SQL با NoSQL چه تفاوت‌هایی دارد؟

SQL چیست ؟

SQL سرنام (Structured Query Language) یک زبان برنامه‌نویسی است که برای مدیریت و سازماندهی پایگاه داده‌های رابطه‌ای (RDBMS) استفاده می‌شود. SQL اجازه می‌دهد تا از طریق دستورات مختلفی، اطلاعات را استخراج کرده، تغییر دهید و به آن‌ها پرس‌وجو کنید. این زبان بسیار قدرتمند و استاندارد است و در بسیاری از سیستم‌ها و برنامه‌ها استفاده می‌شود. با استفاده از SQL، می‌توانید داده‌ها را در جداول ذخیره کرده و با استفاده از دستورات SELECT، INSERT، UPDATE و DELETE، به آن‌ها دسترسی پیدا کنید و تغییراتی روی آن‌ها اعمال کنید. همچنین، SQL امکاناتی مانند ایجاد و حذف جداول، تعریف قیدها و روابط بین جداول را نیز فراهم می‌کند. با استفاده از زبان SQL، می‌توانید پرس‌وجوهای مختلفی را بر روی داده‌ها اجرا کنید. به طور مثال، می‌توانید اطلاعات مربوط به یک موجودیت خاص را با استفاده از عبارت WHERE در دستور SELECT فیلتر کنید و نتایج مورد نظر خود را بدست آورید. همچنین، می‌توانید اطلاعات را مرتب سازی کنید، گروه‌بندی کنید و عملیات‌های محاسباتی مانند جمع، میانگین و تعداد را روی داده‌ها انجام دهید. SQL به عنوان یک زبان استاندارد، توسط بسیاری از پایگاه داده‌های رابطه‌ای پشتیبانی می‌شود، از جمله MySQL، Oracle، Microsoft SQL Server، PostgreSQL و SQLite.

تعریف پایگاه داده های رابطه ای یا Relational Databases

پایگاه داده‌های رابطه‌ای RDBMS سرنام Relational Databases سیستم‌های مدیریت پایگاه داده‌ای هستند که بر اساس مدل مفهومی روابط تعریف شده‌اند. در این نوع پایگاه داده، اطلاعات به صورت سازمان‌یافته و در قالب جداول (Tables)، ستون‌ها (Columns) و ردیف‌ها (Rows) ذخیره می‌شوند. در یک پایگاه داده رابطه‌ای، هر جدول (Table) نماینده یک موجودیت یا مفهوم خاص است. ستون‌های جدول نوع داده‌های مرتبط با آن موجودیت را نشان می‌دهند. هر ردیف (Row) در جدول نماینده یک نمونه یا رکورد از آن موجودیت است که اطلاعات مربوطه را شامل می‌شود.

روابط بین جداول در پایگاه داده رابطه‌ای با استفاده از کلیدهای خارجی (Foreign Keys) برقرار می‌شوند. با استفاده از کلیدهای خارجی، می‌توان رابطه و ارتباط بین جداول را بیان کرد و از این طریق اطلاعات مرتبط را با هم مرتبط کرد. مزیت اصلی پایگاه داده‌های رابطه‌ای در قدرت سازماندهی و جستجوی داده‌ها است. با استفاده از زبان اس‌کیو‌ال می‌توان پرس‌وجوهای مختلفی را بر روی داده‌ها انجام داد و اطلاعات مورد نیاز را با دقت و سرعت بالا به دست آورد. مثالی از یک پایگاه داده رابطه‌ای عبارت است از پایگاه داده‌ای که اطلاعات مربوط به یک فروشگاه را ذخیره می‌کند. در این پایگاه داده، می‌توان جداولی مانند جدول محصولات (Products)، جدول مشتریان (Customers) و جدول سفارشات (Orders) را تعریف کرد و با استفاده از کلیدهای خارجی، رابطه بین این جداول را برقرار کرد.

انواع رابطه در پایگاه داده های رابطه ای

در پایگاه داده‌های رابطه‌ای، انواع مختلفی از روابط بین جداول وجود دارند. در زیر، به برخی از این انواع رابطه اشاره می‌کنم:

1. رابطه یک به یک (One-to-One Relationship): در این نوع رابطه، هر رکورد در جدول اول (A) با حداکثر یک رکورد در جدول دوم (B) مرتبط است و بالعکس. به عبارت دیگر، هر رکورد در جدول A با یک رکورد واحد در جدول B مرتبط است و بالعکس. این نوع رابطه معمولاً برای جداولی استفاده می‌شود که دارای اطلاعات مکمل یکدیگر هستند و می‌توانند در یک جدول ترکیب شوند.

2. رابطه یک به چند (One-to-Many Relationship): در این نوع رابطه، هر رکورد در جدول اول (A) می‌تواند با چندین رکورد در جدول دوم (B) مرتبط باشد، اما هر رکورد در جدول B فقط با یک رکورد در جدول A مرتبط است. به عبارت دیگر، یک رکورد در جدول A می‌تواند با چندین رکورد در جدول B مرتبط شود، اما یک رکورد در جدول B فقط با یک رکورد در جدول A مرتبط است. این نوع رابطه بیانگر رابطه‌ی سلسله‌مراتبی بین دو جدول است و بسیار شایع است.

3. رابطه چند به چند (Many-to-Many Relationship): در این نوع رابطه، هر رکورد در جدول اول (A) می‌تواند با چندین رکورد در جدول دوم (B) مرتبط باشد و بالعکس. به عبارت دیگر، هر رکورد در جدول A می‌تواند با چندین رکورد در جدول B مرتبط شود و همچنین هر رکورد در جدول B می‌تواند با چندین رکورد در جدول A مرتبط باشد. برای نمایش رابطه چند به چند در پایگاه داده رابطه‌ای، معمولاً یک جدول متصل‌کننده (Join Table) استفاده می‌شود که شامل کلیدهای خارجی از جدول A و B می‌شود.

این سه نوع رابطه از مهمترین و پرکاربردترین انواع روابط در پایگاه داده‌های رابطه‌ای هستند. در عمل، می‌توان از این انواع رابطه‌ها به صورت ترکیبی و پیچیده‌تر استفاده کرد تا روابط مختلف بین جداول را مدل‌سازی و مدیریت کرد.

NoSQL چیست؟

NoSQL سرنام (Not Only SQL) یک مفهوم و دسته‌بندی از پایگاه داده‌ها است که با رویکرد‌های متفاوتی نسبت به پایگاه داده‌های رابطه‌ای (Relational Databases) طراحی و پیاده‌سازی می‌شوند. در مقابل پایگاه داده‌های رابطه‌ای که بر پایه مدل مفهومی روابط ساختاردهی شده‌اند، پایگاه داده‌های NoSQL از رویکردهای متنوع و متناسب با نیازهای خاص برای ذخیره و دسترسی به داده‌ها استفاده می‌کنند.مهم‌ترین ویژگی پایگاه داده‌های NoSQL این است که از ساختار رابطه‌ای (جداول، ستون‌ها و ردیف‌ها) برای ذخیره داده‌ها استفاده نمی‌کنند و به جای آن، از ساختارهای داده‌ای متنوعی مانند اسناد (Documents)، دنباله‌ها (Key-Value)، ستون خانواده‌ای (Wide-Column) و گراف (Graph) استفاده می‌کنند. مزایای استفاده از پایگاه داده‌های NoSQL به شرح زیر هستند:

- قابلیت مقیاس‌پذیری: پایگاه داده‌های NoSQL قابلیت مقیاس‌پذیری افقی (Horizontal Scalability) را دارند، به این معنی که با افزایش بارکاری و ترافیک، می‌توانند به صورت توزیع‌شده روی چندین سرور اجرا شوند و عملکرد بهتری داشته باشند.

- انعطاف‌پذیری ساختار داده: پایگاه داده‌های NoSQL به صورت محدودیت کمتری در ساختار داده فراهم می‌کنند و به کاربران اجازه می‌دهند ساختار داده‌های خود را بر اساس نیازهای خاص تعریف کنند.

- عملکرد سریع: بدون نیاز به پردازش پیچیده رویابی و پیوند بین جداول، پایگاه داده‌های NoSQL عملکرد سریعتری در مقایسه با پایگاه داده‌های رابطه‌ای دارند.

- قابلیت کنترل ترافیک بالا: با استفاده از روش‌های توزیع شده، پایگاه داده‌های NoSQL می‌توانند ترافیک بالا را به صورت مؤثری مدیریت کنند.

با این حال، استفاده از پایگاه داده‌های NoSQL نیازمند بررسی دقیق نیازها و شرایط مورد استفاده است. هر نوع پایگاه داده دارای مزایا و محدودیت‌های خود است. بنابراین بهتر است نیازهای خود را مشخص کرده و معایب آن‌ها بررسی کنید تا بتوانید بهترین گزینه را برای پروژه یا برنامه خود انتخاب کنید.

ساختار MongoDB

ساختار پایگاه داده MongoDB براساس مدل سندگرا (Document Model) است که اطلاعات را در قالب JSON-like documents ذخیره می‌کند. در MongoDB، اسناد به صورت مجموعه‌ای از کلید-مقدار (key-value) است که در یک مجموعه‌ای به نام کالکشن (Collection) ذخیره می‌شوند. البته، این کلید-مقدارها از نوع متنی هستند و می‌توانند مقادیر متنی، عددی، آرایه، مجموعه، تاریخ و غیره را شامل شوند. ساختار پایگاه داده MongoDB به صورت زیر است:

1. دیتابیس (Database): دیتابیس در MongoDB مجموعه‌ای از کالکشن‌ها است. هر دیتابیس دارای نامی منحصر به فرد است و درون آن می‌توانیم کالکشن‌ها را ایجاد کنیم.

2. کالکشن (Collection): کالکشن در MongoDB مجموعه‌ای از اسناد است. هر کالکشن دارای نامی منحصر به فرد است و می‌توان درون آن اسناد را ذخیره کرد.

3. اسناد (Documents): اسناد در MongoDB به صورت JSON-سانتا ذخیره می‌شوند. هر سند دارای یک یا چندین فیلد است که شامل کلید-مقدارهای متنوعی است. همچنین، هر اسناد می‌تواند ساختار دلخواه خود را داشته باشد و فیلدها می‌توانند تودرتو باشند.

4. فیلدها (Fields): فیلدها در MongoDB کلیدهایی هستند که به هر کلید یک مقدار متناظر تخصیص می‌دهند. فیلدها می‌توانند انواع مختلفی از مقادیر را نگه دارند، از جمله مقادیر متنی، عددی، آرایه، مجموعه و غیره.

به طور خلاصه، ساختار MongoDB برپایه دیتابیس‌ها، کالکشن‌ها و اسناد است. این ساختار اجازه می‌دهد تا اطلاعات به صورت اسنادی ذخیره شوند و ساختار داده‌ها بر اساس نیازهای خاص تعریف شود.

Schema و Relation در NoSql

در پایگاه داده‌های NoSQL، مفاهیم Schema و Relation به شکل متفاوتی نسبت به پایگاه داده‌های رابطه‌ای (Relational Databases) استفاده می‌شوند.

در پایگاه داده‌های رابطه‌ای، شمای داده (Schema) را به طور کامل مشخص و تعریف می‌کند. شما باید جداول، ستون‌ها و روابط بین آن‌ها را به صورت دقیق تعریف کنید. اما در پایگاه داده‌های NoSQL، مفهوم طراح‌واره (Schema-less) یا شمای انعطاف‌پذیر (Schema-flexible) وجود دارد. به عبارتی، نیازی به تعریف دقیق و پیش‌فرضی از ساختار داده‌ها نیست و می‌توانید به راحتی اسناد را با ساختار دلخواه تعریف کنید. این امکان را به شما می‌دهد تا با تغییرات در ساختار داده‌ها و نیازهای پروژه، سرعت بیشتری در توسعه و انعطاف‌پذیری بیشتری در طراحی داشته باشید.

رابطه در پایگاه داده‌های رابطه‌ای، روابط (Relations) بین جداول با استفاده از کلیدهای خارجی (Foreign Keys) تعریف می‌شوند. روابط با ارتباط‌های یک به چند (One-to-Many)، چند به چند (Many-to-Many) و غیره، توصیف می‌شوند و می‌توان با استفاده از عملیات پیوند (Join)، اطلاعات را از چندین جدول با هم ترکیب کرد. اما در پایگاه داده‌های NoSQL، معمولا از روابط مستقیم بین اسناد استفاده می‌شود. به عنوان مثال، می‌توانید اطلاعات مرتبط را درون یک اسناد تو در تو ذخیره کنید، به جای اینکه از روابط بین کالکشن‌ها استفاده کنید. همچنین، برخی از پایگاه داده‌های NoSQL، مانند پایگاه داده‌های گراف (Graph Databases)، قابلیت تعریف روابط پیچیده‌تری را دارند که برای نمایش و جستجوی داده‌های گرافی بسیار مفید هستند.

بنابراین، در پایگاه داده‌های NoSQL، مفهوم‌های Schema و Relation با توجه به نوع پایگاه داده و مدل مورد استفاده متفاوت است. استفاده از ساختار انعطاف‌پذیر و تعریف روابط مستقیم بین داده‌ها توسط اسناد از ویژگی‌های مهم این نوع پایگاه داده‌ها است. در هر صورت، برای هر پایگاه داده NoSQL خاص، ممکن است قوانین و الگوهای خاصی برای تعریف ساختار و ارتباطات داده‌ها در نظر گرفته شود. در نتیجه، برای هر پایگاه داده NoSQL خاص، بهتر است به مستندات رسمی و راهنمایی که توسط توسعه دهندگان آن پایگاه داده فراهم شده است مراجعه کنید تا با ساختار و قوانین مربوطه آشنا شوید.

تفاوت‌های اصلی بین SQL و NoSQL

اکنون که با عملکرد هریک از پایگاه‌های داده آشنا شدید، اجازه دهید به بررسی تفاوت‌های اصلی آن‌ها بپردازیم.

۱. ساختار داده:

SQL: داده‌ها در پایگاه داده‌های رابطه‌ای (RDBMS) با استفاده از جداول، ستون‌ها و ردیف‌ها سازماندهی می‌شوند. این ساختار داده به صورت سازمان‌یافته و رابطه‌ای مدل‌سازی می‌شود.

NoSQL: داده‌ها در پایگاه داده‌های NoSQL به صورت غیررابطه‌ای و بدون ساختار ثابت ذخیره می‌شوند. این نوع پایگاه داده‌ها از ساختارهایی مانند اسناد (Document)، کلید-مقدار (Key-Value)، ستون خانواده (Column-Family) و گراف (Graph) استفاده می‌کنند.

۲. قابلیت ها و کاربردها:

SQL: پایگاه داده‌های رابطه‌ای اغلب برای کاربردهایی که نیاز به تراکنش‌های ACID سرنام (Atomicity، Consistency، Isolation، Durability) و پشتیبانی از روابط پیچیده دارند، استفاده می‌شوند. معمولاً در برنامه‌هایی که نیاز به تضمین صحت داده‌ها و انطباق با قوانین و محدودیت‌های ساختاری دارند، استفاده از SQL مناسب است.

NoSQL: پایگاه داده‌های NoSQL عموما برای کاربردهایی که نیاز به انعطاف پذیری بالا، سرعت بالا و قابلیت مقیاس‌پذیری هستند، مناسب هستند. این نوع پایگاه داده‌ها معمولا در برنامه‌هایی که با حجم بالای داده‌ها و پرس‌وجوهای پیچیده روبرو هستند (مانند برنامه‌های وب، شبکه‌های اجتماعی و سیستم‌های توزیع شده)، استفاده می‌شوند.

۳. انعطاف پذیری ساختار داده:

SQL: پایگاه داده‌های رابطه‌ای ساختارهای داده ثابت و محدودیت‌های ساختاری دارند. این محدودیت‌ها می‌توانند در برخی موارد انعطاف پذیری در کار با داده‌ها را کاهش دهند.

NoSQL: پایگاه داده‌های NoSQL انعطاف پذیری بالاتری در ساختار داده ارائه می‌دهند. با استفاده از مدل‌های متنوع NoSQL و NoSQL دو نوع مختلف سیستم مدیریت پایگاه داده هستند که در زمینه ذخیره و سازماندهی اطلاعات متفاوت عمل می‌کنند.