۷ تفاوت مهم در استفاده از SQL و NoSQL

یکی از مهم‌ترین مراحل در تصمیم‌گیری برای اجرای هر پروژه این است که انتخاب کنیم می‌خواهیم از یک دیتابیس برپایه SQL استفاده کنیم یا NoSQL . هرکدام از این سیستم‌های مدیریت دیتابیس، کاربردها، مزایا و مضرات خود را دارند. در این مقاله از راکت قبل از اینکه بخواهیم به تفاوت‌های SQL و NoSQL بپردازیم، توضیحات مختصری درباره‌ی هرکدام از آن‌ها ارائه خواهیم کرد.

SQL

SQL مخفف "Structured Query Language" به معنای زبان ساختارمند پرسش‌ها است. این زبان برای ایجاد دسترسی به داده‌های قرار‌داده‌شده توسط دیتابیس‌های رابطه‌ای و ایجاد تغییر در آن‌ها طراحی شده است. این‌گونه دیتابیس‌ها از آن جهت رابطه‌ای نامیده می‌شوند که بر روابط‌ (یا درواقع،‌ جداول) تکیه دارند. توسط این جدول‌ها، SQL یا سیستم‌های مدیریت دیتابیس‌های رابطه‌ای توانایی ذخیره داده‌ها را دارند.

همان‌طور که داده را به‌وسیله مشخصات مشترک نمایش داده‌شده در مجموعه داده‌ها تطابق می‌دهند، SQL برای ایجاد و آزمایش اشیا در دیتابیس‌های رابطه‌ای و همچنین ایجاد داده و الگویی برای این داده استفاده می‌شود. Microsoft SQL server، MySQL، Oracle database و Sybase چند نمونه قابل ذکر از سیستم‌های مدیریت دیتابیس SQL هستند.

NoSQL

برخلاف دیتابیس‌ SQL، یک دیتابیس NoSQL به یک طرح ثابت نیاز ندارد و لزوماً روابط را بین جدول‌ها تزریق نمی‌کنند. یک دیتابیس غیررابطه‌ای از مستندات JSON ساخته ‌‌شده ‌است. این پرونده‌ها واحدهایی هستند که می‌توانند به سرعت خوانده‌شوند. دیتابیس NoSQL یک دیتابیس غیر رابطه‌ای است که کارایی بالایی دارد و انواع مدل‌های داده‌ای مختلف را بهینه‌سازی می‌کند. 

آسانی استفاده از این دیتابیس‌ها، دسترسی بالا و قدرت انعطاف زیادشان باعث می‌شود به دیتابیس‌های دیگر ترجیح داده‌شوند. به همین دلیل بعنوان یک گزینه پرسود برای برخورد با داده‌های بزرگ ساخته شده‌اند.

Amazon dynamo DB، Big table، Cloud DB و Mongo DB چند نمونه از معروف‌ترین سیستم‌های مدیریت دیتابیس NoSQL هستند.

رویارویی SQL و NoSQL

هنگامی‌که نوبت به انتخاب از بین SQL و NoSQL می‌رسد باید تفاوت‌های زیر را به‌خاطر سپرد:

انجمن‌ها و پشتیبانی

بروز تفاوت در رویکرد مدیریت داده در SQL و NoSQL بیشتر از ۲۰ سال است که آغاز شده است. SQL به مدت بیش از چهار‌ دهه مورد توجه ویژه بوده‌است. از همین رو، به بلوغی رسیده که منجر به ایجاد یک انجمن آماده کمک‌رسانی و همکاری شده است.

بخش‌های چت و فروم های مربوطه از طریق چندین منبع در سطح وب برای متخصصین SQL در دسترس هستند که در آن‌ها می‌توانند دانش خود را با انجمن‌های ‌SQL دیگر به اشتراک بگذارند.

NoSQL حدود اوایل سال ۲۰۰۰ معرفی شد. هرچند شاهد رشد قابل توجهی در آن هستیم اما هنوز هم برای رسیدن به رقبای دیرینه خود راهی طولانی در پیش دارد؛ زیرا در انجمن‌ها و پشتیبانی‌های NoSQL محدودیت‌هایی وجود دارد.

سلسله مراتب ذخیره‌سازی داده

سلسله مراتب، داده‌ها را ملزم می‌کند به صورت یک ساختار درختی طراحی شوند. داده ها به شکل سوابقی که توسط لینک به یک‌دیگر متصل هستند ذخیره می‌شوند. رشته‌هایی که یک سابقه دربر دارند براساس نوع آن سابقه تعیین می‌شوند.

در سلسله مراتب مدل داده‌ای، لازم است هر فرزند فقط در یک شاخه والد قرار بگیرد؛ اما هر شاخه والد می‌تواند بیش از یک فرزند داشته‌باشد. برای بازیابی داده‌ها از این سلسله مراتب باید کل درخت از گره‌ی ریشه به بالا پیموده شود. 

هرچند می‌توان سلسله مراتب داده را توسط دیتابیس SQL ذخیره کرد اما عموماً این‌کار را انجام نمی‌دهند.

دیتابیس‌های NoSQL به‌عنوان یک گزینه عالی برای ذخیره داده‌های یک سلسله مراتب داده‌ای طراحی شده‌اند.

زبان

یک وجه تمایز مهم میان SQL و NoSQL زبان است. دیتابیس‌های SQL برای دستکاری و تعریف داده‌ها به زبان ساختار‌یافته‌ی Query تکیه دارد. از یک طرف دیتابیس‌های SQL همه‌کاره هستند و از طرف دیگر محدودیت‌هایی ایجاد می‌کنند.

قبل از انجام هرکاری با دیتابیس رابطه‌ای، برای تشخیص ساختار داده لازم است از الگوهای از‌پیش تعیین شده استفاده کنیم. داده‌های کاربر باید از ساختار یکسانی پیروی کنند. از این رو نیاز به رویکردی با برنامه‌ریزی مناسب و اجرای دقیق داریم.

یک دیتابیس NoSQL یک الگوی پویا برای داده‌های ساختار نیافته اِرائه می‌دهد. داده‌ها را به روش‌های مختلفی مانند:‌ چینش ستونی،‌ پوشه‌ای،‌ نموداری و کلید جفتی مقداردهی ذخیره می‌کنند. برخلاف دیتابیس‌های رابطه‌ای، انعطاف فوق‌العاده‌ی یک دیتابیس غیررابطه‌ای قابلیت ایجاد پوشه بدون داشتن برنامه‌ریزی دقیق و تعریف ساختار را به ما می‌دهد. کاربر می‌تواند رشته‌هایی اضافه کند یا سینتکس را برای دیتابیس‌های مختلف تغییر دهد.

از آن‌جا که هر پوشه دیتابیس غیررابطه‌ای می‌تواند ساختار مخصوص به خود را داشته‌باشد؛ کاربر یا شرکت هم برای اجرای آن از آزادی بهره‌مند هستند.

مقیاس پذیری

SQL و NoSQL می‌توانند از طریق نحوه مقیاس پذیری از هم تمیز داده‌شوند. یک دیتابیس SQL عادی قابل مقیاس‌دهی عمودی است؛ به این معنا که عملکرد یک سرور تکی با افزایش اجزا مانند سی پی یو، رم و هارد SSD افزایش می‌یابد.

در مقایسه با SQL، هر دیتابیس NoSQL عادی به صورت افقی مقیاس‌دهی می‌شود. یعنی این‌گونه دیتابیس‌ها با اضافه شدن سرور می‌توانند سرعت مخابره را بالا ببرند.

برخلاف دیتابیس SQL، NoSQL قابلیت افزایش سایز و کارایی را دارد. این ویژگی آن را یک انتخاب ایده‌آل برای داده‌های بزرگ، پیچیده و مدام درحال تحول می‌سازد.

ساختار

ساختار‌هایی که یک دیتابیس NoSQL می‌تواند اتخاذ کند به چند شکل هستند. این شکل‌ها شامل: دیتابیس نموداری، ستونی،‌ پوشه‌ای و کلیدهای دارای ارزش می‌باشند. در تضاد با NoSQL، SQL فقط ساختار جدولی دارد. این ساختار جدولی برای دیتابیس‌های SQL این برتری را به وجود می‌آورد که برای اپلیکیشن‌هایی که تراکنش‌های چندردیفی دارند ایده‌آل باشند. (مانند سیستم‌های حسابداری و وراثت که در اصل برای یک ساختار رابطه‌ای توسعه داده شده‌اند.)

عادی‌سازی

برای جلوگیری از تکثیر داده‌ها در دیتابیس، عادی‌سازی (Normalization) صورت می‌گیرد. این تکنیک اطمینان حاصل می‌کند که هیچ داده‌ای دوبار ذخیره نشود. از‌ آغاز ظهور دیتابیس‌ها،‌ تکرار داده یک مشکل اساسی بوده‌است.

انجام یک عملیات پیوند برای جمع‌آوری و تبدیل سوابق مختلف درون چند جدول، به یک واحد منطقی، نیاز به زمان و منابع دارد. هم‌چنین، تکنیک عادی‌سازی برای ایجاد، نگه‌داری و به‌روزرسانی فایل‌های شاخص نیاز به اضافات فوقانی خواهد داشت.

برخلاف اس کیو ال ، NoSQL نیاز به عادی‌سازی ندارد. آرگومان ساخته‌ شده توسط دیتابیس NoSQL برای خودداری از عادی‌سازی در سال ۱۹۷۰، ظهور تکنیک حذف داده‌های زاید دیتابیس توسط فضای ذخیره سازی و حافظه‌های گران قیمت بوده‌است. 

هرچند قیمت این حافظه‌ها در قرن ۲۱ به صورت قابل توجهی افت کرده و به پایین آمدن ادامه داده است و با درنظر گرفتن این‌که بعضی از مراحل فراوانی داده حافظه زیادی را اشغال نمی‌کنند؛ هم چنان قیمت بالای این حافظه‌ها ضعف SQL محسوب می‌شود.

با وجود این‌که فقط در بعضی موارد بازیابی سریع داده‌ها، نوشتن کد را آسان می‌کند پشتیبانان NoSQL اظهار کرده‌اند که حتی ممکن است حذف زواید داده‌ها را پیشنهاد کنند.

SQL و NoSQL چه خواصی را دارا هستند؟

همه دیتابیس‌های SQL، خواص ACID را دارا هستند. ACID مخففی برای (Atomicity, Consistency, Isolation, Durability) است که در زیر هرکدام را مختصراً توضیح می‌دهیم:

• Atomicity: این ویژگی تضمین می‌کند که با هر تراکنش، چه با شکست روبه‌رو شود و چه موفق باشد،‌ به‌عنوان یک واحد تکی و غیرقابل تقسیم رفتار می‌شود. از این رو هیچ حالت میانه‌ای وجود ندارد.
• Consistency: اطمینان حاصل می‌کند که هر تراکنش، دیتابیس را از یک حالت معتبر به حالت معتبر دیگر می‌برد. به عبارت بهتر هر داده‌ی افزوده شده به دیتابیس باید از قوانین تعریف شده پیروی کند.
• Isolation: این خاصیت کنترل می‌کند اجرای همزمان تراکنش‌ها دیتابیس را در حالتی قرار دهد که اگر تراکنش‌ها یکی یکی انجام می‌شدند، قرار می‌گرفت.
• Durability: وقتی یک تراکنش انجام شود، حتی اگر سیستم با شکست رو‌به‌رو شود به روند خود ادامه می‌دهد؛ این وظیفه‌ی خاصیت Durability است.

    دیتابیس‌های NoSQL از " تئوری CAP" پیروی می‌کنند. CAP مخفف Consistency، Availability و Partition tolerance است. از آن‌جا که Consistency به همان معنی تعریف شده بالا می‌باشد؛ دو مورد دیگر را در زیر به اختصار توضیح می‌دهیم:

• Availability: تضمین می‌کند که درخواست‌ها پاسخ یکسانی دریافت کنند؛ چه شکست خورده باشند و چه با موفقیت انجام شوند.
• Partition tolerance: این ویژگی بررسی می‌کند که سیستم به عملکرد خود ادامه بدهد حتی وقتی تعدادی از پیام‌ها به تاخیر افتاده یا توسط شبکه میان گره‌ها جا افتاده‌باشند.

کی SQL و کی NoSQL را انتخاب کنیم؟

برای انتخاب درست میان SQL و NoSQL فهمیدن اینکه سیستم مدیریت دیتابیس قرار است برای چه تجارتی کار کند ضروری است. با این حال موارد زیر چند حالت مطلوب برای پیاده‌سازی SQL و NoSQL هستند:

SQL زمانی انتخاب می‌شود که:

• یک ساختار از پیش تعیین شده و یک الگوی معین در دسترس باشد.
• همه داده‌های دیتابیس نیاز به استواری داشته‌باشند.
• قصد بررسی رفتار رابطه‌ای و بخش‌های سفارشی را داشته‌باشیم.
• درحال توسعه داشبورد‌های سفارشی باشیم.
• درحال اجرای عملیات پیوند و پرس‌وجو‌های پیچیده باشیم.
• تراکنش‌های چندردیفی انجام دهیم.

NoSQL را زمانی انتخاب می‌کنیم که:

• خواص ACID در دسترس نباشند.
• پیاده‌سازی محدودیت‌ها و منطق عبارات الزامی نباشد.
• قصد بررسی مجموعه داده‌های زیاد و تغییرپذیر را داریم.
• داده‌ه‌ها را از منابع آسیب دیده بارگزاری کنیم.
• الگوی منعطف‌تری موردنیاز باشد.
• درحال ذخیره‌سازی داده‌های موقت باشیم.
• هیچ الگوی متمایزی وجود نداشته‌باشد.

جمع‌بندی

بدون در نظر گرفتن هدف اولیه‌ی یک ارگان، انتخاب سیستم مدیریت دیتابیس مناسب بسیار مهم است. دیتابیس‌های NoSQL درحال رشد و تبدیل شدن به تغییری خلاقانه در صنعت کامپیوتر هستند. از این رو در دیتابیس‌های امروزی نقش حیاتی دارند. 

از سوی دیگر دیتابیس‌های SQL هستند که ۴۰ سال ارزش خود را بالا برده‌اند و مستلزم استاندارهای تعریف شده‌ای هستند که مدت طولانی تری وجود دارند؛ با پشتیبانی یک انجمن گسترده، فرصت همکاری در دیتابیس‌های SQL بیشتر‌ خواهدبود.

SQL و NoSQL هرکدام نسبت به دیگری مزایایی دارند. به همین دلیل با تحقیق درباره‌ی نیازها و مسائل پیش‌بینی شده، می‌توان بین آن‌ها انتخاب درستی داشت.

منبع