مقایسه SQL و NoSQL + بررسی 7 تفاوت اصلی آنها

دیتابیس ها برای ذخیره‌سازی مداوم داده‌ها استفاده می‌شوند. اگر با دیتابیس ها آشنا باشید، حتما اسم دیتابیس SQL و دیتابیس NoSQL به گوشتان خورده است. این دو، در حال حاضر پرطرفدارترین پایگاه های داده موجود هستند. شناخت تفاوت SQL و NoSQL برای برنامه نویسان بسیار مهم است چرا که باید در پروژه های خود انتخاب درستی از میان این دو داشته باشند.

دیتابیس SQL نوع قدیمی تر و شناخته‌شده‌تری از دیتابیس است. اما امروزه با فراگیر شدن داده‌های ساختار نیافته و البته پیشرفت و تغییر منابع موردنیاز، دیتابیس NoSQL به شکل جدی تری وارد میدان شده است. در ادامه با مقایسه SQL با NoSQL و اشاره کامل به تفاوت‌های آنها می‌توانیم انتخاب بسیار بهتری از بین این دو دیتابیس داشته باشیم.

SQL چیست؟

SQL یک زبان استاندارد برای تغییر دسترسی و دستکاری در پایگاه‌های داده است. این کلمه مخفف عبارت Structured Query Language به معنای زبان پرس‌وجوی ساختارمند است. استفاده از این زبان و ساختارهای ذخیره اطلاعات آن در طراحی و ساخت نرم‌افزارها، متداول است.

NoSQL چیست؟

پایگاه‌های داده NoSQL (با نام مستعار “Not only SQL”) پایگاه‌های داده غیر جدولی هستند و داده‌ها را به شکلی متفاوت از جداول رابطه‌ای در حالت SQL ذخیره می‌کنند. پایگاه داده‌های NoSQL بر اساس مدل داده آنها انواع مختلفی دارند. به واسطه تفاوت‌های این پایگاه داده با SQL، از آن در بسیاری از پروژه‌ها استفاده می‌شود.

7 تفاوت اصلی SQL و NoSQL

7 تفاوت اصلی میان SQL و NoSQL وجود دارد که این موارد در زیر ذکر شده اند. در ادامه هرکدام از آنها را به طور کامل بررسی خواهیم کرد.

• زبان برنامه نویسی
• مقیاس پذیری
• ساختار
• ویژگی‌ها
• پشتیبانی
• نرم‌افزارهای RDBMS
• ذخیره‌سازی در Cloud و آینده نگری

1- زبان برنامه نویسی

برنامه نویسان بیشتر از 40 سال است که با SQL کار می‌کنند، آموزش‌های زیادی از آن در دسترس دارند و در کل با آن آشنا هستند. این زبان بر اساس تئوری رابطه جبری طراحی و پیاده‌سازی شده است. SQL سطح ایمنی بالایی دارد و به دلیل توانایی‌های زیاد، برای انجام کوئری‌های پیچیده انتخابی امن و مناسب است.

هرچند که SQL کاربر را وادار به کار در یک الگوی از پیش تعیین شده می‌کند، اما همین امر موجب پیچیدگی و سختی کار با SQL می‌شود. همچنین با وجود استفاده از مفاهیم شی گرایی در برخی نسخه‌های SQL، این زبان یک زبان شی گرا محسوب نمی‌شود زیرا فاقد بسیاری از توانایی‌های یک زبان شی گرای کامل است.

در مقابل، NoSQL از یک اسکیما پویا یا Dynamic schema استفاده می‌کند. همین ویژگی باعث سهولت کار با NoSQL و انعطاف‌پذیری بیشتر آن می‌شود. مهم‌ترین تفاوت این دو نوع پایگاه داده در نحوه ذخیره اطلاعات است. NoSQL یک پایگاه داده غیر رابطه‌ای است. به عبارتی داده‌ها دیگر در جداول ذخیره نمی‌شوند و این ویژگی، انعطاف پذیری این نوع دیتابیس را نسبت به دیتابیس های رابطه‌ای بیشتر می‌کند. در  واقع دست شما را در افزودن ویژگی‌ها و فیلدهای بیشتر کاملا باز است.

علاوه بر این‌ها، در این پایگاه‌داده بر خلاف SQL، امکان استفاده از سینتکس های مختلف وجود دارد. این موضوع مانند آن می‌ماند که شما مترجمی در دست داشته باشید و هرجایی که می‌روید بتوانید به زبان آنجا صحبت کنید. از سمت دیگر، NoSQL فاقد رابط استاندارد است و کار را برای انجام کوئری‌های پیچیده سخت می‌کند. در واقع در این دیتابیس، ذخیره کردن داده‌ها با استفاده از زبان‌های برنامه‌نویسی انجام می‌شود.

2- مقیاس‌پذیری

دیگر تفاوت SQL و NoSQL مقیاس پذیری آن‌ها است. SQL قابلیت مقیاس پذیری عمودی دارد. یعنی اگر SQL را دسته‌ای از کتاب در نظر بگیرید؛ می‌توان گفت که تنها راه چیدن این کتاب‌ها این است که آن‌ها را روی هم بچینید!

در ابتدای کار، این الگوی چینش، مشکلی ایجاد نخواهد کرد. اما رفته‌رفته با زیادتر شدن کتاب‌ها، ممکن است ستونی که چیده‌اید فروبریزد. بهترین روش برای دسته‌بندی کتاب‌های زیاد، چیدن آن‌ها در چند دسته مختلف است. این همان ویژگی است که NoSQL با قابلیت مقیاس‌پذیری افقی در اختیار ما می‌گذارد.

اگرچه امکان ذخیره افقی در SQL نیز وجود دارد، اما پشتیبانی چندانی از آن نمی‌شود. در واقع بهتر است برای ذخیره‌سازی داده‌هایی با مقیاس بزرگ از الگو  master-slave در دیتابیس NoSQL استفاده شود. البته در تکنولوژی به‌کار رفته در دیتابیس NoSQL گزینه‌هایی برای مقیاس بندی عمودی نیز ایجاد شده است.

در همین راستا به واسطه ویژگی‌های مقیاس پذیری این دو زبان، بهتر است برای ذخیره اطلاعات در مقیاس بزرگ از NoSQL استفاده کرد. در مثال کتاب‌ها، همان‌طور که احتمال ریزش ستون کتاب‌ها وجود دارد، احتمال بروز خطا در ذخیره داده های بزرگ نیز بسیار بالاست.

3- ساختار

دیتابیس SQL ساختاری از پیش تعیین شده با خصوصیاتی مشخص دارد. این ساختار شامل جداولی همانند اکسل برای ثبت ویژگی‌ها و سوابق دارد. وقتی داده‌ جدیدی در پایگاه‌داده وارد شود، اطلاعات در جداول موجود ذخیره شده یا جدول جدیدی به وجود می‌آید.

به‌ همین دلیل بهترین کاربرد این نوع پایگاه‌داده زمانی است که داده‌ها نیاز به تغییرات مداوم نداشته باشند. در مقابل پایگاه داده NoSQL برای چنین مواردی و همچنین برای اپلیکیشن‌هایی که نیاز به پشتیبانی از چندین نوع متفاوت داده دارند، مناسب است.

به دلیل ساختار غیر جدولی دیتابیس NoSQL، سرعت اجرای آن به مراتب بالاتر از SQL است. این سرعت بالا به خاطر این است که یک کوئری برای رسیدن به جواب نیازی به بررسی چندین جدول متفاوت ندارد. همچنین دیتابیس NoSQL الگو و ساختار خاصی ندارد. در واقع طرح پویای آن مناسب داده‌های بدون ساختار است که در کل در چهار زمینه زیر دسته‌بندی می‌شوند.

• Column oriented یا ستون گرا

بر خلاف پایگاه داده‌های رابطه‌ای که داده‌ها در سطرها ذخیره می‌شوند، مدل ستون گرا داده ها را به‌صورت ستون به ستون ذخیره و بررسی می‌کند. این ستون‌ها زیرگروه‌هایی را تشکیل می‌دهند. در این مدل نیازی نیست که کلیدها و نام ستون‌ها ثابت باشند. این نوع ساختار برای تسک‌های تحلیلی با کوئری‌های پیچیده مناسب است.

• Key value یا مقدار کلید

این مورد در ساختاری مانند لغت‌نامه که در یک سمت کلمه اصلی و در سمت دیگر مقدار مشابه کلمه تعریف می‌شود، مورد استفاده قرار می‌گیرد. کلید می‌تواند هرچیزی باشد ولی از آنجایی که از کلیدها برای برگرداندن داده استفاده می‌شود، نام‌گذاری کلیدها باید طبق برنامه ریزی انجام شود.

• Document یا اسناد

داده‌هایی که کاملا از یکدیگر متفاوت هستند به صورت اسناد ذخیره می‌شوند. اسناد می‌توانند حاوی انواع مختلفی از داده با فرمت‌های متفاوت باشند. درواقع فرمت‌های مختلف داده در کنار هم می‌توانند در یک سند یکسان ذخیره شوند و همین موضوع نیز باعث انعطاف‌پذیری بالاتر پایگاه ‌داده‌های غیر رابطه‌ای مانند NoSQL نسبت به پایگاه‌ داده رابطه‌ای یا SQL می‌شود.

• Graph یا گراف

دیتابیس گرافی، روابط بین اسناد را به صورت قابل درک و نمایش نشان می‌دهد. این عمل دسترسی به داده‌ها را سرعت می‌بخشد. این ساختار با هدف مدیریت مجموعه‌های بسیار بزرگی از داده‌های ساختار یافته، نیمه ساختار یافته و یا ساختار نیافته طراحی شده است. تفاوت NoSQL و SQL در این موضوع در تصویر زیر مشخص شده است.

4- ویژگی‌ها

در ابتدا نگاهی به تعریف تراکنش داشته باشیم. هر عملیات در پایگاه داده در قالب یک تراکنش تعریف و انجام می‌شود. می‌توان گفت هر کوئری در ابتدا تبدیل به یک تراکنش شده و سپس اجرا می‌شود. SQL و NoSQL در زمینه ویژگی ها پارامترهایی کاملا متفاوت از یکدیگر دارند. هرکدام از دیتابیس‌های SQL و NoSQL قوانین خود را برای حل تراکنش اجرا می‌کنند. تراکنش های دیتابیس SQL باید خواص چهارگانه ACID را داشته باشند. ACID حروف ابتدایی خواص مختلف تراکنش‌ها هستند. این موارد عبارتند از:

• ATOMICITY یا اتمی بودن

طبق ماهیت این خاصیت، تمامی تراکنش‌ها یا شکست می‌خورند و یا موفقیت‌آمیز خواهند بود. اگر بخشی از دستورالعمل‌های تراکنش اجرا شود و بخش دیگری اجرا نشود نتایج حاصل از اجرای تراکنش نامعتبر خواهد بود. در چنین حالتی یکی از دستورات SQL به نام rollback اجرا می‌شود و با اجرای این دستور کلیه تغییراتی که تراکنش روی پایگاه داده اعمال کرده است، باطل می‌شود.

• CONSISTENCY یا ثبات

خاصیتی که طبق آن در هر مرحله، متغیرهای دیتابیس باید ثابت بمانند و کم یا زیاد نشوند. در واقع هر تراکنش باید در صورت اجرا، پایگاه داده را از یک حالت سازگار به حالت سازگار دیگر منتقل کند. اگر این عمل رخ ندهد، نتایج نامعتبر خواهند بود.

• ISOLATION یا انزوا

تراکنش‌ها باید به صورت جدا و بدون اطلاع از عملکرد یکدیگر اجرا شوند حتی تراکنش هایی که در موازات هم در حال اجرا هستند. به عبارتی اگر چندین تراکنش به صورت هم راستا اجرا شوند، هر یک از آنها نباید تا پایان اجرای تراکنش هم راستا دیگر از نتایج حاصل از آن تراکنش استفاده کنند.

• DURABILITY یا دوام

طبق این خاصیت، پس از پایان کار همه چیز ثابت مانده و حتی خرابی سیستم نیز نباید تراکنش موفق را به تاخیر بیندازد.

تکنولوژی به کار رفته در دیتابیس NoSQL، پیرو تئوری CAP است. طبق این تکنولوژی هر دیتابیس تنها می‌تواند دو مورد از پارامترهای زیر را به صورت همزمان تضمین کند:

• CONSISTENCY یا ثبات

به این معناست که تمامی پاسخ‌های دریافتی از دیتابیس باید مطابق با داده‌های به روز باشند. (به خاطر داشته باشید که تعریف این مورد با مورد مشابه در ACID متفاوت است).

• AVAILABILITY یا در دسترس بودن

داده‌ها در هر NODE یا گره در دسترس بوده و بدون هیچ خطایی به درخواست‌های ارسال شده پاسخ می‌دهند.

• PARTITION TOLERANCE یا تحمل پارتیشن

طبق این مورد، هر تاخیر یا خرابی در NODEها مانع عملیات نمی‌شود.

5- پشتیبانی و جامعه کاربری

پنجمین تفاوت SQL و NoSQL در پشتیبانی آن‌ها است. دیتابیس SQL جامعه کاربری وسیعی را دربرگرفته و بسیاری از برنامه‌نویسان با آن آشنا هستند. افراد تازه‌کار در صورت نیاز می‌توانند از برنامه‌نویسان با تجربه در این باره کمک بگیرند. از طرفی دیگر دیتابیس NoSQL بسیار جدید است این امر باعث می‌شود تا جامعه کاربری کوچک‌تر و محدودتری را در بر بگیرد. با این‌حال به خاطر منافع گسترده NoSQL، این نوع پایگاه داده به سرعت در حال رشد و ارتقاست.

6- نرم‌افزارهای RDBMS

نرم‌افزارهای RDBMS یا Relational Database Management Systems که به معنی سیستم‌های مدیریت پایگاه داده رابطه‌ای هستند، نرم‌افزارهای مختلفی هستند که در آن‌ها می‌توان ساختارهای SQL و یا NoSQL را ایجاد کرد. در این قسمت تفاوت SQL و NoSQL را از نظر نرم‌افزارهای مدیریت پایگاه داده بررسی می‌کنیم.

MySQL

یکی از شناخته شده ترین RDBMSهای منبع‌باز برای SQL است. همان‌طور که پیش‌تر گفتیم، داده‌ها در این پایگاه داده در سطرهای جداول ذخیره می‌شوند. رکوردهای داخل هر جدول، نوع یکسانی دارند. به عنوان مثال: جدول کاربران که همگی تا انتها شامل اطلاعات کاربران هستند.

شهرت MySQL بیشتر به خاطر سازگاری بالا، عملکرد و پشتیبانی خوب آن در موارد مختلف است. البته MySQL برای دیتابیس NoSQL نیز با افزودن ویژگی هایی مانند داده های JSON امکان مقیاس بندی افقی را فراهم می کند.

MongoDB

می‌توان به MongoDB به‌عنوان یکی از دیتابیس‌های NoSQL اشاره کرد. در مونگو دی بی رکوردهای جداگانه به صورت اسناد ذخیره می شوند. در این شیوه ذخیره سازی، اسنادی که به یک گروه یا کلاس به خصوصی تعلق دارند در یک کالکشن قرار می‌گیرند. به عنوان مثال: کالکشن کاربران که شامل اطلاعات کاربران می‌شود.

این نرم افزار از مدل rich data، اسکیمای پویا و مکان‌یابی داده پشتیبانی می‌کند. اگر نیاز به دسترس‌پذیری بالای داده به همراه دریافت سریع اتوماتیک و سریع داده باشد، این نوع DBMS انتخاب خوبی است.

این DBMS سندگرا به دلایل استفاده آسان، انعطاف‌پذیری بالا و عملکرد خوب آن برای کوئری‌های ساده شناخته شده است. مقادیر داخل MongoDB به‌صورت سندهایی از نوع JSON هستند. این دیتابیس برای ذخیره‌سازی داده‌های بزرگ نیز مناسب است. MongoDB علی‌رغم نوظهور بودن، با بسیاری از پلتفرم‌ها و محیط‌های برنامه‌نویسی سازگاری دارد.

7- ذخیره‌سازی در Cloud و آینده نگری

با پیشرفت تکنولوژی، پلتفرم‌ها به سمت ذخیره سازی ابری و استفاده از بسترهای ابری پیش می‌روند. در مقایسه SQL با NoSQL، دیتابیس NoSQL برای ذخیره‌سازی داده‌های عظیم بهتر است. به همین دلیل برای ذخیره‌سازی در فضای ابری نیز NoSQL ترجیح داده می شود.

به طور کلی می‌توان گفت که هر دو دیتابیس جایگاه خود را در ذخیره‌سازی فضای ابری حفظ کرده‌اند. تفاوت SQL و NoSQL در ذخیره سازه ابری، عمدتا در حجم داده‌های ورودی است.

چه زمانی از SQL و چه زمانی از NoSQL استفاده کنیم؟

در هنگام استفاده از این دو ابزار، تفاوت SQL و NoSQL را بیشتر می‌توان در میزان حجم داده‌ها مشاهده کرد. NoSQL بیشتر در زمینه‌های شبکه‌های اجتماعی، مدیریت محتوای آنلاین و یا اپلیکیشن های موبایل استفاده می‌شود. در سه حالت زیر استفاده از NoSQL به SQL ترجیح داده می‌شود:

1. نمودار یا داده های سلسله مراتبی
2. مجموعه داده‌هایی که هم بزرگ و هم درحال رشد هستند.
3. کسب‌وکارهایی که به سرعت رشد می‌کنند اما اسکیمای مناسبی برای داده‌ها ندارند.
4. وقتی به پشتیبانی ACID نیازی ندارید.

در مقابل از SQL بیشتر در حسابداری کسب‌وکارهای کوچک، دیتابیس‌های فروش و یا سیستم‌های انتقال مانند درگاه‌های پرداخت استفاده می‌شود. موارد زیر، ترجیحات استفاده از SQL را نشان می دهند:

1. داده‌های کوچک
2. داده‌های جدولی
3. سیستم‌های نیازمند پایداری و ثبات اطلاعات

تفاوت های SQL و NoSQL در یک نگاه

در جدول زیر با مقایسه SQL با NoSQL به‌صورت مورد به مورد، می‌توانید تفاوت این دو دیتابیس را بهتر درک کنید:

نتیجه گیری

دیتابیس SQL با وجود قدیمی و محدود بودن بارها مورد آزمایش قرار گرفته است. علاوه بر این‌ها، SQL یک زبان جهانی ارتباط داده ها به‌حساب می‌آید. دیتابیس NoSQL جدید و منعطف است اما هنوز به پختگی کامل نرسیده و برنامه نویسان برای کار با آن نیاز به کسب تخصص‌های لازم دارند. اما در نهایت هر دو این مدل ها کاربردی و در حال پیشرفت هستند. شناخت تفاوت SQL و NoSQL به برنامه‌نویسان کمک می‌کند تا انتخاب درستی داشته باشند.

اگر با کوئری‌های پیچیده سروکار دارید بهتر است از SQL استفاده کنید چرا که NoSQL برای کوئری‌های پیچیده پیشنهاد نمی‌شود. اما اگر کسب‌وکار شما بزرگ یا رو به پیشرفت است احتمالا با حجم بزرگی از داده‌ها سروکار خواهید داشت. در این صورت بهتر است که از NoSQL استفاده کنید چرا که سیستم ذخیره‌سازی افقی این دیتابیس به شما اجازه دسته‌بندی مقدار بیشتری از داده ها را می‌دهد.