پایگاه داده شی گرا چیست؟
پایگاه داده شی گرا یا به اصطلاح (OODBM) نوعی سیستم مدیریت پایگاه‌داده است که دیتا‌ها را در قالبی کلی از اشیا ذخیره و بازیابی می‌کند که نمونه‌هایی از کلاس‌ها یا ساختارهای داده تعریف شده است و در یک زبان برنامه‌نویسی که به آن شیءگرا گفته می‌شوند کار خود را انجام می‌دهند.
هر شیء در دیتابیس دارای ویژگی‌ها و رفتارهای مرتبط با خود است که توسط کلاس آن تعریف می‌شود. اشیا را می‌توان با استفاده از تکنیک‌های برنامه‌نویسی شی گرا ذخیره، بازیابی و دست‌کاری کرد که کار با ساختارهای داده پیچیده را آسان‌تر می‌کند. در یک پایگاه‌داده شیءگرا (Object Database) داده‌ها با استفاده از مفاهیم شی گرا مانند کلاس‌ها، وراثت و کپسوله‌سازی مدل می‌شوند.
در ادامه موضوعاتی همچون پایگاه‌داده‌های رابطه‌ای سنتی، چگونگی انجام ذخیره انواع دیتا‌های پیچیده مانند: تصاویر، اسناد و فایل‌های چندرسانه‌ای و همچنین روابط بین اشیا را بررسی می‌کنیم؛ با رنگین‌کمان همراه باشید!
کاربرد پایگاه داده شی گرا چیست؟
یک پایگاه داده شی گرا توسط یک سیستم مدیریت پایگاه‌داده شیءگرا (OODBMS) مدیریت می‌شود. دیتابیس مفاهیم برنامه‌نویسی شی گرا را با اصول پایگاه‌داده رابطه‌ای ترکیب می‌کند که شامل سه ترکیب اصلی است:
- آبجکت: آبجکت‌ها بلوک اصلی ساختمان و نمونه‌ای از یک کلاس هستند که نوع آن داخلی یا تعریف شده توسط کاربر است.
- کلاس: کلاس‌ها یک طرح اولیه برای اشیا ارائه می‌دهند و رفتار را تعریف می‌کنند و روش‌های رفتار یک کلاس را تعیین می‌کنند.
- اشاره‌گرها: در آخر اشاره‌گرها به دسترسی به عناصر یک پایگاه‌داده شیءگرا و ایجاد روابط بین اشیا کمک می‌کنند.
مشخصه اصلی اشیا در دیتابیس شیءگرا امکان انواع ساخت پایگاه‌داده توسط کاربر است. یک دیتابیس شی گرا ایجاد شده در یک پروژه و یا برنامه به همان صورت در یک پایگاه‌داده ذخیره می‌شود.
پایگاه‌داده‌های OODBN مستقیماً با داده‌ها به‌عنوان اشیای کامل سروکار دارند. تمام اطلاعات به‌جای چندین جدول در یک بسته مجزا شی فوراً در دسترس قرار می‌گیرد و در مقابل آن بلوک‌های ساختمانی پایه پایگاه‌های داده رابطه‌ای، مانند MySQL، جداول با اقدامات مبتنی بر ارتباطات منطقی بین داده‌های جدول هستند.
- مطلب پیشنهادی: تکنولوژی های طراحی سایت
ویژگی این نوع پایگاه‌داده
- مدل داده‌های شی گرا: پایگاه داده شی گرا از یک مدل دیتای شیءگرا برای ذخیره و مدیریت داده‌ها خود استفاده می‌کند. این ویژگی به توسعه‌دهندگان این اجازه را می‌دهد تا با داده‌ها به روش طبیعی‌تری کار کنند.
- انواع داده‌های پیچیده: دیتابیس شیءگرا از انواع داده‌های پیچیده نظیر انواع آرایه‌ها، لیست‌ها، مجموعه‌ها و نمودارها پشتیبانی می‌کند و به توسعه‌دهندگان این امکان را می‌دهد تا ساختارهای داده پیچیده را در پایگاه‌داده ذخیره و در نهایت آنان را مدیریت کنند.
- مدیریت خودکار طرح‌واره: باید گفت به طور خودکار طرح‌واره پایگاه‌داده را مدیریت می‌کند، زیرا این طرح توسط کلاس‌ها و اشیا در کد برنامه تعریف می‌شود و این امر نیازمندی به زبان تعریف طرح‌واره جداگانه را از بین می‌برد و فرایند توسعه را ساده‌تر می‌کند.
- عملکرد بالای آن: پایگاه داده شی گرا می‌تواند عملکرد بسیار بالایی را ارائه دهد؛ به‌ویژه برای برنامه‌هایی که نیاز به الگوهای پیچیده دسترسی به داده‌ها را دارند. زیرا اشیا را می‌توان با یک پرس‌وجو ساده بازیابی کرد.
- یکپارچگی داده‌ها: دیتابیس شی گرا یکپارچگی داده قوی را فراهم می‌کند، زیرا روابط بین اشیا توسط پایگاه‌داده حفظ می‌شود و این موضوع تضمین می‌کند که داده‌ها حتی در برنامه‌های پیچیده ثابت و صحیح باقی بمانند.
- کنترل هم‌زمانی: پایگاه‌داده شیءگرا مکانیزم‌های کنترل هم‌زمان را فراهم می‌کند که تضمین می‌کند چندین کاربر می‌توانند بدون تداخل به دیتا‌های مشابه دسترسی داشته باشند و آنها را تغییر دهند.
- مقیاس‌پذیری بالا: دیتابیس شی گرا می‌تواند با افزودن سرورهای بیشتر به خوشه پایگاه‌داده به‌صورت افقی مقیاس شود و به آن اجازه می‌دهد حجم زیادی از داده را مدیریت کند.
- پشتیبانی از تراکنش‌ها: این مدل پایگاه داده از تراکنش‌ها پشتیبانی می‌کند که تضمین می‌کند چندین عملیات در پایگاه‌داده اتمی و سازگار هستند.
مقایسه پایگاه داده شی گرا با دیگر پایگاه‌داده‌ها
در حالت کلی 8 نمونه پایگاه‌داده وجود دارد که قرار است در این قسمت هر کدام را به‌صورت مجزا بررسی کنیم تا تفاوت‌های آنها را بهتر درک کنیم.
پایگاه داده شی گرا
یک نوع DBMS است که در آن داده‌ها به شکل اشیا، همان‌طور که در برنامه‌نویسی شیءگرا استفاده می‌شود، نمایش داده می‌شوند. در حالت کلی پایگاه داده شی گرا مفاهیم شیءگرایی مانند کلاس‌های اشیا، هویت شی گرا، چندشکلی، کپسوله‌سازی و از همه مهم‌تر وراثت را پیاده‌سازی می‌کند. یک دیتابیس شی گرا دیتا‌های پیچیده را در مقایسه با دیتابیس رابطه‌ای ذخیره می‌کند.
پایگاه‌های داده سلسله‌مراتبی
این نوع از پایگاه‌داده یکی از قدیمی‌ترین مدل‌ها در مدل داده است. در یک مدل سلسله‌مراتبی، داده‌ها به‌عنوان مجموعه‌ای از جداول در نظر گرفته می‌شوند.در این دیتابیس، داده‌ها در یک ساختار درخت‌مانند سازماندهی می‌شوند که در آن هر رکورد از یک رکورد والدین و تعداد زیادی فرزند تشکیل شده است. حتی اگر بخش‌ها به‌عنوان یک ساختار زنجیره مانند توسط تداعی‌های منطقی به هم متصل شوند، ساختار آنی می‌تواند یک ساختار فن با شاخه‌های متعدد باشد که در این قسمت تداعی‌های غیرمنطقی را انجمن‌های جهت‌دار می‌نامیم.
در مدل سلسله‌مراتبی، بخش‌هایی که توسط ارتباط منطقی به آنها اشاره می‌شود، بخش فرزند و بخش دیگر، بخش والد نامیده می‌شود. اگر قسمتی بدون والد وجود داشته باشد آن را ریشه و قسمتی را که فرزند ندارد برگ نامید. عیب اصلی مدل سلسله‌مراتبی این است که می‌تواند روابط یک‌به‌یک و یک به چند بین گره‌ها داشته باشد.
- مطلب پیشنهادی: فریم ورک انگولار
دیتابیس شبکه‌ای
پایگاه‌داده شبکه‌ای توسط گروه Database Task در دهه 1960 به رسمیت شناخته شد. این مدل کامل‌کننده مدل سلسله‌مراتبی است. این مدل می‌تواند از چندین بخش اصلی تشکیل شده باشد و این بخش‌ها به‌عنوان سطوح گروه‌بندی می‌شوند، اما یک ارتباط منطقی بین بخش‌های متعلق به هر سطح وجود دارد.
بیشتر، بین هر یک از دو بخش، یک ارتباط منطقی چند به چند وجود دارد که گراف‌ها را ارتباط منطقی بین بخش‌ها نام‌گذاری شده‌اند؛ بنابراین این مدل درخت سلسله‌مراتبی را با ساختاری گراف مانند جایگزین می‌کند و با آن می‌توان ارتباطات کلی‌تری را بین گره‌های مختلف ایجاد کرد. می‌تواند روابط M:N داشته باشد، یعنی چند به چند که به یک رکورد اجازه می‌دهد بیش از یک بخش والد داشته باشد.
- مطلب پیشنهادی: بهترین هاست برای سایت فروشگاهی
پایگاه‌داده‌های رابطه‌ای
پایگاه‌داده‌های رابطه‌ای را برای مدل‌سازی داده‌ها در قالب روابط یا جداول بیشتر پیشنهاد می‌شود و پس از طراحی مدل مفهومی پایگاه‌داده با استفاده از نمودار ER، باید مدل مفهومی را به یک مدل رابطه‌ای تبدیل کنیم که با استفاده از هر زبان RDBMS مانند Oracle SQL، MySQL و... قابل‌پیاده‌سازی است. بنابراین باید دید کلی به پایگاه‌داده مدل رابطه‌ای داشت.
مدل رابطه‌ای از مجموعه‌ای از جداول برای نمایش داده‌ها و روابط بین آن داده‌ها استفاده می‌کند. هر جدول دارای چندین ستون است و هر ستون یک نام منحصربه‌فرد خود را دارد. جداول به‌عنوان روابط نیز شناخته می‌شوند. مدل رابطه‌ای نمونه‌ای از مدل مبتنی بر رکورد است.
مدل‌های مبتنی بر رکورد به این دلیل این‌گونه نامیده می‌شوند که پایگاه‌داده در چندین نوع رکورد با فرمت ثابت ساختاریافته است. هر جدول حاوی رکوردهایی از نوع خاصی است. هر نوع رکورد تعداد ثابتی از فیلدها یا ویژگی‌ها را تعریف می‌کند.
ستون‌های جدول با ویژگی‌های نوع رکورد مطابقت دارند. مدل داده‌های رابطه‌ای پرکاربردترین مدل داده است و اکثریت‌قریب‌به‌اتفاق سیستم‌های پایگاه‌داده فعلی بر اساس مدل رابطه‌ای هستند.
پایگاه‌داده ابری
پایگاه‌های داده NoSQL که به معنی (نه فقط SQL) برای مدیریت حجم زیادی از داده‌های بدون ساختار، نیمه‌ساختاریافته و ساخت‌یافته طراحی شده‌اند و به‌راحتی می‌توانند به‌صورت افقی مقیاس شوند تا حجم داده‌های افزایش‌یافته را در خود جای دهند.
- مطلب مرتبط: خدمات افزایش سرعت سایت در شیراز
دیتابیس متمرکز
در پایگاه‌های داده متمرکز، تمام اطلاعات در یک مکان مرکزی ذخیره می‌شود. نگهداری و اصلاح سایت مستلزم دسترسی به اینترنت از طریق اتصال LAN یا WAN است. مشاغلی که نیاز به مدیریت حجم عظیمی از داده‌ها در چندین مکان دارند بهترین استفاده از یک پایگاه‌داده متمرکز خواهد بود.
دیتابیس عملیاتی
یک دیتابیس عملیاتی که به‌عنوان سیستم پردازش تراکنش آنلاین (OLTP) نیز شناخته می‌شود، پایگاه‌داده‌ای است که برای مدیریت بارهای کاری تراکنش‌ها و پشتیبانی از عملیات روزمره تجاری بهینه شده است.
این برای پردازش حجم بالایی از دیتا‌ها در زمان واقعی طراحی شده است و زمان پاسخگویی سریع را برای فعالیت‌های مختلف تجاری تضمین می‌کند. دیتابیس عملیاتی، داده‌ها را در قالبی ساختاریافته ذخیره می‌کنند و از جداول با طرح‌واره‌های از پیش تعریف‌شده برای سازماندهی و مدیریت اطلاعات استفاده می‌کنند.
آنها از عملیات ایجاد، خواندن، به‌روزرسانی و حذف که معمولاً در برنامه‌های تجاری انجام می‌شوند، پشتیبانی می‌کنند.
پایگاه‌های داده NoSQL
نوعی سیستم مدیریت پایگاه داده شی گرا است که برای مدیریت و ذخیره حجم زیادی از داده‌های بدون ساختار و نیمه‌ساختاریافته طراحی شده است.
بر خلاف پایگاه‌داده‌های رابطه‌ای سنتی که از جداول با طرح‌واره‌های از پیش تعریف‌شده برای ذخیره داده‌ها استفاده می‌کنند، به همین منظور پایگاه‌های داده NoSQL از مدل‌های داده منعطف استفاده می‌کنند که می‌توانند با تغییرات در ساختار داده‌ها سازگار شوند و می‌توانند به‌صورت افقی مقیاس شوند تا حجم روبه‌رشد داده را مدیریت کنند.
اصطلاح NoSQL در ابتدا به پایگاه‌های داده «غیر SQL» یا «غیررابطه‌ای» اطلاق می‌شود، اما این اصطلاح از آن زمان به معنای «نه‌تنها SQL» تکامل‌یافته است، زیرا پایگاه‌های داده NoSQL برای شامل طیف گسترده‌ای از معماری‌های پایگاه‌داده و مدل‌های داده مختلف گسترش‌یافته است.
- در همین رابطه: آموزش کامل دستورات sql
- در همین رابطه: پایگاه داده مانگو دی بی
Redis
Redis یک پایگاه داده در حافظه (in-memory) است که به دلیل سرعت بسیار بالا و انعطاف‌پذیری در ذخیره سازی انواع مختلف داده، به طور گسترده در سیستم‌های توزیع شده، برنامه‌های وب و اپلیکیشن‌های موبایل استفاده می‌شود.
Redis داده‌ها را در حافظه اصلی ذخیره می‌کند که باعث می‌شود عملیات خواندن و نوشتن بسیار سریع انجام شود. این ویژگی آن را برای کاربردهایی که نیاز به پاسخگویی بسیار سریع دارند، مانند سیستم‌های کش و شمارنده‌ها، بسیار مناسب می‌کند. این تکنولوژی از انواع مختلف داده‌ها مانند رشته‌ها، لیست‌ها، مجموعه‌ها، مجموعه‌های مرتب شده، هش‌ها و بیت‌مپ‌ها پشتیبانی می‌کند. همین تنوع باعث می‌شود که Redis برای طیف گسترده‌ای از کاربردها قابل استفاده باشد.
Redis می‌تواند داده‌ها را به صورت پایدار بر روی دیسک ذخیره کند تا در صورت قطع برق یا خرابی سیستم، داده‌ها از بین نروند. این سیستم می‌تواند به صورت خوشه‌ای پیکربندی شود تا حجم داده‌ها و ترافیک را مدیریت کند. همچنین وجود یک رابط برنامه‌نویسی ساده و کاربرپسند دارد که یادگیری و استفاده از آن را آسان می‌کند.
Redis یک سیستم کش بسیار محبوب است که برای ذخیره سازی داده‌های پویا و بهبود عملکرد وب‌سایت‌ها و اپلیکیشن‌ها استفاده می‌شود. از این تکنولوژی همچنین برای شمارش تعداد رخدادها و ایجاد سیستم‌های امتیازدهی استفاده می‌شود.
Redis برای مدیریت لیست‌ها و صف‌های کارها هم کاربرد دارد و از آن برای ذخیره سازی مجموعه‌های منحصر به فرد از عناصر استفاده می‌شود. همچنین پایگاه داده شی گرا ردیس می‌تواند برای ذخیره سازی داده‌های سلسله مراتبی مانند درخت‌ها استفاده شود.
کلام پایانی
پایگاه داده شی گرا یک نوع دیتابیس کاملاً شناخته شده در برنامه‌نویسی است که کاربردهای مهمی در توسعه وب، اپلیکیشن موبایل و حتی ویندوز دارد. آنچه در این مطلب عنوان شد صرفاً شامل توضیحاتی کلی برای آشنایی با این نوع پایگاه‌داده بود. برای درک بهتر مفاهیم عنوان شده توصیه می‌شود دوره‌های آموزشی مربوط به دیتابیس را دنبال کنید.
شرکت رنگین کمان (RKWeb)؛ مجری ده‌ها پروژه موفق طراحی سایت در شیراز با سابقه‌ای درخشان در این حوزه همواره در تلاش است تا بهترین خدمات را به مشتریان خود در زمینۀ توسعه و راه‌اندازی کسب و کارهای اینترنتی ارائه کند. جهت کسب اطلاعات بیشتر و دریافت مشاوره از طریق شماره‌تلفن: 09357871280 با ما در تماس باشید!