NoSQL شوند. این داده ها می توانند به صورت غیر جدولی مدیریت شوند و از زبان های مشابه SQL نیز پشتیبانی می کنند.
منظور از داده غیر ساخت یافته چیست؟
این داده ها معمولا سازماندهی خاص و ثابتی ندارند و در قالب مشخصی ارسال نمی شوند. برای مثال داده ها در شبکه های اجتماعی می توانند به سرعت تغییر کنند درحالی که داده های ساخت یافته مانند تراکنش های مالی، نرخ تغییر پایینی دارند. عکس، فایل صوتی، ویدیو و نقشه ها از جمله داده های غیر ساخت یافته هستند.
پایگاه های داده NoSQL از قالب ها (Schema) انعطاف پذیر استفاده می کنند که امکان ذخیره داده های غیرساخت یافته را فراهم کرده و از روش ذخیره سازی غیر جدولی استفاده می کنند.
انواع پایگاه های داده NoSQL
پایگاه های داده NoSQL انواع مختلفی دارند که هر کدام برای نیازهای خاص طراحی شده اند. پایگاه های مستند داده ها را در قالب مستنداتی شبیه JSON ذخیره می کنند و می توانند شامل انواع مختلف داده مانند اعداد، رشته ها، آرایه ها یا مستندات تو در تو باشند؛ MongoDB نمونه محبوب این نوع است. پایگاه های کلید-مقدار داده ها را به صورت جفت های کلید و مقدار ذخیره می کنند و هر کلید برای بازیابی مقدار مربوطه استفاده می شود، مانند AWS و ScyllaDB.
علاوه بر این، پایگاه های ستون-خانواده داده ها را به جای ردیف ها در ستون ها سازمان دهی می کنند و برای داده های گسترده و کم عمق مناسب هستند؛ Apache Cassandra و HBase نمونه های معروف این نوع اند. پایگاه های گراف داده ها را در قالب گره ها و یال ها ذخیره می کنند تا روابط بین اشیاء و افراد را نمایش دهند و برای ساختارهای شبکه ای و سلسله مراتبی کاربردی اند، مانند Neo4j و AWS.
تفاوت SQL و NoSQL
هر دو نوع پایگاه داده، یعنی SQL و NoSQL قالبیت های کاربردی دارند و شناخت هرکدام برای توسعه دهندگان اهمیت زیادی دارد. در ادامه به تفاوت های آنها میپردازیم:
مدل ذخیره سازی داده ها
یکی از مهم ترین تفاوت SQL و NoSQL در نحوه ذخیره داده ها است. پایگاه های داده SQL داده ها را در جداولی شامل ردیف ها و ستون ها ذخیره می کنند و به همین دلیل برای داده های ساختاریافته ایده آل هستند. اما پایگاه های داده NoSQL بسته به نوع داده های بدون ساختار، روش های متفاوتی برای ذخیره سازی دارند؛ مانند مستندات JSON، جفت کلید-مقدار، گروه بندی خانوادگی یا گراف های نود-لبه.
تفاوت SQL و NoSQL در نوع داده ها
تفاوت دیگر SQL و NoSQL دیگر مربوط به نوع داده هایی است که هر کدام می تواند مدیریت کند. پایگاه های داده SQL تنها قادر به دریافت، ذخیره و بازیابی داده های ساختاریافته هستند. در مقابل، پایگاه های داده NoSQL که گاهی به آن ها غیررابطه ای گفته می شود، می توانند داده های بدون ساختار و نیمه ساختاریافته را به راحتی مدیریت کنند.
قالب یا اسکیمای داده
پایگاه های داده SQL برای وارد کردن داده ها نیاز به اسکیمای از پیش تعریف شده دارند و داده ها باید با این اسکیمای سخت گیرانه مطابقت داشته باشند. اما پایگاه های داده NoSQL از اسکیمای انعطاف پذیر استفاده می کنند و این امکان را می دهد تا داده ها در قالب های مختلف خود ذخیره شوند. این یکی دیگر از مهم ترین تفاوت SQL و NoSQL است که انعطاف پذیری بالای NoSQL را نشان می دهد.
مقیاس پذیری
مدیریت رشد پایگاه داده نیز در تفاوت SQL و NoSQL اهمیت دارد. پایگاه های داده SQL معمولاً به صورت عمودی مقیاس می یابند، یعنی منابع مانند پردازنده، حافظه و فضای ذخیره سازی به یک سرور واحد اضافه می شوند. این روش محدودیت هایی دارد، اما به حفظ ویژگی های ACID (اتمی، سازگار، ایزوله و بادوام) کمک می کند که برای داده های حساس مانند اطلاعات مالی و بانکی حیاتی است. همچنین مدیریت تراکنش ها و سازگاری داده ها در این روش ساده تر است.
در مقابل، پایگاه های داده NoSQL معمولاً در سیستم های توزیع شده اجرا می شوند و از مقیاس افقی بهره می برند. در این روش، سرورهای جدید به شبکه اضافه می شوند و ظرفیت سیستم تقریباً نامحدود می شود. این ویژگی NoSQL باعث می شود که داده های بزرگ، غیرساختاریافته و با حجم بالا به راحتی مدیریت شوند.
کاربردها
تفاوت SQL و NoSQL همچنین در موارد استفاده آن ها نمایان است. پایگاه های داده SQL برای داده های ساختاریافته، تراکنش های پیچیده، و رعایت استانداردهای قانونی و صنعتی مناسب هستند. نمونه هایی از کاربرد SQL عبارتند از:
- بانکداری و حسابداری
- سیستم های منابع انسانی و ERP
- پایگاه های داده فروش و نسخه های پزشکی
اما پایگاه های داده NoSQL برای مدیریت داده های بدون ساختار، محتوای دیجیتال، تصاویر، ویدئوها و شبکه های اجتماعی مناسب هستند. نمونه هایی از کاربرد NoSQL شامل:
- پرونده های پزشکی و بیمه
- پایگاه های داده اسناد و مدیریت دارایی های دیجیتال
- تحلیل شبکه های اجتماعی و موتورهای پیشنهاددهنده
- سیستم های IoT و جمع آوری داده های سنسوری
نتیجه گیری
در این مقاله به تعریف هر کدام از پایگاه های داده SQL و NoSQL و ساختار هریک پرداختیم. به طور خلاصه، تفاوت SQL و NoSQL در نوع داده، ساختار اسکیمای داده، مقیاس پذیری و کاربردهای آن ها است. SQL برای داده های ساختاریافته و تراکنش های حساس ایده آل است، در حالی که NoSQL انعطاف پذیری بالا و مقیاس پذیری نامحدود را برای داده های بدون ساختار فراهم می کند. انتخاب مناسب هر کدام بسته به نیاز پروژه و نوع داده ها است.