پایگاه داده ابری (دیتابیس ابری) چیست؟

این روز‌ها که تکنولوژی با سرعتی سرسام‌آور در حال پیشرفت است، ذخیره‌سازی و مدیریت داده‌ها به یک چالش‌ اساسی برای کسب‌وکار‌ها و توسعه‌دهندگان تبدیل شده است. با گسترش خدمات ابری، پایگاه داده ابری (Cloud Databases) به‌عنوان یک راهکار خوب و قوی مطرح شده‌اند که امکان ذخیره، پردازش و مدیریت داده‌ها را در یک بستر امن و مقرون‌به‌صرفه فراهم می‌کنند. در این مقاله از بلاگ آسا به بررسی دیتابیس‌های ابری می‌پردازیم.

پایگاه‌ داده ابری (Cloud Database) چیست؟

در گذشته، تمام شرکت‌ها مجبور بودند برای نگهداری اطلاعاتی که دارند، از سرور‌های فیزیکی استفاده کنند که نیاز به نگهداری، ارتقا و پشتیبانی مداوم داشت. اما با ظهور پایگاه‌‌های داده ابری، این محدودیت‌ها برطرف شده و سازمان‌ها می‌توانند بدون نیاز به سخت‌افزار‌های گران‌قیمت، از خدمات ابری استفاده کنند.

دیتابیس ابری یک پایگاه داده است که به‌جای استفاده از سرور فیزیکی یا لوکال، روی یک بستر ابری (Cloud) میزبانی و مدیریت می‌شود. این مسئله به این معناست که سازمان‌ها می‌توانند بدون خرید سخت‌افزار فیزیکی و زیرساخت‌های مورد نیاز، به یک پایگاه داده بر بستر اینترنت دسترسی داشته باشند.

انواع پایگاه داده‌های ابری

پایگاه‌های داده ابری در انواع مختلفی در دسترس هستند که این امکان را در اختیارتان قرار می‌دهند تا استراتژی مد نظر خودتان را به بهترین‌ شکل در فضای ابری پیاده‌سازی کنید. در ادامه ۳ نمونه مختلف از این نوع پایگاه داده‌ها را معرفی می‌کنیم.

۱- پایگاه داده ابری رابطه‌ای

پایگاه داده رابطه‌ای (RDBMS) که گاهی به‌عنوان پایگاه داده‌های SQL هم شناخته‌ می‌شوند، داده‌ها را در قالب ساختار‌یافته و با استفاده از جدول‌هایی که روابط ازپیش‌تعریف‌شده‌ای بین آن‌ها وجود دارد، سازمان‌دهی و ذخیره می‌کنند. از ویژگی‌های بارز این پایگاه‌داده‌ها می‌توانیم به موارد زیر اشاره کنیم:

• استفاده رایج از زبان پرس‌وجوی ساختاریافته (SQL) برای مدیریت و دستکاری داده‌ها.
• ذخیره‌سازی داده‌های ساختاریافته مثل داده‌های مالی یا سیستم‌های فروشگاهی (POS).
• داشتن اسکیما (Schema)‌های‌ دقیق و ازپیش‌تعریف‌شده که باعث می‌شود این نوع پایگاه داده‌ها برای پشتیبانی از مدل‌های داده متنوع، گزینه‌ای نامناسب باشد.

۲- پایگاه داده ابری NoSQL

برخلاف پایگاه‌های داده رابطه‌ای، پایگاه‌های داده NoSQL غیرجدولی هستند، به این معنا که داده‌ها را در جدول‌ها و ردیف‌هایی با اسکیما‌های ثابت ذخیره نمی‌کنند؛ بلکه آن‌ها اطلاعات را در بستر‌هایی مثل اسناد، گراف‌ها و غیره ذخیره می‌کنند. این انعطاف‌پذیری به پایگاه‌های داده NoSQL اجازه می‌دهد تا انواع مختلفی از داده‌ها با اسکیما‌های متفاوت را ذخیره کنند. چهار نوع اصلی دارند: پایگاه داده‌ مستند (Document Base)، کلید-مقدار (Key-Value)، ستونی (Columnar) و گرافی (Graph). بعضی از ویژگی‌های دیتابیس‌های NoSQL عبارت‌اند از:

• قابلیت دریافت و پردازش آسان داده‌های بدون ساختار و نیمه‌ساختاریافته (مثل اسناد، ویدئوها، عکس‌ها) و همچنین داده‌های ساختاریافته، چون نیازی به اسکیما‌های ازپیش‌تعریف‌شده ندارند.
• مقاومت بالا در برابر خرابی‌ها، چون قابلیت توزیع عملکرد بین چندین نمونه (Instance) را دارند (مثلا معماری Peer-to-Peer بدون نیاز به سرور اصلی).
• انعطاف‌پذیری ذاتی برای سازگاری با مدل‌های داده‌ای در حال تغییر.

۳- پایگاه داده درون‌حافظه‌ای (In-Memory Databases)

همان‌طور که از نام آن‌ها مشخص است، پایگاه‌های داده درون‌حافظه‌ای به‌جای این که داده‌ها را روی دیسک‌های سخت ذخیره کنند، مستقیما در حافظه (RAM یا SSD) ذخیره می‌کنند. در ادامه به ویژگی‌های برجسته این نوع پایگاه داده‌ها اشاره می‌کنیم:

• دسترسی فوق‌العاده سریع به داده‌ها که سرعت آن به‌مراتب بیشتر از سایر پایگاه‌های داده است.
• ریسک بالای از دست رفتن داده‌ها در ازای سرعت بالا، چون داده‌ها به‌صورت دائم ذخیره نمی‌شوند و در صورت خراب شدن سرور، داده‌های موجود در حافظه ممکن است از بین بروند.

دیتابیس‌های ابری چگونه کار می‌کنند؟

به‌طور کلی هر نوع پایگاه داده‌ای را می‌توان در بستر ابری پیاده‌سازی کرد. علاوه‌‌بر این، برای استقرار و اجرای پایگاه‌داده‌های ابری، گزینه‌های متعددی وجود دارد که هر‌کدام بسته به نیاز‌های سازمانی، امکانات و ویژگی‌های خاص خودشان را دارند که در ادامه آن‌ها را بررسی می‌کنیم.

۱- Public Cloud

پابلیک کلود یا به عبارتی ابر عمومی، محیطی‌ است که همه افراد و سازمان‌ها می‌توانند براساس اشتراک یا مدل پرداخت در ازای استفاده از سرویس از آن استفاده کنند. در این محیط، تقریبا هر نوع پایگاه داده‌ای مثل رابطه‌ای، سندی، گرافی و غیره قابل پشتیبانی است. Public Cloud بیشتر به‌عنوان یک محیط چند مستاجری (Multi-Tenant) شناخته می‌شود، این به این معناست که کاربران مختلف از سازمان‌های مختلف به‌‌طور هم‌زمان از این پلتفرم ابری استفاده می‌کنند.

در مدل پابلیک کلود، مسئولیت زیر‌ساخت، امنیت و دسترسی پایگاه داده به عهده ارائه‌دهنده خدمات ابری است. از این نقطه به بعد، سازمان‌ها می‌توانند دو روش مختلف را برای مدیریت پایگاه داده خود انتخاب کنند:

• استفاده از زیرساخت به‌عنوان سرویس (IaaS – Infrastructure as a Service): در این مدل که «مدیریت‌شده توسط خود سازمان» هم نامیده می‌شود، سازمان‌ها برای استفاده از زیر‌ساخت‌های ابری ارائه‌شده توسط ارائه‌دهنده، هزینه پرداخت می‌کنند اما مسئولیت نصب، کانفیگ و مدیریت پایگاه داده به عهده خودشان است. در این روش، سازمان‌ها معمولا ماشین‌های مجازی موجود در فضای ابری را خریداری می‌کنند تا پایگاه داده‌ خودشان را روی آن اجرا کنند.
• استفاده از پایگاه داده به‌عنوان سرویس (DBaaS – Database as a Service): در این مدل، ارائه‌دهنده خدمات ابری همه فرایندهای مربوط به سخت‌افزار، نصب نرم‌افزار، نگهداری، مقیاس‌پذیری، امنیت داده و پشتیبان‌گیری را انجام می‌دهد. این موضوع باعث می‌شود سازمان‌ها از دغدغه‌های فنی و هزینه‌های مدیریت پایگاه داده خلاص شوند. شرکت‌ها معمولا از طریق اشتراک و مجوزهای نرم‌افزاری به این خدمات دسترسی پیدا می‌کنند و از APIهای ویژه برای ارتباط با پایگاه داده ابری استفاده می‌شود.

۲- Private Cloud

برخلاف پابلیک کلود، در پرایوت کلود فقط یک سازمان به منابع ابری دسترسی دارد؛ به همین دلیل به آن تک مستاجری (Single-Tenant) گفته می‌شود. این گزینه معمولا توسط سازمان‌های بزرگ با داده‌های حساس و بودجه‌های بالا انتخاب می‌شود.

یک Private Cloud، مثل Public Cloud از انواع مختلف پایگاه داده ابری مثل SQL، NoSQL و درون‌حافظه‌ای پشتیبانی می‌کند، ولی این خدمات طبق نیاز‌های خاص سازمان تنظیم و بهینه‌سازی می‌شوند. بااین‌حال، برخلاف پابلیک کلود، مسئولیت نگهداری نرم افزار، مقیاس‌پذیری، امنیت داده، مدیریت پایگاه داده و تهیه نسخه پشتیبان به عهده خود سازمان است. این کار به منابع انسانی متخصص و هزینه‌های عملیاتی بالاتر نیاز دارد.

۳- Hybrid Cloud

این مدل ترکیبی از ۳ عنصر منابع داخلی سازمان (On-Premises)، خدمات ارائه‌دهندگان ابری شخص ثالث و احتمالا یک ابر خصوصی است. هایبرید کلود به سازمان‌ها اجازه می‌دهد که هم از منابع داخلی موجود استفاده کنند و هم به پایگاه‌های داده ابری مهاجرت کنند.

با توجه به این که در Hybrid Cloud چندین منبع داده و محیط مختلف درگیر هستند، مدیریت دسترسی به داده‌ها پیچیده‌تر می‌شود. بااین‌حال، این مدل به سازمان‌ها کمک می‌کند که داده‌های خودشان را به‌صورت مرحله‌ای به ابر منتقل کرده و یا دسترسی موبایلی و قابلیت‌های پیشرفته‌تری برای انبار کردن داده‌های خود فراهم کنند. مشابه پابلیک کلود و پرایوت کلود، تقریبا هر نوع پایگاه داده‌ای را می‌توان در این محیط مستقر کرد. نوع خدمات پایگاه داده‌ و سیستم مدیریت آن هم براساس توافق بین سازمان و ارائه‌دهندگاه ابری تعیین می‌شود.

۴- Multi Cloud

در این مدل، سازمان‌ها پایگاه داده خود را روی چندین ابر مختلف (از چند ابر عمومی گرفته تا چند ابر خصوصی) مستقر می‌کنند. این روش دارای مزایای زیر است:

• جلوگیری از وابستگی به یک ارائه‌دهنده خدمات ابری.
• افزایش امنیت داده از طریق ایجاد نسخه‌های پشتیبان در چندین محیط ابری.
• پاسخ‌گویی به نیاز‌های عملیاتی خاص سازمان.

مثل دیگر مدل‌های ابری، در مولتی کلود هم تقریبا هر نوع پایگاه داده‌ای را می‌توان اجرا کرد، اما مدیریت و هماهنگی بین ابر‌های مختلف نیازمند برنامه‌ریزی دقیق و استفاده از ابزار‌های یکپارچه‌سازی است.

مزایا و معایب پایگاه ‌داده ابری

پایگاه‌های داده ابری دارای مزایا و چالش‌های زیادی هستند که سازمان‌ها باید آن‌ها را هنگام تصمیم‌گیری در مورد استفاده از این نوع پایگاه‌داده‌ها در نظر بگیرند.

مزایای پایگاه داده ابری

• دسترسی آسان: امکان دسترسی به داده‌ها از هر نقطه و با هر دستگاهی، به‌ویژه از طریق موبایل.
• مقیاس‌پذیری بالا: توانایی افزایش سریع منابع پردازشی و ذخیره‌سازی متناسب با رشد داده‌ها و کاربران.
• بهبود عملکرد: هشدارهای خودکار برای بهینه‌سازی شاخص‌ها و الگوهای دسترسی، کمک به افزایش سرعت پردازش داده‌ها.
• قابلیت اطمینان: تکرارپذیری و پشتیبان‌گیری خودکار، کاهش ریسک از بین رفتن داده‌ها و از بین بردن نقاط شکست واحد (Single-Point-of-Failure).

معایب پایگاه داده ابری

• از دست دادن کنترل: بعضی از سازمان‌ها ممکن است انعطاف‌پذیری پایین پلتفرم‌های ابری را در مقایسه با پایگاه داده‌های داخلی چالش‌برانگیز بدانند.
• قفل‌شدن در یک ارائه‌دهنده (Vendor Lock-in): انتقال از یک ارائه‌دهنده خدمات ابری به دیگری می‌تواند پیچیده و هزینه‌بر باشد، به‌ویژه زمانی که زیرساخت سازمان بر اپلیکیشن‌های اختصاصی آن ارائه‌دهنده متکی باشد.
• وابستگی به اینترنت: برخلاف پایگاه‌های داده محلی که از طریق شبکه داخلی (Intranet) قابل‌دسترسی هستند، پایگاه داده ابری به اتصال پایدار اینترنت نیاز دارد و در صورت قطعی اینترنت، دسترسی کاربران به داده‌ها ممکن است مختل شود.

بهترین دیتابیس‌های ابری

انتخاب بهترین پایگاه‌های داده ابری بستگی به نوع داده‌، نیاز‌های مقیاس‌پذیری، امنیت و عملکرد مورد نظرتان دارد. ولی ۵ تا از محبوب‌ترین و بهترین پایگاه‌های داده ابری که عملکرد فوق‌العاده‌ای دارند را در ادامه معرفی می‌کنیم.

۱- Microsoft Azure Cosmos DB: بهترین دیتابیس برای توسعه چندمدلی (Multi-Model)

Microsoft Azure یکی از پایگاه‌های داده ابری پیشرفته است که به‌طور گسترده برای توسعه اپلیکیشن‌هایی با عملکرد بالا، چه در مقیاس کوچک و چه در مقیاس بزرگ استفاده می‌شود. این پایگاه داده توسط شرکت‌های مختلف در سراسر جهان به کار گرفته می‌شود و امکان انتخاب بین پایگاه داده‌های رابطه‌ای (SQL) و غیررابطه‌ای (NoSQL) را براساس نیازهای اپلیکیشن مورد نظرشان فراهم می‌کند.

ویژگی‌های کلیدی:

• پشتیبانی از تحلیل داده و یادگیری ماشین
• انعطاف‌پذیری و مقیاس‌پذیری بالا
• مقرون‌به‌صرفه بودن
• پشتیبانی از داده‌های متنوع و تحلیل پیشرفته
• ادغام‌شده با هوش مصنوعی

۲- Google Cloud Platform (GCP): پایگاه داده‌ای قدرتمند و مقیاس‌پذیر

Google Cloud Platform یکی از محبوب‌ترین پلتفرم‌های ابری است که مجموعه‌ای گسترده از خدمات پایگاه داده مدیریت‌شده را برایتان فراهم می‌کند. این سرویس که توسط گوگل توسعه یافته، به شما امکان انتخاب بین پایگاه داده‌های رابطه‌ای (SQL) و غیررابطه‌ای (NoSQL) را می‌دهد و برای کسب‌وکارهای کوچک تا بزرگ مناسب است.

ویژگی‌های کلیدی:

• مستندات جامع
• امنیت بالا
• مقیاس‌پذیری بالا
• ذخیره‌سازی ابری گسترده (تا 10 ترابایت در فضای عمومی)
• اتصال با پهنای باند بالا

۳- MongoDB Atlas: پایگاه داده‌ای منعطف و قوی برای داده‌های غیرساختاریافته

MongoDB Atlas یک سیستم مدیریت پایگاه داده غیررابطه‌ای (NoSQL) است که به جای جدول‌ها و ردیف‌ها، از اسناد انعطاف‌پذیر برای ذخیره‌سازی داده‌ها استفاده می‌کند. این پایگاه داده ابری به توسعه‌دهندگان امکان ایجاد و مدیریت چندین پایگاه داده در سرور MongoDB را می‌دهد و از مقیاس‌پذیری خودکار و عملکرد بالایی برخوردار است.

ویژگی‌های کلیدی:

• پشتیبانی از راهکارهای قدرتمند یادگیری ماشین
• پشتیبانی قوی از جامعه توسعه‌دهندگان
• قابلیت مقیاس‌پذیری و در دسترس بودن بالا
• ذخیره‌سازی داده‌های غیرساختاریافته

۴- Oracle Database: پایگاه داده‌ای قدرتمند برای مدیریت داده‌های سازمانی

Oracle Database یکی از پایگاه‌های داده ابری پیشرفته‌ است که از فرایندهای حافظه و ساختارهای بهینه برای مدیریت و دسترسی به داده‌ها استفاده می‌کند. اوراکل از مدل رابطه‌ای شی‌گرا (Object-Relational Database Management System – ORDBMS) استفاده می‌کند و مقیاس‌پذیری و قابلیت تنظیم بالایی را در اختیارتان قرار می‌دهد.

ویژگی‌های کلیدی:

• ذخیره‌سازی داده‌ها به‌عنوان اشیا
• عملکرد و مقیاس‌پذیری فوق‌العاده
• امنیت در محیط Hybrid Cloud
• قابلیت‌های امنیتی پیشرفته
• پشتیبانی از پشتیبان‌گیری و بازیابی داده‌ها

پیشنهاد مطالعه: شی‌گرایی در برنامه‌نویسی چیست؟ اصول برنامه‌نویسی شی‌گرا

۵- Amazon RDS: سرویس پایگاه داده رابطه‌ای در فضای ابری AWS

Amazon RDS (Amazon Relational Database Service) یکی از محبوب‌ترین پلتفرم‌های پایگاه داده ابری است که توسط آمازون ارائه شده و یک گزینه عالی برای توسعه‌دهندگان نرم‌افزار و کسب‌وکارها محسوب می‌شود. این سرویس امکان ایجاد، مدیریت و بهره‌برداری از پایگاه‌های داده رابطه‌ای در فضای ابری AWS را به‌صورت بهینه و مقیاس‌پذیر را برایتان فراهم می‌کند.

ویژگی‌های کلیدی:

• مدیریت آسان پایگاه داده‌های رابطه‌ای
• پشتیبان‌گیری خودکار و بازیابی آسان داده‌ها
• عملکرد بالا و پشتیبانی از پایگاه‌های داده مختلف
• امکان انجام عملیات تکرارپذیری (Replication) و تشخیص خطا (Failure Detection)
• یکپارچگی کامل با اکوسیستم AWS

سخن آخر

بنابراین، پایگاه داده ابری با انعطاف‌پذیری، مقیاس‌پذیری و قابلیت اطمینان بالا گزینه‌ای مناسب برای بسیاری از سازمان‌ها به‌ویژه در مقیاس‌های بزرگ و متغیر hsj. بااین‌حال، وابستگی به اینترنت، مسائل مربوط به کنترل و چالش‌های قفل شدن در یک ارائه‌دهنده از جمله نکات مهمی هستند که باید در نظر گرفته شوند. انتخاب بین پایگاه‌های داده ابری و محلی باید با توجه به نیازهای خاص سازمان‌ها و ویژگی‌های هر پلتفرم صورت بگیرد تا بهترین تصمیم برای بهینه‌سازی عملکرد و امنیت داده‌ها گرفته شود.

آیا تا به حال از دیتابیس‌های ابری استفاده کرده‌اید؟

منابع

www.mongodb.com | www.geeksforgeeks.org

مطالب مرتبط

Entity Framework Core چیست؟ آشنایی با پایگاه داده NoSQL نحوه ساخت دیتابیس در سی پنل (cPanel)