دیتا بیس و انواع آن (بخش دوم)

در بخش اول این مطلب به معرفی برخی از انواع دیتا بیس پرداختیم. همانطور که اشاره شد، دیتابیس (Database) به مجموعه‌ای از داده‌ها و اطلاعاتی گفته می‌شود که به صورت سازمان‌یافته درون یک سیستم ذخیره شده‌اند و امکان دسترسی به آن‌ها و جستجو در آن‌ها فراهم است. در واقع دیتابیس یک محیط مطمئن و قابل اعتماد برای ذخیره و به اشتراک گذاری داده‌هاست که توسط سیستم‌های مدیریت دیتابیس (Database Management System) به عنوان نرم‌افزاری مدیریت می‌شود.

بخش اول به معرفی دیتابیس رابطه‌ای (Relational Database)، دیتابیس شیءگرا (Object-Oriented Database) و دیتابیس شبکه‌ای (Network Database) و ویژگی های آن ها پرداختیم. در بخش حاضر به معرفی سه دیتا بیس پرکاربرد دیگر می پردازیم.

دیتابیس سندی (Document Database)

در این نوع دیتابیس، اطلاعات به صورت سند ذخیره می‌شوند که معمولاً در قالب JSON یا XML هستند. در دیتابیس سندی، سند‌ها دارای ساختار پویا هستند که می‌توانند با توجه به نیازهای برنامه‌نویسی تغییر کنند. ویژگی‌های دیگر این نوع دیتابیس شامل قابلیت پردازش سریع داده‌ها، قابلیت ایجاد سریع داده‌ها، قابلیت پشتیبانی از انواع داده‌های گوناگون،قابلیت انعطاف‌پذیری و قابلیت ارتقاء پذیری است.

دیتابیس سندی (Document Database) یک نوع دیتابیس NoSQL است که در آن داده‌ها به صورت سند (Document) ذخیره می‌شوند. در این نوع دیتابیس، هر سند می‌تواند حاوی داده‌های گوناگونی با فرمت‌های مختلف باشد، مانند JSON، XML، HTML و غیره.

ویژگی ها

ویژگی‌های دیگر دیتابیس سندی عبارتند از:

۱- انعطاف‌پذیری

در دیتابیس سندی، ساختار داده‌ها به صورت شیوه‌ای باز و انعطاف‌پذیر ذخیره می‌شوند. این ویژگی به کاربران اجازه می‌دهد تا در هر لحظه به راحتی ساختار داده‌ها را تغییر دهند و به سرعت به نیازهای خود پاسخ دهند.

۲- قابلیت پشتیبانی از داده‌های گوناگون

در دیتابیس سندی، می‌توان به راحتی داده‌های با فرمت‌های مختلفی را ذخیره کرد. این ویژگی به کاربران اجازه می‌دهد تا به راحتی با داده‌های متنوع کار کنند و به نیازهای خود پاسخ دهند.

۳- سرعت بالا

در دیتابیس سندی، داده‌ها به صورت سند ذخیره می‌شوند و به این ترتیب، می‌توان به راحتی به آنها دسترسی داشت و عملیات‌های پردازشی را با سرعت بالا انجام داد.

۴- قابلیت توسعه‌پذیری

دیتابیس سندی قابلیت توسعه‌پذیری دارد و به راحتی می‌توان به آن سند‌های جدید و پردازش‌های جدید اضافه کرد. این ویژگی باعث می‌شود که دیتابیس بتواند به نیازهای داده‌های جدید پاسخ دهد و با تغییرات در ساختار داده‌ها سازگار باشد.

۵- قابلیت پشتیبانی از امنیت

در دیتابیس سندی، می‌توان به راحتی از امنیت داده‌ها اطمینان حاصل کرد. با استفاده از رمزگذاری داده‌ها و دسترسی‌های کنترل شده، می‌توان به راحتی از اطلاعات حساس محافظه حفاظت کرد.

۶- قابلیت پشتیبانی از تراکنش‌ها

دیتابیس سندی قابلیت پشتیبانی از تراکنش‌ها را دارد که به معنای پشتیبانی از ACID است. این ویژگی باعث می‌شود که تراکنش‌ها به صورت قطعی و در صورت بروز خطا به حالت اولیه بازگردانده شونند و داده‌ها در دیتابیس از دوام بالایی برخوردار باشند.

۷- قابلیت پشتیبانی از جستجو

در دیتابیس سندی، می‌توان به راحتی از ابزارهای جستجوی پیشرفته برای پرس‌وجوی داده‌ها استفاده کرد. با استفاده از این ابزارها، می‌توان به صورت دقیق و سریعی به داده‌های مورد نیاز دسترسی پیدا کرد.

۸- قابلیت پشتیبانی از توزیع

دیتابیس سندی قابلیت پشتیبانی از توزیع را دارد و به راحتی می‌توان آن را بر روی چندین سرور اجرا کرد. این ویژگی باعث می‌شود که دیتابیس با تعداد کاربران بیشتر و حجم داده‌های بیشتر نیز سازگار باشد.

در نهایت، دیتابیس سندی با استفاده از ساختار سندی، انعطاف‌پذیری، قابلیت پشتیبانی از داده‌های گوناگون، سرعت بالا، قابلیتوسعه‌پذیری، پشتیبانی از امنیت، پشتیبانی از تراکنش‌ها، قابلیت جستجو، قابلیت پشتیبانی از توزیع و ویژگی‌های دیگر، یک روش قدرتمند برای ذخیره و مدیریت داده‌های متنی است. با استفاده از این دیتابیس، می‌توان به راحتی با داده‌های متنی کار کرد و پردازش‌های پیچیده‌تری را انجام داد.

دیتابیس غیررابطه‌ای (NoSQL Database)

این نوع دیتابیس شامل انواع مختلفی از دیتابیس‌ها مثل دیتابیس ستونی، دیتابیس مستند، دیتابیس کلید-مقدار و دیتابیس گراف است. دیتابیس‌های NoSQL از دیدگاه ساختار داده‌ها انعطاف‌پذیر و قابل گسترش هستند و می‌توانند در مقیاس‌های بزرگ استفاده شوند. ویژگی‌های دیگر این نوع دیتابیس شامل پشتیبانی از انواع داده‌های گوناگون، قابلیت پشتیبانی از مقیاس‌پذیری، پشتیبانی از مراجعه مستقیم به داده‌ها، قابلیت ارتقاء پذیری و قابلیت انعطاف‌پذیری است.

ویژگی ها

ویژگی‌های دیتابیس‌های غیررابطه‌ای (NoSQL Database) را در ادامه توضیح می دهیم:

۱- انعطاف‌پذیری

یکی از ویژگی‌های برجسته دیتابیس‌های غیررابطه‌ای، انعطاف‌پذیری آن‌هاست. با توجه به این ویژگی، دیتابیس‌های NoSQL قابلیت انعطاف‌پذیری بیشتری نسبت به دیتابیس‌های رابطه‌ای دارند. به این معنی که با افزایش ترافیک و حجم داده‌ها، با اضافه کردن سرور جدید به دیتابیس، می‌توان این نیاز را تامین کرد. این ویژگی از اهمیت بسزایی برای پروژه‌هایی با ترافیک بالا و نیاز به پردازش داده‌های بزرگ است.

۲- سرعت بالا

ویژگی دیگر دیتابیس‌های NoSQL، سرعت بالای آن‌هاست. با توجه به این ویژگی، دیتابیس‌های NoSQL قابلیت پردازش زیادی را دارند و به راحتی می‌توانند درخواست‌های کاربران را پردازش کنند. این ویژگی در پروژه‌هایی با ترافیک بالا و نیاز به پردازش داده‌های بزرگ بسیار مهم است.

۳- قابلیت افزایش پذیری

ویژگی دیگر دیتابیس‌های NoSQL، قابلیت افزایش پذیریآن‌هاست. با توجه به این ویژگی، دیتابیس‌های NoSQL قابلیت افزایش پذیری بسیار بالایی دارند و با اضافه کردن سرورهای جدید به دیتابیس، می‌توان به راحتی نیازهای بزرگتر را تامین کرد. این ویژگی برای پروژه‌هایی با نیازهای پردازشی و حجم داده‌های بزرگ بسیار مهم است.

۴- ساختار داده‌های چندگانه

ویژگی دیگر دیتابیس‌های NoSQL، قابلیت پشتیبانی از ساختار داده‌های چندگانه است. با توجه به این ویژگی، دیتابیس‌های NoSQL به راحتی می‌توانند با داده‌‌هایی با ساختار چندگانه همچون JSON، XML و غیره کار کنند و این به معنای این است که برای پروژه‌هایی با نیاز به پردازش داده‌های چندگانه، دیتابیس‌های NoSQL بسیار مناسب هستند.

۵- عدم نیاز به تعریف ساختار

ویژگی دیگر دیتابیس‌های NoSQL، عدم نیاز به تعریف ساختار داده‌ها است. در دیتابیس‌های رابطه‌ای، برای ذخیره داده‌ها، باید ابتدا ساختار داده‌ها تعریف شود. اما در دیتابیس‌های NoSQL، این نیاز وجود ندارد و می‌توان به راحتی داده‌هایی با ساختار مختلفی و یا بدون ساختار را ذخیره کرد. این ویژگی برای پروژه‌هایی با داده‌های غیریکنواخت و متنوع بسیار مهم است.

۶- پشتیبانی از توزیع‌شدگی

ویژگی دیگر دیتابیس‌های NoSQL، پشتیبانی از توزیع‌شدگی آن‌هاست. با توجه به این ویژگی، دیتابیس‌های NoSQL به راحتی می‌توانند برای پروژه‌هایی با نیاز به پردازش داده‌های توزیع‌شده استفاده شوند. این ویژگی بسیار مهم برای پروژه‌هایی با ترافیک بالا و نیاز به پردازش داده‌های بزرگ است.

۷- پشتیبانی از شیوه ذخیره‌سازی داده‌های مختلف

ویژگی دیگر دیتابیس‌های NoSQL، پشتیبانی از شیوه‌های ذخیره‌سازی داده‌های مختلف است. به این معنی که دیتابیس‌های NoSQL به راحتی می‌توانند از شیوه‌های ذخیره‌سازی مختلفی مانند ستونی، سندی، کلید/مقدار و غیره استفاده کنند. این ویژگی برای پروژه‌هایی با نیازهای پردازشی و حجم داده‌های بزرگ بسیار مهم است.

۸- قابلیت پشتیبانی از تراکنش

این دیتابیس‌ها می‌توانند از انواع مختلف تراکنش‌ها مانند ACID و BASE پشتیبانی کنند. ACID یک مجموعه اصول برای تضمین صحت تراکنش‌های دیتابیس است که شامل اتمیتی، قابلیت تکرار، انزواپذیری و پایداری است. این مجموعه اصول به این معنی است که تراکنش‌های دیتابیس باید با اطمینان بالا و بدون هیچگونه تاثیر منفی بر داده‌هایذخیره‌شده، انجام شوند. برای مثال، در صورتی که یک تراکنش شامل چندین عملیات باشد، اگر یکی از عملیات‌ها با مشکل مواجه شود و نتواند تکمیل شود، تراکنش کامل لغو خواهد شد تا اطمینان حاصل شود که داده‌های درون دیتابیس در حالت صحیح باقی مانده‌اند.

BASE یک مجموعه اصول مجزا است که برای دیتابیس‌های NoSQL طراحی شده است. اصول BASE شامل بهترین تلاش، انتشار، حالت بی‌سامانه و انعطاف‌پذیری است. به این معنی که در دیتابیس‌های NoSQL، به جای حتما بودن ACID، اصل رفتار بهترین تلاش برای انجام درخواست‌های کاربران و تلاش برای حفظ صحت داده‌ها است. این به این معنی است که دیتابیس‌های NoSQL تلاش می‌کنند تا درخواست‌ها را در حد امکان اجرا کنند و داده‌ها را به روز رسانی کنند، اما برای حفظ صحت داده‌ها، ممکن است یک تغییر در داده‌ها زمان بیشتری برای انعکاس دادن داشته باشد.

همچنین، دیتابیس‌های NoSQL پشتیبانی می‌کنند تا تراکنش‌ها در سطح داده‌های مختلف انجام شوند، به این معنی که تراکنش‌ها برای یک سند یا مجموعه ازسند‌ها انجام می‌شوند و نه برای کل دیتابیس. این ویژگی برای پروژه‌هایی با نیازهای پردازشی و حجم داده‌های بزرگ که نیاز به تراکنش‌های مختلف دارند بسیار مهم است.

در کل، پشتیبانی از تراکنش‌ها یکی از ویژگی‌های مهم دیتابیس‌های NoSQL است که به کاربران این امکان را می‌دهد که تراکنش‌های خود را با صحت و سرعت بالا انجام دهند و از داده‌های خود در دیتابیس‌های بزرگ و پرترافیک بهترین استفاده را ببرند.

دیتابیس توزیع‌شده (Distributed Database)

در این نوع دیتابیس، داده‌ها در چندین سرور مختلف ذخیره می‌شوند و هر سرور بخشی از داده‌ها را در اختیار دارد. دیتابیس توزیع‌شده برای استفاده در محیط‌های بزرگ و پرترافیک مناسب است. ویژگی‌های دیگر این نوع دیتابیس شامل قابلیت مقیاس‌پذیری، پشتیبانی از امنیت بالا، پشتیبانی از بازیابی اطلاعات در صورت خرابی، قابلیتتعیین مکان مستقل از سرویس‌دهنده‌ها و قابلیت ارتقاء پذیری است.

ویژگی ها

در زیر به بررسی ویژگی های دیتابیس توزیع شده می پردازیم:

۱- مقیاس‌پذیری

یکی از ویژگی‌های برجسته دیتابیس توزیع شده، مقیاس‌پذیری آن است. با توجه به این ویژگی، دیتابیس توزیع شده قابلیت مقیاس‌پذیری بیشتری نسبت به دیتابیس‌های محلی دارد. به این معنی که با افزایش ترافیک و حجم داده‌های دیتابیس، با اضافه کردن سرور جدید به دیتابیس، می‌توان این نیاز را تامین کرد. این ویژگی از اهمیت بسزایی برایشرکت‌های بزرگ و پروژه‌هایی با ترافیک بالا بهره‌مندی از دیتابیس توزیع شده است.

۲- قابلیت در دسترس بودن

ویژگی دیگری که در دیتابیس توزیع شده مهم است، قابلیت در دسترس بودن آن است. در دیتابیس توزیع شده، اگر یک سرور از دسترس خارج شود، داده‌ها همچنان در دسترس خواهند بود و به صورت خودکار به سرور دیگری منتقل خواهند شد. این ویژگی از اهمیت بسیاری برای سیستم‌هایی است که نیاز به پایداری بالا دارند، مانند سیستم‌های بانکی، تجاری و غیره.

۳- پایداری

ویژگی دیگر دیتابیس توزیع شده، پایداری آن است. با توزیع داده‌ها در سرورهای مختلف، احتمال از بین رفتن داده‌ها به دلیل خرابی سرور کاهش می‌یابد و امنیت داده‌ها افزایش می‌یابد. برای مثال، در صورتی که یک سرور خراب شود، داده‌های موجود در سایر سرورها به راحتی قابل دسترسی هستند و امکان از دست رفتن داده به کلی کاهش می‌یابد.

۴- توزیع جغرافیایی

دیتابیس توزیع شده، داده‌ها را در سرورهای مختلف در مکان‌های مختلف قرار می‌دهد. این به معنای این است که کاربرانان در مناطق مختلف جهان، به داده‌ها به صورت محلی دسترسی دارند، بدون اینکه نیاز به دسترسی به سرور اصلی داشته باشند. این ویژگی برای سیستم‌هایی با کاربران گسترده و گاهی با منابع بین‌المللی اهمیت دارد.

۵- همگام‌سازی

ویژگی دیگر دیتابیس توزیع شده، همگام‌سازی داده‌ها است. در دیتابیس توزیع شده، داده‌ها به صورت همگام‌سازی شده در سرورهای مختلف قرار می‌گیرند. این به معنای این است که اگر یک داده در یکی از سرورها به روز شود، داده‌های مشابه در سرورهایدیگر نیز به روز خواهند شد. این ویژگی بسیار مهم است، زیرا تضمین می‌کند که داده‌های موجود در سرورهای مختلف همیشه به روز هستند و هیچگونه تضادی بین آن‌ها وجود ندارد.

۶- امنیت

به دلیل توزیع داده‌ها در سرورهای مختلف، دسترسی به داده‌ها سخت‌تر می‌شود و این به معنای بهبود امنیت دیتابیس است. همچنین، در دیتابیس توزیع شده، می‌توان به ازای هر دسترسی کاربر به داده، کنترل دسترسی را تنظیم کرد و دسترسی کاربران به داده‌ها را محدود کرد. این ویژگی نیز بسیار مهم است، زیرا امنیت داده‌ها، یکی از مهمترین مسائل در دنیای دیجیتال است.

۷- عملکرد بالا

ویژگی دیگر دیتابیس توزیع شده، عملکرد بالا آن است. با توجه به این ویژگی، دیتابیس توزیع شده، قابلیت پردازش زیادی را دارد و به راحتی می‌تواند درخواست‌های کاربران را پردازش کند. علاوه بر این، به دلیل توزیع داده‌ها، سرعت دسترسی به داده‌ها بهبود می‌یابد و کاربران قادر خواهند بود به سرعت به داده‌های خود دسترسی داشته باشند.

۸- هزینه کم

مورد بعدی که لازم به ذکر است، هزینه کمتری است که با انتخاب دیتابیس توزیع شده برای پروژه‌های بزرگ و پرترافیک، می‌توان به دست آورد. چرا که با توزیع داده‌ها در سرورهای مختلف، به صورت خودکار میزان حجم داده‌های موجود در هر سرور را مدیریت می‌کند و دیگر نیازی به سرورهای بسیار قدرتمند و پرهزینه نیست.