مقدمه‌ای بر مونگو دی بی:

MongoDB، محبوب‌ترین پایگاه داده NoSQL و یک پایگاه داده منبع باز سند گرا به‌حساب می‌آید. اصطلاح NoSQL درواقع به معنای غیر رابطه‌ای است. این بدان معناست که MongoDB بر اساس ساختار پایگاه داده رابطه‌ای جدول مانند عمل نمی‌کند، بلکه مکانیزم کاملاً متفاوتی را برای ذخیره‌سازی و بازیابی داده‌ها از بانک‌های اطلاعاتی ارائه می‌دهد. این فرمت ذخیره‌سازی BSON (مشابه فرمت JSON) نامیده می‌شود. هدف از دوره آموزش MongoDB ارائه اطلاعات کاملی از این پایگاه داده محبوب است که هم‌اکنون کاربردهای بسیار فراوانی دارد.

MongoDB چیست؟

MongoDB یک پایگاه داده منبع باز، سند گرا و یکی از محبوب‌ترین پایگاه داده NoSQL است. NoSQL به زبان ساده به معنای یک پایگاه داده غیر رابطه‌ای است، یعنی ساختار پایگاه داده رابطه‌ای جدول مانندی در آن وجود ندارد، در عوض مکانیزم کاملاً متفاوتی برای ذخیره و بازیابی داده‌ها وجود دارد. این فرمت ذخیره‌سازی BSON نام دارد و بسیار شبیه JSON است.

MongoDB  جایگزینی مناسب برای دیتابیس‌های رابطه‌ای است که نیازی به ساختار جدول ندارد. این پایگاه داده غیر رابطه‌ای از سال 2009 معرفی‌شده و به دلیل مزایای متعدد که دارد از همان ابتدا موردتوجه قرار گرفت. این دیتابیس زبانی غنی برای کوئری نویسی دارد که با استفاده از آن می‌توانید خیلی راحت داده‌ها را دسته‌بندی کرده یا اطلاعات موردنظر خود را از آن پایگان داده استخراج کنید. همچنین امکان برنامه‌نویسی شیءگرا را نیز برای شما فراهم می‌کند.

هدف این دوره آموزش MongoDB ارائه اطلاعات سطحی و مقدماتی در مورد MongoDB با کمک مجموعه داده‌های تستی است که حاوی دستورات اساسی مانند insert، update، delete  و غیره است. 

چرا به MongoDB نیاز داریم؟

ممکن است این سؤال برای کاربران پیش بیاد که چرا اصلاً ما به یادگیری این دیتابیس با دوره آموزش MongoDB نیاز داریم؟ در پاسخ باید گفت: پایگاه‌های داده SQL داده‌ها را در قالب جدول ذخیره می‌کنند. این داده‌ها در یک مدل داده از پیش تعریف شده ذخیره می‌شوند که برای برنامه‌های کاربردی در حال رشد در دنیای واقعی امروزی چندان انعطاف‌پذیر و مقیاس‌پذیر نیست. برنامه‌های مدرن بیش از هر زمان دیگری شبکه‌ای، اجتماعی و تعاملی هستند. برنامه‌ها داده‌های بیشتری را ذخیره می‌کنند و با نرخ‌های بالاتری به آن دسترسی دارند.

سیستم مدیریت پایگاه داده رابطه‌ای (RDBMS) انتخاب مناسبی برای مدیریت داده‌های بزرگ به دلیل طراحی و نوع برنامه آن‌ها نیست، زیرا همان‌طور که گفته شد، این پایگاه داده‌های رابطه‌ای مقیاس‌پذیر نیستند. اگر پایگاه داده بر روی یک سرور واحد اجرا شود، در مقیاس‌پذیری با محدودیت روبه‌رو می‌شود. پایگاه داده‌های NoSQL مقیاس‌پذیرتر هستند و عملکرد عالی را ارائه می‌دهند. MongoDB یک پایگاه داده NoSQL است که با افزودن سرورهای بیشتر و بیشتر مقیاس‌پذیر می‌شود و با مدل سند انعطاف‌پذیر خود بهره‌وری را افزایش می‌دهد.

در زیر چند دلیل برای استفاده از MongoDB آورده شده است:

• سند گرا – ازآنجایی‌که MongoDB یک پایگاه داده از نوع NoSQL است، به جای داشتن داده‌ها در قالب نوع رابطه‌ای، داده‌ها را در اسناد ذخیره می‌کند. این باعث می‌شود MongoDB بسیار انعطاف‌پذیر و سازگار با شرایط و الزامات دنیای واقعی باشد.
• پرس‌وجوهای موقت – MongoDB از جستجو بر اساس فیلد، پرس‌وجوهای محدوده و جستجوهای عبارت منظم پشتیبانی می‌کند. برای بازگرداندن فیلدهای خاص در اسناد می‌توان پرس‌وجو کرد.
• اندیس گذاری – اندیس‌ها را می‌توان برای بهبود عملکرد جستجوها در MongoDB ایجاد کرد. هر فیلدی در سند در MongoDB را می‌توان ایندکس کرد.
• Replication – MongoDB می‌تواند در دسترس بودن بالا با مجموعه‌های replica فراهم کند.
• تعادل بار - MongoDB از مفهوم اشتراک‌گذاری برای مقیاس افقی با تقسیم داده‌ها در چندین نمونه MongoDB استفاده می‌کند. MongoDB می‌تواند روی چندین سرور اجرا شود، بارگذاری و یا داده‌های تکراری را متعادل کند تا در صورت خرابی سخت‌افزار، سیستم را فعال نگه دارد.

در دوره آموزش MongoDB در قالب مثال‌های واقعی به چشم خواهیم دید که چرا MongoDB آن‌قدر اهمیت دارد و لازم است آن را یاد بگیریم.

RDBMS در مقابل MongoDB

RDBMS دارای یک طراحی طرح‌واره معمولی است که تعداد جداول و رابطه بین این جداول را نشان می‌دهد در حالی که MongoDB سند گرا است و در آن هیچ مفهومی از طرح‌واره یا رابطه وجود ندارد. تراکنش‌های پیچیده در MongoDB پشتیبانی نمی‌شوند زیرا عملیات پیوستن یا الحاق (join) پیچیده در دسترس نیست.

MongoDB اجازه می‌دهد تا یک ساختار سند بسیار انعطاف‌پذیر و مقیاس‌پذیر باشد. به‌عنوان‌مثال، یک سند داده از یک مجموعه در MongoDB می‌تواند دو فیلد داشته باشد در حالی که سند دیگر در همان مجموعه می‌تواند چهار فیلد داشته باشد.

MongoDB در مقایسه با RDBMS به دلیل تکنیک‌های اندیس گذاری و ذخیره‌سازی کارآمد سریعتر است. با این حال چند اصطلاح وجود دارد که در هر دو پایگاه داده موجود هستند. آنچه در RDBMS جدول نامیده می‌شود در MongoDB مجموعه نامیده می‌شود. به‌طور مشابه، یک تاپل یک سند و یک ستون یک فیلد نامیده می‌شود. MongoDB یک «_id» پیش‌فرض ارائه می‌کند که یک عدد هگزادسیمال 12 بایتی است که منحصر به فرد بودن هر سند را تضمین می‌کند و این شبیه کلید اصلی در RDBMS است.

ویژگی‌های MongoDB

همان‌طور که در دوره آموزش MongoDB نیز به آن اشاره شده است MongoDB دارای ویژگی‌های بسیار متعدد و جالبی است که به نوبه خود کمک بسیار زیادی به توسعه‌دهندگان می‌کند. در این جا مهم‌ترین ویژگی‌های MongoDB آورده شده است:

• Document Oriented: MongoDB داده‌های اصلی را در حداقل تعداد اسناد ذخیره می‌کند و نه با تجزیه آن به ساختارهای رابطه‌ای متعدد مانند پایگاه داده RDBMS. به‌عنوان‌مثال، تمام اطلاعات یک کامپیوتر را در یک سند به نام کامپیوتر ذخیره می‌کند و نه در ساختارهای رابطه‌ای متمایز مانند ،CPU RAM، هارد دیسک و غیره.
• نمایه سازی یا اندیس گذاری: بدون اندیس گذاری، یک پایگاه داده باید تمام اسناد یک مجموعه را اسکن کرده تا مواردی را انتخاب کند که با پرس‌وجو مطابقت دارند و این روش‌ها ناکارآمد هستند؛ بنابراین، برای جستجوی کارآمد، اندیس گذاری یک امر بسیار ضروری است و MongoDB از آن برای پردازش حجم عظیمی از داده‌ها در زمان بسیار کمتری استفاده می‌کند.
• مقیاس‌پذیری: MongoDB با استفاده از اشتراک‌گذاری (پارتیشن‌بندی داده‌ها در سرورهای مختلف) به مقیاس‌پذیری مناسبی میرسد. داده‌ها با استفاده از کلید shard به تکه‌های داده تقسیم می‌شوند و این تکه‌های داده به‌طور مساوی در بین قطعاتی که در بسیاری از سرورهای فیزیکی قرار دارند توزیع می‌شوند. همچنین، ماشین‌های جدید را می‌توان به یک پایگاه داده در حال اجرا اضافه کرد.
• تکرار و دسترسی بالا: MongoDB در دسترس بودن داده‌ها را با کپی‌های متعدد داده در سرورهای مختلف افزایش می‌دهد. با ارائه افزونگی، پایگاه داده را از خرابی‌های سخت‌افزاری محافظت می‌کند. اگر یک سرور از کار بیفتد، داده‌ها را می‌توان به‌راحتی از سایر سرورهای فعال که داده‌ها نیز روی آن‌ها ذخیره‌شده بود، بازیابی کرد.
• تجمیع: عملیات تجمیع رکوردهای داده را پردازش کرده و نتایج محاسبه شده را برمی‌گرداند. مشابه عبارت GROUPBY در SQL است. تعدادی از عبارات تجمع در MongoDB عبارت‌اند از sum ،avg ،min ،max و غیره.

کجا از MongoDB استفاده کنیم؟

MongoDB در سناریوهای زیر بر RDBMS ترجیح داده می‌شود:

• Big Data: اگر مقدار زیادی داده برای ذخیره در جداول دارید، قبل از پایگاه داده RDBMS به MongoDB فکر کنید. MongoDB راه حل داخلی برای پارتیشن‌بندی و به اشتراک‌گذاری پایگاه داده شما دارد.
• طرح ناپایدار از مجموعه داده: افزودن یک ستون جدید در RDBMS سخت است در حالی که این کار با MongoDB آسان است. افزودن یک فیلد جدید بر اسناد قدیمی تأثیر نمی‌گذارد و بسیار آسان خواهد بود.
• سیستم‌های توزیع شده: در داده‌های توزیع‌شده ازآنجایی‌که چندین نسخه از داده‌ها در سرورهای مختلف ذخیره می‌شوند، بازیابی داده‌ها یک امر فوری و ایمن است که این کار با استفاده از MongoDB به بهینه‌ترین شکل ممکن قابل انجام است.

MongoDB از چه زبان‌هایی پشتیبانی می‌کند؟

MongoDB در حال حاضر پشتیبانی رسمی از درایورها را برای تمام زبان‌های برنامه نویسی محبوب مانند: C ،C++ ،Rust ،C# ،Java ،Node.js ،Perl ،PHP Python ،Ruby ،Scala ،Go و Erlang ارائه می‌دهد. در پلتفرم آموزشی مکتب خونه برای بیشتر زبان‌هایی که ذکر شد، دوره آموزش برنامه نویسی قرار دارد که در کنار یادگیری پایگاه داده MongoDB می‌تواند شما را برای ورود به بازار کار برنامه نویسی آماده کند.

MongoDB روی چه سیستم‌عاملی اجرا می‌شود؟

MongoDB فقط از اوراکل لینوکس که هسته سازگار با Read hat (RHCK) را اجرا می‌کند، پشتیبانی می‌کند. MongoDB از هسته Unbreakable Enterprise (UEK) پشتیبانی نمی‌کند. همچنین MongoDB 5.0 نیاز به استفاده از مجموعه دستورالعمل AVX دارد که در پردازنده‌های انتخابی اینتل و AMD موجود است.

آیا می‌توانیم از MongoDB با SQL Server استفاده کنیم؟

می‌توانیم از Microsoft SQL Server Management Studio برای اتصال داده‌های MongoDB خود به یک نمونه SQL Server استفاده کنیم. Linked Server ابزاری از MS SQL Server است که امکان اجرای پرس‌وجوهای توزیع شده را برای ارجاع جداول ذخیره‌شده در پایگاه داده غیر SQL Server در یک پرس‌وجو را می‌دهد.

مزایای MongoDB

MongoDB مزایای بسیار زیادی برای توسعه‌دهندگان و برنامه نویسان در پروژه‌های مختلف ارائه می‌دهد که مهم‌ترین آن‌ها شامل مورد زیر است:

• MongoDB مقیاس‌پذیری را با استفاده از تکنیکی به نام شاردینگ (Sharding) امکان‌پذیر می‌کند. Sharding داده‌ها را در پارتیشن‌های فیزیکی توزیع می‌کند تا بر محدودیت‌های سخت‌افزاری غلبه کند. داده‌ها به طور خودکار در خوشه‌ها متعادل می‌شوند.
• MongoDB مانند پایگاه داده‌های رابطه‌ای، ویژگی‌های ACID را در سطح سند ارائه می‌دهد.
• از مجموعه‌های تکرار (replica) پشتیبانی می‌کند. به‌عبارت‌دیگر، مکانیزم شکست به طور خودکار مدیریت می‌شود. اگر سرور اصلی از کار بیفتد، سرور ثانویه به طور خودکار و بدون دخالت انسانی به اصلی تبدیل می‌شود.
• مونگو دی بی از مکانیسم های رایج احراز هویت مانند LDAP، AD و گواهی‌ها پشتیبانی می‌کند. کاربران می‌توانند از طریق SSL به MongoDB متصل شوند و داده‌ها را می‌توان رمزگذاری کرد.
• MongoDB می‌تواند یک راه حل مقرون‌به‌صرفه باشد زیرا انعطاف‌پذیری را بهبود می‌بخشد و هزینه سخت‌افزار و ذخیره‌سازی را کاهش می‌دهد.
• امکان ایندکس گذاری در مونگو دی بی فراهم است.
• راحتی کار با داده‌های حجیم و پراکنده با مونگو دی بی امکانپذیر است.
• امکان استفاده از Aggregation Framework ساختاری شبیه به Group By در SQL
• دارای قابلیت Replication به همراه Failover
• منبع باز (Open Source) و رایگان بودن پایگاه داده
• و سایر موارد

اگر به فکر یادگیری پایگاه داده MongoDB هستید و دواست دارید در این زمینه پیشرفت چشم‌گیری داشته باشید و بتواند به‌صورت عملی با آن کار کنید، هم‌اکنون با ثبت‌نام در دوره آموزش MongoDB اولین و مهم‌ترین قدم این مسیر را بردارید.