انواع پایگاه داده چیست و هر یک چه مزیتی دارند؟

دیتابیس‌ها مجموعه داده‌های ساختاریافته هستند و به‌گونه‌ای سازماندهی و ذخیره‌سازی شده‌اند که با کمک آن‌ها می‌توانیم اطلاعات را به‌صورت کارآمد استخراج، مدیریت و دستکاری کنیم.

پایگاه‌های داده امروزی معمولاً توسط سیستم مدیریت پایگاه‌داده (DBMS) و سیستم‌های مدیریت پایگاه‌داده رابطه‌ای (RDBMS) مدیریت می‌شوند. مجموعه داده‌ها، DBMS و نرم‌افزارهای مرتبط با آنها، تحت عنوان سیستم پایگاه‌‌داده یا به طور خلاصه پایگاه‌داده نامیده می‌شود. وظیفه اصلی دیتابیس، آسان‌تر کردن دسترسی، مدیریت و به‌روزرسانی اطلاعات موجود در شبکه می‌باشد. اطلاعاتی مانند نام کاربری اعضای سایت، اطلاعات مشتریان، اطلاعات مالی شرکت، تاریخ‌ها، … بر روی پایگاه‌داده ذخیره می‌شوند.

مشخصه های اصلی پایگاه داده

می‌توان اجزای اصلی و مشخصه‌های انواع پایگاه داده را به‌صورت زیر، طبقه‌بندی کرد:

داده‌ها: با استفاده از دیتابیس‌ها می‌توانید داده‌ها را ذخیره‌سازی کنید. این داده‌ها می‌توانند در قالب‌های مختلفی مانند متن، اعداد، تاریخ، چندین فایل یا هرگونه اطلاعات دیگر باشد.

ساختار: در دیتابیس، داده‌ها در فرمت‌های ساختاریافته و مشخصی سازماندهی می‌شوند. معمولاً فرمت انواع پایگاه داده شامل جداول، سطرها و ستون‌ها است. این ساختار در نگهداری یکپارچگی داده‌ها (Data Integrity) و تسهیل کوئری‌نویسی (Querying) و تجزیه و تحلیل به ما کمک می‌کند.

سیستم مدیریت: به منظور تعامل با داده‌ها و مدیریت آن‌ها، از سیستم مدیریت پایگاه داده (DBMS) استفاده می‌شود. DBMS وظایفی مانند ذخیره‌سازی و استخراج داده‌ها، امنیت و یکپارچگی آن‌ها را برعهده دارد. MySQL ،PostgreSQL، اوراکل، SQL Server و MongoDB از مرسوم‌ترین سیستم‌های مدیریت پایگاه داده محسوب می‌شوند.

شِما (Schema | اسکیما): بااستفاده از Schema، ساختار داده‌ها تعریف می‌شود که مواردی مانند جدول‌ها و ستون‌های آن، نوع‌های داده (Data Types) و ارتباط میان جداول را دربرمی‌گیرد. درواقع، Schema در انواع پایگاه داده به‌عنوان یک «طرح کلی» (Blueprint) است که به واسطه آن مشخص می‌شود داده‌ها چگونه درون یک پایگاه داده سازماندهی شده و قرار می‌گیرند.

زبان کوئری نویسی: اغلب پایگاه داده‌ها یک زبان کوئری‌نویسی را پشتیبانی می‌کنند که به کاربران و اپلیکیشن‌ها امکان تعامل با داده‌ها را بدهد. زبان کوئری‌نویسی ساختاریافته (Structured Query Language) یا همان SQL، یک زبان شناخته‌شده است که برای این هدف در پایگاه داده‌های رابطه‌ای (Relational Database) استفاده می‌شود. درصورتی که با پایگاه داده رابطه‌ای آشنایی ندارید، نگران نباشید؛ چراکه در ادامه به این پرسش، پاسخ داده می‌شود که انواع پایگاه داده چیست.

انواع پایگاه داده چیست؟

دیتابیس‌ها انواع مختلفی دارند و هرنوع آن می‌تواند برای مورد استفاده خاصی به کار برده شود.

پایگاه داده رابطه ای (Relational Database)

پایگاه داده‌های رابطه‌ای، داده‌‌ها را درون جدول‌هایی ذخیره‌سازی می‌کنند که اسکیما (Schema) از قبل تعریف شده خود را دارند. زمانی از پایگاه داده رابطه‌ای استفاده کنید که برایتان مشخص بودن روابط داده‌ها اهمیت دارد.

پایگاه داده‌های رابطه‌ای در اپلیکیشن‌هایی تجلی می‌کند که شامل تراکنش باشد، مثلاً تجارت الکترونیک و مدیریت موجودی‌ها.

مزایای پایگاه داده رابطه ای

پایگاه داده رابطه‌ای دارای مزیت‌های زیر است:

• سازگاری داده‌ها (Data Consistency)
• پشتیبانی از کوئری‌های پیچیده با SQL
• ارائه یکپارچگی بهتر درصورت وجود محدودیت‌ها

پایگاه داده NoSQL

در شرایطی که با داده های بدون ساختار (Unstructured) یا نیمه ساختاریافته (Semi – Structured) سروکار دارید یا مقیاس‌پذیری (Scalability) و انعطاف‌پذیری، برای شما دو مشخصه پراهمیت هستند، می‌توانید از پایگاه داده NoSQL استفاده کنید. توجه کنید واژه NoSQL به Not Only SQL دلالت دارد.

پایگاه داده NoSQL برای سیستم‌های مدیریت محتوا (CMS)، اینترنت اشیا (IOT) و تجزیه و تحلیل بلادرنگ (Real – time) مناسب است.

مزایای پایگاه داده NoSQL

• امکان مدل‌سازی منعطف و سریع داده‌ها
• سادگی مقیاس‌گذاری افقی
• انطباق به انواع فرمت داده‌ها

پایگاه داده سندی (Document)

از میان انواع پایگاه داده، دیتابیس سندی (Document) یا اصطلاحاً سندگرا، یک انتخاب ایده‌آل برای آن اپلیکیشن‌هایی است که داده‌ها را در فرمت JSON یا مشابه XML ذخیره می‌کنند.

پایگاه داده سندی برای اموری مانند مدیریت محتوا، کاتالوگ‌ها و پروفایل‌های کاربری مناسب است.

مزایای پایگاه داده سندی :

• افزایش انعطاف‌پذیری Schema
• ذخیره‌سازی داده‌های سلسله‌مراتبی به‌صورت کارآمد
• ساده‌سازی بازیابی و استخراج اسناد

پایگاه داده گرافی (Graph)

پایگاه داده گرافی یکی از انواع پایگاه داده بوده که برای رسیدگی به ساختمان داده‌هایی ضروری است که در آن‌ها، روابط پیچیده وجود دارد.

به‌عنوان مثال، شبکه‌های اجتماعی، سیستم‌های پیشنهاد دهنده (Recommender System) و سیستم تشخیص کلاهبرداری (Fraud Detection) نیازمند پایگاه داده گرافی هستند.

مزایای پایگاه داده گرافی

در ادامه، به مزیت‌های پایگاه داده گرافی اشاره می‌شود:

• امکان پیمایش کارآمد میان داده‌های به‌هم متصل‌شده
• ساده‌سازی مدل‌سازی روابط
• پشتیبانی از الگوریتم‌های گرافی

پایگاه داده مبتنی بر ستون (Column)

پایگاه داده Column Family برای استخراج و ذخیره‌سازی داده‌ها، به‌ویژه در سیستم‌های توزیع شده (Distributed Systems) و ذخیره سازی داده‌ های سری زمانی (Time – Series Data) کاربردی به‌حساب می‌آید.

مزایای پایگاه داده مبتنی بر ستون

پایگاه داده مبتنی‌بر ستون حاوی مزایای زیر است:

• ارائه توان عملیاتی (Throughput) بالاتر نوشتن و خواندن
• توزیع داده‌ها روی خوشه‌ها (Clusters)
• مقایس‌گذاری افقی

انبار‌داده (Data Warehouse)

انبارداده نوعی پایگاه‌داده یا بهتر است بگوییم مخزن مرکزی داده‌ای است که با استفاده از آن می‌توان داده‌ها را در مدت زمان بسیار کمی مورد تجزیه و تحلیل قرار داد. انبارهای داده همچنین باعث آسان‌تر شدن فرآیند ایجاد کوئری و گزارش‌دهی می‌شوند و داده‌های فعلی و قدیمی سازمان‌ها را در یک مکان واحد نگهداری می‌کنند. انبارداده دارای فناوری ETL (استخراج، تبدیل و بارگذاری)، موتور پردازش تحلیلی آنلاین (OLAP)، ابزارهای تجزیه و تحلیل مشتری و سایر اپلیکیشن‌هایی کاربردی می‌باشد.

پایگاه‌‌داده منبع‌باز (Open-Source Database)

پایگاه‌‌های داده منبع‌باز سیستم‌هایی هستند که کدهای منبع آن باز بوده و استفاده از آنها رایگان می‌باشد. چنین پایگاه‌های داد‌ه‌ای مبتنی بر SQL یا NoSQL هستند. این پایگاه‌داده درست در نقطه مقابل پایگاه‌داده منبع بسته قرار دارد که در آن کد‌های منبع غیر قابل تغییر و کپی‌برداری هستند.

پایگاه‌داده سلسله‌ مراتبی (Hierarchical Database)

در پایگاه‌داده سلسله مراتبی، داده‌ها در یک ساختار درختی سازماندهی می‌شوند. رجیستری ویندوز XP نمونه‌ای از پایگاه‌داده سلسله مراتبی است.

پایگاه‌داده متمرکز (Centralized Database)

در پایگاه‌داده متمرکز داده‌ها برخلاف پایگاه‌داده توزیع شده، در یک مکان متمرکز ذخیره می‌شوند که این امر مدیریت داد‌ها را آسان‌تر کرده و کاربران نیز می‌توانند از هر نقطه‌ای از دنیا به آنها دسترسی داشته باشند.

پایگاه‌‌داده خودران (Self-driving Database)

پایگاه‌‌داده خودران یا مستقل، جدیدترین و پیشرفته‌ترین مدل پایگاه‌داده است که با استفاده از فناوری یادگیری ماشینی و رایانش ابری باعث خودکار شدن کارهایی مانند پشتیبان‌گیری، به‌روزرسانی و سایر وظایف مدیریتی مرتبط با دیتابیس‌ها می‌شوند.

پایگاه‌داده چندوجهی (Multi-model Database)

پایگاه‌داده چندوجهی دارای یک موتور منحصربه‌فرد است که انواع مختلفی از پایگاه‌‌های داده را با یکدیگر ترکیب می‌کند. با استفاده از پایگاه‌های داده چندوجهی می‌توانید داده‌های خود را به روش‌های مختلفی ذخیره و مدیریت کنید. قابلیت تغییر فرمت داده‌ها نیز یکی از ویژگی‌های مهم چنین پایگاه‌های داده‌ای است. به عنوان مثال در چشم بهم زدنی می‌توانید فرمت JSON داده‌ها را به XML تبدیل کنید.

پایگاه داده MySQL چیست؟

پایگاه داده MySQL سیستم مدیریت پایگاه‌داده رابطه‌ای (RDBMS) منبع باز و انعطاف‌پذیری است که توسط Oracle توسعه یافته و بر اساس SQL کار می‌کند. اگر چه MySQL برای اپلیکیشن‌های تحت وب طراحی و بهینه‌سازی شده است اما با فناوری‌ها و معماری‌های دیگر نیز سازگار می‌باشد و می‌توان آن را بر روی هر پلتفرمی اجرا کرد.

پایگاه داده دفتر کل (Ledger Database)

با کمک پایگاه داده دفتر کل (Ledge Database) ‌به‌عنوان یکی از انواع پایگاه داده، می‌توان ثبت و ذخیره‌سازی تاریخچه تراکنش‌ها یا ورودی‌های داده را به‌ترتیب زمانی، به‌همراه امنیت و بدون قابلیت نفوذ به آن انجام داد. بانک‌های اطلاعاتی Ledger دارای ساختار توزیع شده هستند و گاهی به آن‌ها عناوینی مانند دفتر کل بلاکچین (Blockchain Ledger) یا توزیع‌شده (Distributed) نیز نسبت داده می‌شود. ساختار غیرمتمرکز (Decentralized) در Ledger Database، این اطمینان را به شما می‌دهد که چندین نسخه از دفتر کل روی گره‌های یک شبکه نگهداری شود و عملاً آن را در برابر دستکاری یا اعمال تغییرات غیرمجاز، مقاوم کند.

مزایای پایگاه داده دفتر کل

ویژگی‌های مثبت پایگاه داده Ledger به شرح زیر است:

• امنیت بالای پایگاه داده Ledger
• ساختار غیرمتمرکز و کاهش ریسک از کار افتادگی کل سیستم
• مکانیزم‌های توافقی (Consensus)
• پشتیبانی از قرارداد هوشمند (Smart Contracts)
• دوام و پایداری بالا

پایگاه داده فضایی (Spatial)

پایگاه داده فضایی (Spatial Database) نوعی از انواع پایگاه داده است که با کمک آن، امکان مدیریت، ذخیره‌سازی و کوئری‌نویسی به‌صورت کارآمد برای داده‌های فضایی یا جغرافیایی وجود دارد. داده‌های فضایی مواردی مانند موقعیت فیزیکی و شکل اشیا و همچنین ارتباط میان آن‌ها در دنیای واقعی را نمایش می‌دهند. معمولاً از پایگاه داده‌های فضایی در سیستم های اطلاعات جغرافیایی (GIS) استفاده می‌شود. به‌صورت کلی، پایگاه داده Spatial برای نگاشت (Mapping) اپلیکیشن‌ها و خدمات مبتنی‌بر موقعیت مکانی (Location) کاربردی محسوب می‌شود؛ چون در این حوزه‌ها، ارتباط داده‌ها و موقعیت جغرافیایی حائز اهمیت است.

مزایای پایگاه داده فضایی

مزیت‌های اساسی پایگاه داده فضای عبارتند از:

• ذخیره‌سازی داده‌ها به‌صورت کارآمد
• اندیس‌گذاری فضایی
• قابلیت تجزیه و تحلیل فضایی
• بصری سازی داده ها (Data Visualization)

پایگاه داده ابری (Cloud Database)

پایگاه داده ابری به نوعی دیتابیس گفته می‌شود که توسط یک ارائه‌دهنده خدمات ابری، روی بستر رایانش ابری (Cloud Computing)، راه‌اندازی و اجرا شده است. در این شرایط، به جای اینکه زیرساخت پایگاه داده و سرویس‌ها روی یک سرور محلی یا دیتاسنتر اجرا شوند، با کمک پایگاه داده ابری این موارد ازطریق اینترنت قابل دسترس خواهند بود. بانک‌های اطلاعاتی Cloud به گونه‌های مختلفی، ازجمله انواع پایگاه داده رابطه‌ای و NoSQL، ارائه می‌شوند.

مزایای پایگاه داده ابری

در این بخش از مقاله انواع پایگاه داده به بررسی مزیت‌های دیتابیس ابری می‌پردازیم:

• امکان دسترسی آسان
• مقیاس‌پذیری
• خدمات و سرویس‌های قابل مدیریت
• حاوی مدل هزینه نوع Pay As You Go