لقد قمنا في الأيام السابقة في طرح عدد مقالات متنوعة بين يديك عزيزي القارئ والتي تتحدث بشكل أساسي عن مجال تطوير الويب. لذلك اليوم سنكمل هذه السلسلة التي بدأنا بها ونقدم لك مقال حصري جداً عن قواعد البيانات في تطوير الويب، SQL مقابل NoSQL التي يكثر التساؤل عنها بين جمهور المطورين بشكل خاص.
إن كانت هذه هي المرة الأولى التي تزور بها موقعنا أكاديمية د. محسن، فأحب أن أخبرك أنها أكاديمية تعليمية متخصصة بنشر الكورسات والمقالات في مجال البرمجة وتطوير الويب.
تابع معنا هذا المقال لتعرف أكثر عن قواعد البيانات في تطوير الويب، حيث أنه سنقوم بشرح مبسط وشامل لقواعد بيانات SQL و NoSQL لمساعدتك عزيزي القارئ لتحديد أيهما الأنسب لمشروعك، من خلال فهم الفروق الرئيسية في كيفية تخزين البيانات، و قياسها، و معالجة تكامل البيانات، وتوفير إمكانية الاستعلام، وتأمين البيانات. وبهذا ستكون ذو اطلاع ومعرفة لتختار قاعدة البيانات التي تلبي متطلباتك. كما أن هذا الاختيار سيكون له تأثير بالغ على كيفية إنشاء التطبيق الخاص بك والمحافظة عليه، لذلك تابع هذا المقال حتّى النهاية.
ما هي قاعدة بيانات SQL؟
قاعدة بيانات SQL هي نظام إدارة قواعد البيانات الذي يُستخدم لتخزين وإدارة البيانات وتعني كلمة “SQL ” Structured QueryLanguage ” : وهي لغة برمجة تستخدم لإدارة واستعلام قواعد البيانات. تعتبر قاعدة البيانات SQL من أشهر أنظمة إدارة قواعد البيانات شيوعاً في العالم، وتستخدم في مجالات متنوعة من التطبيقات، كتطبيقات الويب، وتطبيقات الأعمال وأنظمة إدارة المحتوى.
تعبر قاعدة البيانات SQL هي ملف قواعد البيانات العلائقية حيث أنه ينظم البيانات في جداول تتكون من صفوف وأعمدة. يمكن للمستخدم أن يتعامل مع هذه الجداول باستخدام لغة SQL مثل إضافة بيانات، استعلام عن بيانات موجودة، تحديث بيانات، أو حذف كما يمكننا أيضاً إنشاء جداول جديدة في حال أردنا ذلك، أو ربط جداول ببعضها البعض، كل هذا يتم باستخدام تعليمات معينة تمكننا من ذلك.
وإليك عزيزي القارئ بعض هذه التعليمات التي تعد مثال واضح على أوامر SQL:
- SELECT: تعمل هذه التعليمة على جلب البيانات من قاعدة البيانات الحالية
- INSERT: تقوم بإضافة بيانات جديدة إلى جداول القاعدة الموجودة لدينا
- UPDATE: من أجل تحديث بيانات موجودة في الجدول
- DELETE: لحذف بيانات من جدول ما من القاعدة
- CREATE TABLE: تعليمة خاصة بإنشاء جدول في القاعدة
- DROP: تقوم بحذف الجدول
باستخدام هذه الأوامر وغيرها يمكن للمستخدم أن يتعامل مع قاعدة البيانات SQL من إنشاء وحذف وإضافة وتعديل وغير ذلك بشكل فعال ومفيد.
ما هي قاعدة بيانات NoSQL؟
قاعدة بيانات NoSQL وتعني (Not Only SQL) هي ملف قاعدة بيانات غير علائقية، تقوم بتخزين البيانات بتنسيق غير الصفوف والأعمدة. وتأتي قواعد NoSQL في مجموعة متنوعة من البيانات الخاص بها، ومن هذه الأنواع الخاصة بـ NoSQL:
- مخازن القيمة الرئيسية: يتم تخزين البيانات بتنسيق غير منظم بمفتاح فريد لاسترداد القيم، ومن الأمثلة على ذلك: DynamoDB – Redis.
- قواعد بيانات المستندات: يتم هنا تخزين البيانات بتنسيق مستند مثل JSON، ومن الأمثلة على ذلك CouchDB – MongoDB.
- قواعد بيانات الرسم البياني: يتم تخزين البيانات في عقد وحواف محسنة لعلاقات البيانات ومن الأمثلة على ذلك Neo4j – Janus Graph.
- قواعد البيانات العمودية: يتم هنا تخزين البيانات في أعمدة بدلا من الصفوف، ومن الأمثلة على ذلك : HBase – Cassandra.
تستخدم قواعد البيانات NoSQL في العديد من التطبيقات التي تتطلب مرونة أكبر في تخزين واستلام البيانات، مثل تطبيقات الويب الكبيرة والشبكات الاجتماعية والألعاب عبر الإنترنت. يمكن أن تكون قواعد البيانات NoSQL مفيدة أيضاً في حالات استخدام تتطلب التوسع الأفقي (Horizontal scaling) حيث يمكن إضافة المزيد من الخوادم بسهولة لزيادة قدرة التخزين والأداء.
وإلى هنا عزيزي القارئ نكون قد تعرفنا بشكل دقيق على قاعدة البيانات SQL وقاعدة البيانات NoSQL. بحيث تكون قد توضحت لك البداية والفرق بينها. تابع معنا حتى تزيد من معلوماتك حول موضوعنا قواعد البيانات في تطوير الويب.
أبرز الاختلافات بين قاعدة بيانات SQL وقاعدة بيانات NoSQL؟
وبعد أن قمنا بتعريف كل من قاعدة بيانات SQL وقاعدة بيانات NoSQL حان الوقت كي نضع بين يديك عزيزي القارئ أبرز الاختلافات الجوهرية التي تجعل المطورين يقررون أي منهما يختارون في بناء مشروعهم.
- الاختلاف في اللغة: يعد الاختلاف في اللغة أحد الاختلافات الرئيسية بين SQL و NoSQL. حيث أنه يشير SQL إلى لغة الاستعلام الهيكلية ، والتي تطورت منذ سبعينيات القرن الماضي إلى لغة قوية للاستعلام عن البيانات المنظمة. أما بالنسبة للـ NoSQL فهو نظام قاعدة بيانات أحدث من SQL ويتميز أنه لا يستخدم لغة استعلام قياسية ولكنه يستخدم مستندات JSON لتخزين البيانات، لذلك تقدم NoSQL طريقة تفاعل متعددة مع البيانات منها مخازن القيمة الرئيسية إلى قواعد البيانات ذات الأعمدة العريضة ، مما يسمح للمستخدم أن يتفاعل مع قاعدة البيانات بأكثر من صيغة. تلخيصاً لما سبق نقول أنه عند العمل مع قواعد بيانات SQL ، يجب أن تفهم كيفية استخدام لغة الاستعلام الخاصة بها لقراءة البيانات وكتابتها والتي تكون عبارة عن تعليمات متكاملة. أما باستخدام قواعد بيانات NoSQL، يمكنك التفاعل مع قاعدة البيانات باستخدام طرق مختلفة. وهذا يتيح لك المزيد من المرونة والإبداع في إدارة بياناتك.
- قابلية التوسع والأداء: مع التطور الكبير والمشاريع الضخمة التي تستوجب وجود قاعدة بيانات كبيرة والتي تحتاج إلى سرعة في تجاوز قواعد البيانات SQL ، نتيجة لذلك ظهر لدينا تقنية NoSQL التي تعمل على معالجة مشكلات قابلية التوسع. يتضمن توسيع نطاق قاعدة بيانات SQLعادةً زيادة قوة المعالجة للأجهزة الحالية ، بينما يتضمن توسيع قاعدة بيانات NoSQL غالبًا إضافة المزيد من الخوادم أو العقد بسبب بنيتها الأساسية والثانوية. تستخدم قواعد بيانات SQL عمومًا قابلية التوسع الأفقية ، والتي هي بالأساس عبارة عن التجزئة ، حيث تقسم الجداول إلى أقسام أصغر وتوزعها عبر خوادم متعددة. نذكر كمثال على ذلك أن Amazon Relational Database Service ومقدمو الخدمات الآخرون يستخدمون هذا الشكل الشائع من قواعد البيانات العلائقية الموسعة. تستخدم قواعد بيانات NoSQL قابلية التوسع العمودية لزيادة الأداء عن طريق إضافة موارد إلى خادم واحد. باستخدام NoSQL ، يمكنك توسيع نطاق قاعدة البيانات الخاصة بك أو خفضها وفقًا لمتطلباتك ، مما يمنحك مزيدًا من المرونة. قابلية التوسع الرأسي شائعة للتطبيقات المستندة إلى السحابة التي تساعد في إدارة الموارد مثل طاقة الحوسبة والتخزين بشكل أكثر كفاءة. ولكن الجدير بالذكر، أن قابلية التوسع العمودية أقل تكلفة من قابلية التوسع الأفقية والتي تعمل بها غالبية قواعد بيانات SQL. في النهاية نلخص ما سبق ونقول، يمكن أن تؤثر كفاءة هياكل البيانات المستخدمة بشكل كبير على قابلية التوسع أكثر من الاختلافات بين قواعد بيانات SQL و NoSQL ، لذلك من الضروري فهم حالة الاستخدام المحددة والتخطيط وفقًا لذلك.
- الاختلافات الهيكلية: تعد الاختلافات الهيكلية من أوضح الاختلافات بين كل من SQL و NoSQL ، حيث تمتلك كل منهما خصائص وهياكل مختلفة تماماً عن الأخرى.
- قاعدة بيانات SQL: هي في الأساس تنسيق جدولي يشبه إلى حد ما جدول بيانات Excel، حيث يمثل كل صف بشكل أساسي سجلاً في قاعدة البيانات ، وكل عمود عبارة عن حقل بيانات. يتم إنشاء العلاقات بين حقول البيانات بواسطة جداول في قاعدة البيانات.
- قاعدة بيانات NoSQL: تشير إلى قواعد البيانات التي لا تستند إلى علاقات مجدولة. تقوم قواعد بيانات NoSQL بتخزين البيانات بشكل نشط كمستندات، وتشكل سجلات مكونة من مجموعات من المفاتيح أو الخصائص ذات القيم. لديهم هيكل أكثر مرونة يتيح تخزين العناصر ذات الصلة معًا دون الحاجة إلى إنشاء جداول، كما هو ضروري في قاعدة بيانات SQL.
قواعد بيانات SQL أكثر صرامة في استخدامها لملف مخطط، مما يجعلها أسرع في الاستخدام لتطبيقات المعاملات. في المقابل، لا تحتوي قواعد بيانات NoSQL على مخطط محدد مسبقًا. يمكن تكييفها بسهولة مع أنواع مختلفة من مجموعات البيانات، مما يجعلها مثالية لمجموعات البيانات الكبيرة و تحليلات في الوقت الحقيقي.
- الدعم والمجتمعات: أما بالنسبة للدعم والمجتمعات فإننا نجد كلاً من قواعد بيانات SQL و NoSQL لديهما موارد وفيرة وكثيرة. مع ذلك يمكيل أغلب مطورين الويب إلى التعامل مع SQL لأنها موجودة منذ زمن بعيد وأقدم من NoSQL. لهذا تتمتع SQL بدعم واسع ومجتمع كبير بين جماهير المطورين. وهذا الأمر يفرض على الواقع وجود عدد كافي ووافي من المحترفين أصحاب الخبرة الذين يعملون مع SQL على عكس NoSQL التي تتمتع بعدد محدود من المطورين القادرين على التعامل معها.
ربما هذا الأمر يعود إلى منهجية التعليم في الجامعات والمعاهد حيث تُدرّس علوم قواعد بيانات SQL في معظم بلدان العالم ولا يتطرق للـ NoSQL إلا القلة النادرة تقريباً. من ناحية أخرى، نجد أن العديد من قواعد بيانات NoSQL مفتوحة المصدر أو مملوكة، والتي بدورها تقدم ثروة من الوثائق القيمة، حيث تسهل هذه الوثائق الغنية على المطورين والمهندسين الحصول على السرعة في NoSQL. مع مرور الزمن واستخدام المزيد من المشاريع لقواعد بيانات NoSQL، ستشهد انحراف كبير في مطورين الويب الذين يتعاملون مع NoSQL في مشاريعهم وهذا سيؤدي إلى نمو في المهنيين ذوي الخبرة.
- خصائص قاعدة البيانات: أما هنا في هذه الفقرة فيمكننا أن نضع بين يديك عزيزي القارئ أكثر الخصائص التي تجعل الاختلاف واضح بين SQL و NoSQL وهو كالتالي:
- قاعدة بيانات SQL: تلتزم قواعد بيانات SQL بخصائص ACID (الذرية والاتساق والعزل والمتانة) ، والتي تضمن معالجة المعاملات بدقة وموثوقية.
- قاعدة بيانات NoSQL: تتبع قواعد بيانات NoSQL نظرية CAP (الاتساق والتوافر والتسامح في التقسيم) ، مع التركيز على التوافر والتسامح في القسم على التناسق.
وبهذا يحتوي كل نوع من قواعد البيانات على مجموعة الخصائص الخاصة به التي تجعله مناسباً لحالات استخدام معينة، لذلك عند اختيار نوع قاعدة البيانات ، من الضروري التفكير بعناية في الخصائص التي تناسب حالة الاستخدام الخاصة بك. إذا كانت دقة المعاملات وموثوقيتها أمرًا بالغ الأهمية، فعندئذٍ قاعدة بيانات SQL مع خصائص ACID هو الطريق المثالي لك. أما إذا كان التوافر والتسامح مع القسم ضروريين، فإن قاعدة بيانات NoSQL التي تتبع نظرية CAP هي الخيار الأفضل. يمكن أن يساعدك فهم هذه الاختلافات في خصائص قاعدة البيانات في اتخاذ قرار مستنير يتوافق مع احتياجات عملك بين SQL , NoSQL.
وإلى هنا عزيزي القارئ نكون قد سلطنا الضوء على أهم خمس اختلافات تجعل المطور يقرر أي من القواعد سيستخدم في مشروعه هل SQL أم NoSQL. لقد قمنا بشرح الفروقات بشكل مبسط وواضح يجعلك لا تقع في الحيرة حيال قاعدة البيانات التي تفيدك وتلبي رغبتك، ووضحنا أهمية قواعد البيانات في تطوير الويب.
لا تتردد في التواصل مع أكاديمية د. محسن في حال كان لديك أي استفسار حول قواعد البيانات أو مشكلة في مجال برمجي، وابدأ رحلة تعلم البرمجة من الصفر حتى الاحتراف مع هذه الأكاديمية.
مزايا وعيوب SQL:
كما نعلم أن لكل شيء في الحياة مزاياه الإيجابية وفي المقال لذلك له بعض السلبيات، سنسلط الضوء في هذه الفقرة على مزايا وعيوب كل من SQL , NoSQL: عندما يتعلق الأمر بالاختيار بين SQL ، فهناك بعض الإيجابيات والسلبيات التي يجب أن نذكرها.
مزايا SQL:
- استفسارات منظمة: تستخدم قواعد بيانات SQL لغة استعلام منظمة، مما يجعلها مثالية لمهام معالجة البيانات المعقدة.
- سهولة الاستخدام: لغة SQL سهلة التعلم بالإضافة إلى أنها سهلة الاستخدام للمبتدئين.
- مخطط مرن: تتمتع قواعد بيانات SQL بوجود مخطط مرن للغاية يمكنه إدارة أنواع البيانات المختلفة.
- متوافقة مع لغات البرمجة الشائعة: قاعدة بيانات SQL متوافقة مع لغات البرمجة الشائعة مثل Java و Python و C#.
عيوب SQL:
- محدودية قابلية للتوسع: تميل قواعد بيانات SQL إلى التوسع أفقياً، وقد يكون من المكلف توسيع نطاقها عموديًا باستخدام خوادم أكبر.
- البيانات المنظمة: تعمل قواعد بيانات SQL بشكل جيد فقط مع البيانات المنظمة، إذا كانت لديك بيانات غير منظمة أو بيانات تتغير بشكل متكرر، فقد يكون من الصعب إدارتها وقد يتسبب ذلك بحدوث بعض المشاكل.
- مرونة محدودة: قواعد بيانات SQL لها مخطط ثابت، مما يجعل من الصعب إجراء تغييرات على بنية البيانات.
مزايا وعيوب NoSQL:
مزايا NoSQL:
- قابلية التوسع الأفقي أسهل: يمكن لقواعد بيانات NoSQL التوسع أفقيًا بسهولة، وهو أكثر فعالية من حيث التكلفة من القياس الرأسي لخادم كبير في SQL وهو أمر مهم.
- تحديثات واستفسارات سريعة: تسمح لك NoSQL بتحديث مجموعات كبيرة من البيانات أو الاستعلام عنها بسرعة دون الحاجة إلى إعادة تحميل قاعدة البيانات بأكملها.
- مخططات مرنة: قواعد بيانات NoSQL لها مخططات مرنة، مما يسهل إدارة هياكل البيانات المعقدة.
- يدعم البيانات غير المهيكلة: تدعم قواعد بيانات NoSQL أنواعًا مختلفة من البيانات غير المهيكلة مثل تسجيلات الصوت / الفيديو ونصوص اللغة الطبيعية.
عيوب NoSQL:
- أقل نضجًا: بالمقارنة مع قواعد بيانات SQL مقابل NoSQL، فإن قواعد البيانات أقل نضجًا وأقل شهرة.
- استفسارات أكثر تعقيدًا: يمكن أن تكون كتابة الاستعلامات في قواعد بيانات NoSQL أكثر تعقيدًا من قواعد بيانات SQL.
- دعم أقل للمعاملات: المعاملات ضرورية لضمان اتساق البيانات. غالبًا لا تدعم قواعد بيانات NoSQL مثل قواعد بيانات SQL.
خاتمة
وبهذا نكون قد تكلمنا بما فيه الكفاية عن المزايا والعيوب لكل من NoSQL, SQL ، وهذا مفيد جداً لمعرفة أهمية قواعد البيانات في تطوير الويب.
