آموزش MongoDB مقدماتی تا پیشرفته

آموزش MongoDB حرفه ای

داده ها به شما کمک می کنند تا فرآیند یک کسب و کار را درک کنید و آن را بهبود ببخشید تا پول و زمانی که صرف می کنید، تلف نشود. آموزش MongoDB به شما کمک می کند تا داده ها را به درستی مستند سازی کنید و به سرعت به آن ها دسترسی داشته باشید. MongoDB به شما کمک می کند داده های بدون ساختار را نیز به راحتی و به صورت کاملا اصولی مدیریت کنید. 

از آنجایی که MongoDB بر اساس NoSQL ساخته شده است، شامل هیچ طرح یا جدول سختی نیست. البته به جای آن باید مدل داده ای که می خواهید را بسازید. این مورد تنها یکی از مزیت های استفاده از مونگو دی بی است. اگر می خواهید بدانید که MongoDB چیست، چه کاربردی دارد، چه مزیت هایی دارد و با یک دوره صفر تا صدی MongoDB آشنا شوید؛ پس تا انتها همراه ما بمانید. 

MongoDB چیست؟ 

اولین گام در آموزش MongoDB ، شناخت آن است. MongoDB یک پایگاه داده سند گرا و منبع باز است که بر اساس NoSQL ایجاد شده است. NoSQL به عنوان یک جایگزین برای پایگاه داده های سنتی رابطه ای استفاده می شود. ساختار پایگاه داده NoSQL به گونه ای است که به شما اجازه می دهد تا با مجموعه های بزرگی از داده کار کنید. با استفاده از این پایگاه داده می توانید تمامی اطلاعات سند محور را به آسانی ذخیره و بازیابی کرده و آن ها را مدیریت کنید. 

اصولا MongoDB برای ذخیره داده ها در حجم بالا کاربرد دارد. استفاده از این نوع پایگاه داده به سازمان ها کمک می کند تا بتوانند مقادیر زیادی از داده را ذخیره کنند و در عین حال سرعت بالایی هم در بازیابی و استفاده از آن ها داشته باشند. علاوه بر این موارد از MongoDB برای تجمیع، پرس و جوهای موقت، تعادل بار، نمایه سازی و در نهایت اجرای جاوا اسکریپت در سمت سرور استفاده می شود. 

SQL یک زبان پرس و جو ساختار یافته است که به عنوان زبان برنامه نویسی استاندارد برای پایگاه داده استفاده می شود. ساختار SQL به این صورت است که داده ها را به صورت جدول و طرحواره، نرمال می کند. معماری MongoDB اما به گونه ای ای دیگر است. در این پایگاه داده؛ به جای استفاده از جداول، سطر ها و ستون ها، از مجموعه ها و اسناد استفاده می شود. ساختار اسناد نیز به صورت جفت کلید-مقدار (key-value) است. 

اگر بخواهیم بین SQL و NoSQL معادل سازی کنیم، باید بگوییم که مجموعه ها در NoSQL همان جداول در SQL هستند که مجموعه اسناد را نیز شامل می شوند. خوشبختانه MongoDB از زبان های برنامه نویسی بسیاری مانند Python ،Java ،C# ،C++ ،C ،Node.js ،Perl ،Motor ،PHP ،Scala ،Ruby و Swift پشتیبانی می کند که این استفاده از این پایگاه داده در هر شرایطی ممکن است. 

جالب است بدانید که این دیتابیس توسط MongoDB.Inc و تحت پوشش SSPL توسعه یافته و مدیریت می شود. تاریخ انتشار آن نیز به سال 2009 برمی گردد. امروزه شرکت های زیادی از این پایگاه داده حرفه ای استفاده می کنند که از جمله آن ها می توان به فیسبوک، نوکیا، گوگل و ادوبی اشاره کرد. این کمپانی های بزرگ با حجم عظیمی از داده ها سروکار دارند و باید آن ها را ذخیره کنند، به همین علت نیز از MongoDB استفاده می کنند. 

نحوه کار MongoDB به چه صورت است؟ 

حالا که با این پایگاه داده حرفه ای آشنا شده اید، نوبت آن است که به سراغ دومین گام از آموزش MongoDB  بروید و بدانید که MongoDB چگونه کار می کند. مونگو دی بی محیط هایی را همراه با سرور برای کاربران فراهم می کند تا آن ها بتوانند پایگاه داده خود را ایجاد کنند. در پایگاه داده MongoDB، داده ها به عنوان رکورد هایی که از مجموعه ها و اسناد تشکیل شده است، ذخیره می شوند. 

در اینجا اسناد شامل داده هایی است که کابر می خواهد در پایگاه داده MongoDB ذخیره سازی کند. اگر خاطرتان باشد، گفتیم که اسناد از جفت (فیلد-مقدار) تشکیل شده است و به عنوان واحد اصلی در MongoDB معرفی می شوند. اسناد یا داکیومنت ها مشابه JavaScript Object Notation (JSON) هستند اما از نوع باینری آن یعنی (BSON) استفاده می کنند. مهم ترین مزیت استفاده از جیسون باینری یا همان BSON این است که می تواند داده ها متنوع تری را در خودش جای دهد. 

فیلد هایی که در این اسناد یا داکیومنت ها وجود دارد، دقیقا مشابه پایگاه داده رابطه ای است. در اینجا می توانید مقادیر مختلفی از انواع داده را در پایگاه داده خود ثبت و مدیریت کنید. توضیحات مربوط به داده های این دیتابیش به طور کامل در آموزش MongoDB گفته شده است. معماری این پایگاه داده به گونه ای است که با افزودن فیلد جدید یا حذف کردن از فیلد های موجود، ساختار سند شما به کلی تغییر می کند. یکی از ویژگی های جالب اسناد در MongoDB این است که یک کلید اصلی به عنوان یک شناسه منحصر به فرد در سند گنجانده می شود.  

تعدادی از اسناد در کنار یکدیگر، مجموعه را تشکیل می دهند. این مجموعه ها معادل جدول در پایگاه داده رابطه ای است. مجموعه ها نیز می توانند انواع داده را در خود جای دهند که علت آن نیز این است که مجموعه از سند ساخته شده است و سند نیز این قابلیت را دارد که انواع داده را در خود جای دهد. 

البته داستان به همین سادگی تمام نمی شود و محدودیت هایی نیز وجود دارد. محدودیتی که در اینجا وجود دارد، این است که داده هایی که در یک مجموعه هستند، نمی توانند در دیگر پایگاه داده ها نیز پخش شوند. اگر بخواهیم ساده تر بگوییم، شما به عنوان کاربر MongoDB می توانید، چندین پایگاه داده با مجموعه های مختلف داشته باشید. از جمله ویژگی های پایگاه داده MongoDB، نمایش دودویی از اسناد JSON مانند با فرمت ذخیره سازی BSON است. 

ویژگی بارز بعدی این دیتابیس اشتراک گذاری خودکار است. این ویژگی باعث می شود داده ها در مجموعه های MongoDB برای مقیاس پذیری به صورت افقی توزیع شوند. با وجود این ویژگی کلیدی، می توان نیاز های عملیاتی را افزایش داد. سیستم مدیریت پایگاه داده NoSQL از یک معماری واحد برای سازگاری داده ها استفاده می کند تا بتواند پایگاه داده های ثانویه را که از پایگاه داده های اولیه به دست آمده اند، نگهداری کند. 

چرا باید از MongoDB استفاده کنید؟

دلایل متعددی وجود دارد که اثبات می کنند، چرا باید آموزش MongoDB ببینید و از این پایگاه داده استفاده کنید. در ادامه این دلایل را آورده ایم: 

1. MongoDB یک پایگاه داده از نوع NoSQL است و به همین علت هم به جای داشتن داده های رابطه ای، داده ها در قالب اسناد ذخیره سازی می شوند. همین عامل باعث می شود تا MongoDB تبدیل به یک پایگاه داده انعطاف پذیر و سازگار با شرایط خاص دنیای تجارت شود. 
2. یکی از ویژگی های خاص MongoDB جستجو بر اساس فیلد، جستجو بر اساس محدوده ای از کوئری ها و بر اساس عبارت های منظم است. جستجو بر اساس کوئری به شما کمک می کنند تا بتوانید فیلد های خاصی را که می خواهید از بین داکیومنت ها استخراج کنید. 
3. شما می توانید پس از آموزش MongoDB برای بهبود عملکرد جستجو ها ، نمایه هایی را ایجاد کنید. هر فیلدی که بخواهید در MongoDB ایجاد کنید، می توانید برای آن یک نمایه ایجاد کنید. 
4. MongoDB به مجموعه هایی که مشابه یکدیگر هستند، دسترسی های بالایی ارائه می دهد. یک مجموعه المثنی MongoDB ساخته شده است. هر عضو در مجموعه المثنی ممکن است در هر زمان نقش مجموعه اولیه یا مجموعه ثانویه را بازی کند. مجموعه اصلی، مجموعه ای است که با کلاینت در تعامل است و تمامی اعمال خواندن و نوشتن را انجام می دهد. 
5. اما مجموعه ثانویه یک کپی از داده های اولیه است که با تکرار داخلی نگهداری شده است. زمانی که مجموعه اصلی که همان مجموعه اول است با شکست مواجه شود، به صورت خودکار به مجموعه ثانویه سوئیچ می کند و مجموعه ثانویه به صورت خودکار به سرور اصلی تبدیل می شود. 
6. MongoDB از مفهوم اشتراک گذاری برای تقسیم داده ها در مقیاس افقی استفاده می کند. این پایگاه داده می تواند روی چندین سرور اجرا و بارگذاری شود و داده های تکراری را به حالت تعادل برساند تا در صورت خرابی سخت افزار، سیتم از کار نیفتد و به فعالیت خود ادامه دهد. 
7. MongoDB می تواند داده هایی که حجم بالایی دارند، به صورت عمودی و افقی ذخیره سازی کند. 

مدل سازی داده ها در MongoDB

یکی دیگر از مباحثی که در آموزش MongoDB به آن پرداخته می شود، مدل سازی داده است. همانطور که پیش تر خواندید؛ داده ها در این پایگاه داده، دارای انعطاف هستند. بر خلاف SQL که شما باید قبل از درج داده ها، جدول های لازم را ایجاد کنید، در MongoDB لازم نیست ساختار داکیومنت را ایجاد کنید. این همان ویژگی است که باعث قدرتمند شدن این پایگاه داده حرفه ای شده است. هنگام مدل سازی داده ها به موارد زیر دقت کنید: 

• به نیاز های تجاری برنامه خود نگاه کنید و چه داده هایی و حتی چه نوع از داده ها برای شما کاربردی است. بر اساس نیاز تجاری خود می توانید ساختار سند خود را نیز مشخص کنید و برای آن تصمیم گیری های لازم را انجام دهید. 
• اگر احتمال می دهید که برای کار با پایگاه داده خود نیاز به استفاده از کوئری های سنگین دارید، پس باید استفاده از شاخص ها را در مدل داده ای خود بگنجانید. علت آن هم این است که کارایی کوئری هایتان با این روش بهبود پیدا می کند. قطعا این روش بیش از هر روش دیگری راهگشا است. 

آشنایی با مزایای MongoDB

در این بخش از آموزش MongoDB به بررسی مزیت های بالقوه این دیتابیس محبوب می پردازیم:

بدون الگو (Schema-less): 

مانند پایگاه داده های دیگر NoSQL، MongoDB به الگو های از پیش تعریف شده نیازی ندارد. این پایگاه داده این توانایی را دارد که هر نوع پایگاه داده ای را ذخیره کند. این مزیت باعث می شود که کاربران بتوانند هر تعداد فیلدی که در سند نیاز دارند، ایجاد کنند. مقیاس پذیری در این پایگاه داده نسبت به پایگاه داده های رابطه ای به شدت آسان تر است. 

سند محور (Document-oriented): 

یکی از مزایای استفاده از اسناد در مونگو دی بی این است که اشیا به انواع داده های بومی در چندین مورد از زبان های برنامه نویسی نگاشت می شوند. یکی دیگر از مزیت های وجود اسناد این است که نیاز شما را برای اتصال به پایگاه داده کاهش می دهد که این یعنی هزینه ها نیز کاهش می یابد. 

مقیاس پذیری (Scalability): 

مقیاس پذیری افقی از اصلی ترین ویژگی های این پایگاه داده است. این ویژگی باعث شده تا MongoDB تبدیل به یک پایگاه داده مفید و کاربردی برای شرکت هایی شود که با داده های کلان سروکار دارند. علاوه بر این شما می توانید داده ها را بین مجموعه ای از ماشین ها تقسیم کنید. 

پشتیبانی شخص ثالث (Third-party support): 

ویژگی بعدی MongoDB، پشتیبانی از چندین موتور ذخیره سازی است. این پایگاه داده API های موتعور ذخیره سازی قابل اتصال را ارائه می دهد که این ویژگی باعث شده تا اشخاص ثالث بتوانند موتور ذخیره سازی خود را با استفاده از MongoDB توسعه دهند. 

تجمیع (Aggregation): 

در DBMS شاهد ویژگی به نام تجمیع داخلی هستیم که این ویژگی به کاربران اجازه می دهد تا بتوانند کد MapReduce مستقیما در پایگاه داده اجرا کنند و دیگر نیازی نباشد که این کد در Hadoop اجرا شود. در پایگاه داده مونگو دی بی نیز شامل سیستم فایلی به نام GridFS است که این سیستم شبیه به سیستم فایل توزیع شده در Hadoop است. 

حالا سوالی که اینجا مطرح می شود این است که چه لزومی دارد از سیستم فایلی استفاده شود؟ لزومش در این است که شما می توانید فایل هایی را ذخیره کنید که بزرگتر از محدوده BSON هستند. محدوده BSON نیز 16 مگابایت در هر سند است. وجود این ویژگی و شباهت موجب شده تا از MongoDB به جای Hadoop استفاده شود. درست است که پایگاه داده با Spark و Hadoop ساختاری یکپارچه پیدا می کند، اما باز هم آموزش MongoDB حرفه ای و استفاده از آن مقرون به صرفه ترین راه است.