ما المقصود بـ NoSQL؟

المحدد من NoSQL

يشير المصطلح ‘NoSQL’ إلى أنواع قواعد البيانات غير العلاقية حيث تخزن قواعد البيانات هذه البيانات بصيغة تختلف عن الجداول العلاقية. ومع ذلك، يمكن الاستعلام عن قواعد بيانات NoSQL باستخدام واجهات برمجة تطبيقات لغة تعبيرية ولغات استعلام هيكلية إعلانية ولغات نموذجية للاستعلام، ولهذا السبب يُشار إليها أيضًا باسم قواعد البيانات "ليس فقط بلغة SQL".

ما المقصود بقاعدة بيانات NoSQL المستخدمة؟

تُستخدم قواعد البيانات NoSQL على نطاق واسع في تطبيقات الويب والبيانات الكبيرة في الوقت الحقيقي، لأن مزاياها الرئيسية هي قابلية التوسع العالية والتوافر العالي.

NoSQL تعد قواعد البيانات أيضًا الخيار المفضل للمطورين، حيث إنها تقدم نموذج تطوير يتسم بالبراعة من خلال التكيف السريع مع المتطلبات المتغيرة. تتيح قواعد بيانات NoSQL تخزين البيانات بطرق أكثر بساطة وسهولة في الفهم أو أقرب إلى طريقة استخدام البيانات من قبل التطبيقات - مع عدد أقل من التحويلات المطلوبة عند تخزينها أو استرجاعها باستخدام واجهات برمجة التطبيقات على نمط NoSQL. علاوةً على ذلك، يمكن لقواعد بيانات NoSQL الاستفادة الكاملة من السحابة لتوفير وقت تعطل لا مثيل له.

SQL مقابل NoSQL

قواعد بيانات SQL علاقية، في حين أن قواعد بيانات NoSQL غير علاقية. يُعد نظام إدارة قواعد البيانات العلاقية (RDBMS) أساسًا للغة الاستعلام المنظمة (SQL) التي تتيح للمستخدمين الوصول إلى البيانات ومعالجتها في جداول منظمة للغاية. هذا نموذج أساسي لأنظمة قواعد البيانات مثل MS SQL Server وIBM DB2 وOracle وMySQL. ولكن باستخدام قواعد بيانات NoSQL، يمكن أن تختلف صياغة الوصول إلى البيانات عن قاعدة البيانات إلى قاعدة البيانات.

قاعدة البيانات العلاقية مقابل قاعدة بيانات NoSQL

لفهم قواعد بيانات NoSQL، من المهم معرفة الفرق بين "نظام إدارة قواعد البيانات العلاقية" (RDBMS) والأنواع غير العلاقية لقواعد البيانات.

يتم تخزين البيانات الموجودة في RDBMS نظام إدارة قواعد البيانات العلاقية في كائنات قاعدة البيانات التي تسمى الجداول. الجدول عبارة عن مجموعة من إدخالات البيانات المرتبطة، ويتكون من أعمدة وصفوف. تتطلب قواعد البيانات هذه تعريف المخطط مقدمًا، أي أن جميع الأعمدة وأنواع البيانات المقترنة بها يجب أن تكون معروفة مسبقًا حتى تتمكن التطبيقات من كتابة البيانات في قاعدة البيانات. كما تقوم بتخزين المعلومات التي تربط الجداول المتعددة من خلال استخدام المفاتيح، مما يؤدي إلى إنشاء علاقة عبر جداول متعددة. في أبسط حالة، يتم استخدام مفتاح لاسترجاع صف معين بحيث يمكن فحصه أو تعديله.

وعلى العكس من ذلك، في قواعد بيانات NoSQL، يمكن تخزين البيانات دون تعريف المخطط مقدمًا—ما يعني أنك تتمتع بالقدرة على الانتقال والتكرار بسرعة، مع تعريف نموذج البيانات أثناء التنقل. يمكن أن يكون هذا مناسبًا لمتطلبات الأعمال المحددة، سواءً كان مستندًا إلى الرسم البياني أو مستندًا إلى العمود أو مستندًا إلى مستند أو كمخزن لقيمة المفتاح.

كانت قواعد البيانات العلاقية حتى وقت قريب أكثر النماذج استخدامًا على نطاق واسع. ولا تزال كبيرة للغاية في كل مكان مع العديد من الشركات؛ إلا أن تنوع البيانات وسرعتها وحجمها الذي يتم الوصول إليه اليوم يتطلب أحيانًا قاعدة بيانات مختلفة تمامًا لاستكمال قاعدة البيانات العلاقية. وقد أثار ذلك الاعتماد في بعض مناطق قواعد بيانات NoSQL - والتي يشار إليها أيضًا باسم "قواعد البيانات غير العلاقية". بسبب قدرتها على التوسع أفقيًا وسريعًا، يمكن لقواعد البيانات غير الارتباطية التعامل مع حركة المرور المرتفعة، الأمر الذي يجعلها أيضًا قابلة للتكيف بدرجة كبيرة.

متى تختار قاعدة بيانات NoSQL؟

ومع احتياج الشركات والمنظمات إلى الابتكار بسرعة، فإن القدرة على الحفاظ على مرونتها ومواصلة العمل على أي نطاق هو اسم اللعبة. توفر قواعد البيانات NoSQL مخططات مرنة وتدعم أيضًا مجموعة متنوعة من نماذج البيانات المثالية لبناء التطبيقات التي تتطلب كميات كبيرة من البيانات وزمن انتقال أو أوقات استجابة منخفضة - مثل تطبيقات الويب الخاصة بالألعاب عبر الإنترنت والتجارة الإلكترونية.

متى لا تختار قاعدة بيانات NoSQL؟

تعتمد قواعد بيانات NoSQL عادةً على بيانات غير منسقة، وتدعم أنواع التطبيقات التي تستخدم جداول (أو حاويات) أقل ولا يتم إنشاء نماذج علاقات البيانات الخاصة بها باستخدام المراجع، بل باعتبارها سجلات (أو مستندات) مضمنة. تعتمد العديد من تطبيقات الأعمال المكتبية التقليدية في مجال المالية والمحاسبة وتخطيط موارد المؤسسات على بيانات عالية التطبيع لمنع أوجه الخلل في البيانات وكذلك تكرار البيانات. وهذه هي عادةً أنواع التطبيقات التي ليست مناسبة لقاعدة بيانات NoSQL.

هناك تمييز آخر لقواعد بيانات NoSQL وهو تعقيد الاستعلام. NoSQL تعمل قواعد البيانات بشكل رائع مع الاستعلامات في جدول واحد. ومع ذلك، فمع زيادة تعقيد الاستعلامات، تكون قواعد البيانات العلاقية خيارًا أفضل. لا توفر قاعدة البيانات NoSQL عادةً روابط معقدة واستعلامات فرعية وتداخل استعلامات في عبارة WHERE.

في بعض الأحيان، لا يلزم أن يكون هناك اختيار بين قواعد البيانات العلاقية وغير العلاقية. في العديد من المناسبات، اختارت الشركات قواعد البيانات التي تقدم نموذجًا مجمعًا، حيث يمكنها استخدام مزيج من نماذج البيانات العلاقية وغير العلاقية. يوفر هذا النهج الهجين مرونة متزايدة في التعامل مع أنواع مختلفة من البيانات، مع ضمان اتساق القراءة والكتابة دون انخفاض الأداء.

ما الذي يقدمه NoSQL الذي لا تقدمه قواعد البيانات الأخرى؟

أحد الصفات الرئيسية بين قواعد بيانات NoSQL وأنواع قواعد البيانات الأخرى هو أن قواعد بيانات NoSQL تستخدم عادةً وحدة تخزين غير منظمة. تم تصميم قواعد بيانات NoSQL التي تم تطويرها خلال العقدين الماضيين لإجراء استعلامات سريعة وبسيطة وبيانات هائلة وتغييرات متكررة للتطبيقات. بالإضافة إلى ذلك، فإن قواعد البيانات هذه تجعل البرمجة أكثر بساطة بالنسبة للمطورين.

هناك عامل تمييز آخر مهم وهو أن قواعد بيانات NoSQL تعتمد على عملية تسمى "تقسيم" لتوسيع النطاق أفقيًا، مما يعني أنه يمكن إضافة المزيد من الأجهزة لمعالجة البيانات عبر خوادم متعددة. يتطلب القياس الرأسي الذي تم العثور عليه في قواعد بيانات SQL الأخرى إضافة المزيد من الطاقة والذاكرة إلى الجهاز الموجود، والذي يمكن أن يكون غير قابل للاستمرار مع الحاجة إلى مزيد من التخزين.

تعني طبيعة التوسع الأفقي باستخدام قواعد بيانات NoSQL أنها تستطيع التعامل مع كميات كبيرة للغاية من البيانات - حتى مع تزايد البيانات - بطريقة أكثر فعالية. قد يكون من المفيد التفكير في القياس الرأسي مثل إضافة أرضية جديدة إلى منزلك ، في حين أن القياس الأفقي يشبه إنشاء منزل آخر بجوار المنزل الأصلي.

مزايا قاعدة بيانات NoSQL

إن السرعة التي لم يسبق لها مثيل وحجم التفاعل الرقمي واستهلاك البيانات التي شوهدت في العقدين الماضيين كانت تتطلب من الشركات اعتماد نهج أكثر حداثة وسلاسة في كيفية تخزين البيانات وكيفية الوصول إليها. مع مطالبة المستخدمين في جميع أنحاء العالم بتدفق مستمر من المحتوى والوظائف، لا عجب أن تتكيف قواعد البيانات بسرعة. مع وضع ذلك في الاعتبار، إليك بعض الأسباب الرئيسية التي تجعل المطورين يختارون قواعد بيانات NoSQL/غير العلاقية:

• المرونة

  باستخدام قواعد بيانات SQL، يتم تخزين البيانات في بنية أكثر صرامة وتحديدًا مسبقًا. ولكن باستخدام NoSQL، يمكن تخزين البيانات بطريقة أكثر حرية من دون هذه المخططات الصارمة. يتيح هذا التصميم للابتكار والتطوير السريع للتطبيقات. يمكن للمطورين التركيز على إنشاء أنظمة لخدمة عملائهم بشكل أفضل دون القلق بشأن المخططات. يمكن لقواعد بيانات NoSQL التعامل بسهولة مع أي تنسيق للبيانات، مثل البيانات المهيكلة وشبه المهيكلة وغير المهيكلة في مخزن بيانات واحد.

• قابلية التوسع

  وبدلاً من التوسع عن طريق إضافة المزيد من الخوادم، يمكن توسيع قواعد بيانات NoSQL باستخدام أجهزة السلع الأساسية. يتمتع ذلك بإمكانية دعم حركة المرور المتزايدة من أجل تلبية الطلب دون توقف عن العمل. ومن خلال التوسع، يمكن أن تصبح قواعد بيانات NoSQL أكبر وأقوى، وهذا هو السبب في أنها أصبحت الخيار المفضل لتطوير مجموعات البيانات.

• أداء عالٍ

  يمكن أن تكون هيكل توسيع قاعدة بيانات NoSQL ذات قيمة خاصة عند زيادة حجم البيانات أو حركة المرور. وكما هو موضح في الرسم أدناه، تضمن هذه البنية أوقات استجابة سريعة ويمكن التنبؤ بها لملي ثانية واحدة. يمكن لقواعد بيانات NoSQL أيضًا استيعاب البيانات وتسليمها بسرعة وموثوقية، وهذا هو السبب في استخدام قواعد بيانات NoSQL في التطبيقات التي تجمع وحدات تيرابايت من البيانات كل يوم، مع الحاجة أيضًا إلى تجربة مستخدم تفاعلية للغاية. في الرسم أدناه، نعرض معدلًا واردًا قدره 300 قراءة في الثانية (خط أزرق) مع زمن كمون 95 في نطاق 3-4 مللي ثانية، ومعدل وارد قدره 150 عملية كتابة في الثانية (خط أخضر) مع زمن كمون 95 في نطاق 4-5 مللي ثانية.
  
  
  

• التوفر

  تقوم قواعد بيانات NoSQL بنسخ البيانات تلقائيًا عبر خوادم أو مراكز بيانات أو موارد سحابية متعددة. بدوره، يعمل ذلك على تقليل زمن الوصول للمستخدمين، بغض النظر عن مكان وجودهم. تعمل هذه الميزة أيضًا على الحد من حمل إدارة قواعد البيانات، مما يوفر الوقت للتركيز على الأولويات الأخرى.

• الوظائف العالية

  تم تصميم قواعد بيانات NoSQL لمخازن البيانات الموزعة التي لديها احتياجات تخزين بيانات كبيرة للغاية. وهذا ما يجعل NoSQL الخيار المثالي للبيانات الكبيرة وتطبيقات الويب في الوقت الفعلي والعميل 360 والتسوق عبر الإنترنت وممارسة الألعاب عبر الإنترنت وإنترنت الأشياء والشبكات الاجتماعية وتطبيقات الإعلان عبر الإنترنت.

أنواع قواعد بيانات NoSQL

هناك أربعة أنواع رئيسية من قواعد بيانات NoSQL:

• القيمة الرئيسية

  هذا هو أكثر أنواع قواعد بيانات NoSQL مرونة لأن التطبيق يحتوي على تحكم كامل في ما يتم تخزينه في حقل القيمة بدون أية قيود.

• المستند

  يُشار إليها أيضًا باسم قاعدة البيانات الخاصة بمستندات أو مستندة إلى مستندات، حيث تُستخدم قواعد البيانات هذه لتخزين البيانات شبه المركبة واستردادها وإدارتها. لا حاجة لتحديد الحقول التي سيحتوي عليها المستند.

• الرسم البياني

  تقوم قاعدة البيانات هذه بتنظيم البيانات كنقاط توصيل وعلاقات، والتي تعرض الاتصالات بين نقاط التوصيل. ويدعم هذا تمثيلاً أكثر ثراءً وتكاملاً للبيانات. يتم تطبيق قواعد بيانات الرسم البياني على الشبكات الاجتماعية والأنظمة الاحتياطية واكتشاف الاحتيال.

• العمود الواسع

  تقوم قواعد البيانات هذه بتخزين البيانات وإدارتها على هيئة جداول وصفوف وأعمدة. ويتم نشرها على نطاق واسع في التطبيقات التي تتطلب تنسيق عمود لتسجيل البيانات الخالية من المخطط.

جرِّب Oracle Autonomous Database

تسهل Oracle NoSQL Database Cloud Service على المطورين إنشاء التطبيقات باستخدام نماذج قاعدة البيانات المستندة إلى المستندات والعمود والقيمة الأساسية التي توفر أوقات استجابة يمكن التنبؤ بها لمدة ملي ثانية مع النسخ المتماثل للبيانات للتوافر العالي. توفر الخدمة معاملات ACID وتوسيع بدون خوادم وأمان شامل وتسعير منخفض الدفع لكل استخدام.

تُعد خدمة Oracle NoSQL Database Cloud الآن جزءًا من Oracle Cloud Free Tier، والتي تتضمن تجربة ترويجية مجانية محدودة الوقت تتيح لك استكشاف مجموعة واسعة من الخدمات السحابية، بالإضافة إلى مجموعة من الخدمات "المجانية دائمًا" التي لا تنتهي صلاحيتها مطلقًا.