MongoDB چیست؟ آشنایی با پایگاه داده مانگودی‌بی و کاربردهای آن

انواع پایگاه داده وجود دارد که هر کدام برای شرایط خاصی طراحی شده‌اند. مانند SQLite که یک دیتابیس کوچک و قابل حمل است و برای اپلیکیشن‌های موبایلی گزینه بسیار مناسبی است. و یا پایگاه داده MySQL که یکی از بهترین و ایمن‌ترین و با سابقه‌ترین ابزارهای پایگاه داده است. MongoDB نیز یکی دیگر از مواردی است که به تازگی بین توسعه دهندگان محبوب شده است و با فریم‌ورک NodeJS نیز سازگاری زیادی دارد. در این مقاله به بررسی پایگاه داده مانگودی‌بی خواهیم پرداخت اما قبل از آن بد نیست با پایگاه داده و ساختار ذخیره سازی آن آشنا شویم.

 

دیتابیس یا پایگاه داده چیست؟

دیتابیس "Database" یا پایگاه داده را می‌توان یکی از بخش‌های جدانشدنی نرم‌افزارها بحساب آورد. حتی زمانی که یک نرم‌افزار بخواهد اطلاعات بسیار ساده و کوچک را ذخیره کند، به فرمت‌هایی همچون JSON و XML به عنوان یک پایگاه داده بسیار کوچک، روی می‌آورد. در واقع دیتابیس ظرفی است که اطلاعات در آن با امنیت نگهداری می‌شود. دیتابیس تنها یک فایل ساده نیست و قبل از ذخیره اطلاعات، از امنیت و اصالت داده‌ها اطمینان حاصل می‌کند. دیتابیس مشکلاتی که در ذخیره اطلاعات به روش سنتی وجود داشت را رفع می‌کند و جلوی نوسان‌ها و نشتی اطلاعات را می‌گیرد. به همین دلیل است که سازمان‌های بزرگ مثل بانک‌ها و سازمان‌های امنیتی از دیتابیس برای ذخیره اطلاعات مهم استفاده می‌کنند.

دیتابیس چیست؟ آشنایی با تعریف، کاربرد و انواع Database

دیتابیس یا پایگاه داده چگونه کار می‌کند؟

یک دیتابیس یا پایگاه داده، مجموعه‌ای سازمان‌دهی شده از اطلاعات است که به طور معمول بر روی کامپیوتر ذخیره می‌شود. دیتابیس‌ها برای ذخیره‌سازی و مدیریت داده‌ها به گونه‌ای طراحی شده‌اند که دسترسی، جستجو و به‌روزرسانی اطلاعات را آسان می‌کند. دیتابیس یا پایگاه داده از سه بخش اصلی تشکیل شده است که به کمک هم به مدیریت داده ها کمک می‌کنند.

سیستم مدیریت پایگاه داده

سیستم مدیریت پایگاه داده یک نرم‌افزار رابطه‌ای بین کاربران و موتور ذخیره‌سازی است. این سیستم وظایف مختلفی مانند مدیریت کاربران، دسترسی به داده‌ها، ذخیره‌سازی و بازیابی داده‌ها، و حفظ یکپارچگی داده‌ها را انجام می‌دهد. در اصطلاح انگلیسی به سیستم مدیریت پایگاه داده Database Management Systems (DBMS) گفته می‌شود.

موتور پایگاه داده

موتور پایگاه داده وظیفه ذخیره اطلاعات را بر عهده دارد و عملکرد آن با ذخیره اطلاعات بصورت عادی فرق می‌کند. موتور پایگاه داده، اطلاعات را آدرس دهی می‌کند و سپس در یک فایل با فرمت مناسب دیتابیس و در حافظه فیزیکی ذخیره می‌کند. این اطلاعات قبل از ذخیره شدن پالایش می‌شوند تا اطلاعات تکراری و یا ناقص ذخیره نشوند.

مراحل کار پایگاه داده

• ذخیره‌سازی داده‌ها : کاربران داده‌ها را با استفاده از رابط کاربری DBMS یا برنامه‌های کاربردی در دیتابیس ذخیره می‌کنند.

• مدیریت داده‌ها : DBMS داده‌ها را در قالب ساختارهای تعریف‌شده مانند جداول، ستون‌ها و سطرها ذخیره می‌کند.

• دسترسی به داده‌ها : کاربران می‌توانند با استفاده از زبان پرس و جو مانند SQL در سریع‌ترین زمان ممکن به داده‌ها دسترسی داشته باشند.

• به‌روزرسانی داده‌ها : کاربران می‌توانند داده‌های موجود در دیتابیس را با استفاده از رابط کاربری DBMS یا برنامه‌های کاربردی به‌روزرسانی کنند.

• حذف داده‌ها : کاربران می‌توانند داده‌های غیرضروری را از دیتابیس حذف کنند.

پایگاه داده MariaDB چیست و چه کاربرد و مزایایی دارد؟

معرفی پایگاه داده MongoDB

MongoDB یک پایگاه داده NoSQL متن‌باز و محبوب است که به دلیل سادگی، مقیاس‌پذیری و انعطاف‌پذیری شناخته می‌شود. این پایگاه داده از مدل داده‌ای سند محور استفاده می‌کند که آن را برای ذخیره‌سازی و مدیریت داده‌های غیرساختاریافته و نیمه‌ساختاریافته ایده‌آل می‌کند. MongoDB یک پایگاه داده کراس پلتفرم "cross-platform document-oriented database" است که در تمامی سیستم‌عامل‌ها براحتی نصب و اجرا می‌شود. MongoDB در سال 2013 و با هدف بالا بردن دسترسی به اطلاعات طراحی شد. این ساختار کمک می‌کند تا از پردازش‌های اضافی در برنامه نویسی جلوگیری شود. اگرچه به اندازه مدل SQL برای تراکنش‌های بانکی مناسب نیست. از ویژگی‌های پایگاه داده مانگودی‌بی میتوان به موارد زیر اشاره کرد:

مزایای استفاده از MongoDB

• سادگی : MongoDB از ساختاری ساده و قابل فهم استفاده می‌کند که یادگیری و استفاده از آن را آسان می‌کند.

• مقیاس‌پذیری : MongoDB می‌تواند به راحتی مقیاس‌بندی شود تا نیازهای رو به رشد برنامه‌های شما را برآورده کند.

• انعطاف‌پذیری : MongoDB از مدل داده‌ای سند-محور استفاده می‌کند که آن را برای ذخیره‌سازی انواع مختلف داده‌ها مناسب می‌کند.

• عملکرد بالا : MongoDB از موتور ذخیره‌سازی پرسرعت خود برای ارائه عملکرد بالا در عملیات خواندن و نوشتن استفاده می‌کند.

• قابلیت دسترس بالا : MongoDB از replica sets و sharding برای ارائه قابلیت دسترس بالا و تحمل خطا استفاده می‌کند.

 

کاربردهای MongoDB

MongoDB برای طیف گسترده‌ای از برنامه‌ها از جمله موارد زیر استفاده می‌شود :

• ذخیره‌سازی داده‌های برنامه‌های وب : MongoDB می‌تواند برای ذخیره‌سازی داده‌های برنامه‌های وب مانند اطلاعات کاربران، محصولات و سفارشات استفاده شود.

• ذخیره‌سازی داده‌های موبایل : MongoDB می‌تواند برای ذخیره‌سازی داده‌های برنامه‌های موبایل مانند اطلاعات کاربران، تنظیمات و داده‌های محلی استفاده شود.

• ذخیره‌سازی داده‌های IoT : پایگاه داده MongoDB می‌تواند برای ذخیره‌سازی داده‌های سنسورها و دستگاه‌های IoT استفاده شود.

• ذخیره‌سازی داده‌های Big Data : پایگاه داده MongoDB می‌تواند برای ذخیره‌سازی و تجزیه و تحلیل مجموعه داده‌های بزرگ استفاده شود.

مقایسه MongoDB با پایگاه‌های داده رابطه‌ای

MongoDB در مقایسه با پایگاه‌های داده رابطه‌ای SQL مانند MySQL و PostgreSQL مزایای متعددی دارد. MongoDB از مدل داده‌ای انعطاف‌پذیرتر و مقیاس‌پذیرتر NoSQL استفاده می‌کند و برای ذخیره‌سازی داده‌های غیرساختاریافته و نیمه‌ساختاریافته ایده‌آل است. منابع آموزشی متعددی برای یادگیری MongoDB وجود دارد. می‌توانید از وب‌سایت رسمی MongoDB، دوره‌های رایگان آنلاین و فارسی در وب‌سایت reactapp.ir ، toplearn.com و کتاب‌های PDF برای یادگیری این پایگاه داده استفاده کنید.

 

پشتیبانی زبان‌ها از MongoDB

در گذشته پشتیبانی از یک پایگاه داده جدید به سرعت امروز نبود. امروز به دلیل جامعه توسعه دهندگان متن‌باز و سرعت بالای کامینیتی‌ها، سرعت توسعه به شدت بالا رفته و از این رو زبان‌های برنامه نویسی نیز برای کارا تر شدند و سعی می‌کنند از بیشتر پایگاه‌های داده پشتیبانی کنند. از همان سال 2013 که پایگاه داده MongoDB معرفی شد، به سرعت کتابخانه‌های توسعه برای این دیتابیس به زبان‌های برنامه نویسی مهم و معروف افزوده شد. توجه داشته باشید که این پشتیبانی دو طرفه است. گاهی توسعه دهندگان MongoDB برای زبان‌های دیگر کتابخانه ایجاد می‌کنند و گاهی هم زبان‌های برنامه نویسی آن را پشتیبانی می‌کنند.

• زبان های سمت سرور : Java - C#/.NET - Python - Node.js - PHP - Ruby

• زبان های سمت کلاینت : JavaScript - Android Framework - iOS - Erlang - Scala - Go - Perl

پایگاه داده PostgreSQL چیست و چه کاربردی دارد؟

سازگاری MongoDB با معماری MVC

برای اینکه ارتباط MongoDB با معمای MVC را درک کنیم، نیاز است تا بطور خلاصه با MVC آشنا شویم.

معماری MVC چیست؟

MVC مخفف Model View Controller است، یک الگوی معماری نرم‌افزاری برای توسعه برنامه‌های کاربردی. این تفکیک وظایف، کد را تمیزتر، قابل فهم‌تر و قابل نگهداری‌تر می‌کند. همچنین به توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهد تا به طور مستقل بر روی هر بخش از برنامه کار کنند. این الگو برنامه را به سه بخش مجزا تقسیم می‌کند :

1. Model : شامل تمام داده‌ها و منطق مربوط به آن داده‌ها است.

2. View : رابط کاربری برنامه را نمایش می‌دهد و تعاملات کاربر را مدیریت می‌کند.

3. Controller : رابطی بین Model و View است که درخواست‌های کاربر را دریافت می‌کند، آنها را پردازش می‌کند و به Model و View پاسخ می‌دهد.

مزایای استفاده از معماری MVC

تفکیک وظایف: کد را تمیزتر و قابل فهم‌تر می‌کند.
قابلیت نگهداری: به روز رسانی و نگهداری برنامه را آسان‌تر می‌کند.
قابلیت تست: تست هر بخش از برنامه را آسان‌تر می‌کند.
مقیاس‌پذیری: توسعه برنامه‌های بزرگ و پیچیده را آسان‌تر می‌کند.

کاربرد معماری MVC

MVC در طیف گسترده‌ای از برنامه‌ها از جمله برنامه‌های وب، برنامه‌های موبایل، برنامه‌های دسکتاپ و بازی‌ها استفاده می‌شود.

مثالی ساده از ساختار MVC

فرض کنید یک برنامه وب برای نمایش لیست محصولات دارید. Model شامل داده‌های مربوط به محصولات مانند نام، قیمت و توضیحات است. View لیست محصولات را نمایش می‌دهد و به کاربر اجازه می‌دهد تا محصولی را برای مشاهده جزئیات آن انتخاب کند. Controller درخواست‌های کاربر را دریافت می‌کند، آنها را پردازش می‌کند و به Model و View پاسخ می‌دهد.

استفاده از MongoDB در ساختار MVC

همانطور که معماری MVC در سه بخش تعریف شده است، برای ایجاد یک مدل MVC با پایگاه داده MongoDB نیز باید در سه مرحله پروژه خود را ایجاد کنید :

1. ایجاد مدل Model :  مدل شما شامل تمام داده‌ها و منطق مربوط به آن داده‌ها است. برای استفاده از MongoDB در مدل خود، می توانید از یک کلاس یا شیء برای نشان دادن هر سند در پایگاه داده خود استفاده کنید.

2. ایجاد نما View : نمای رابط کاربری، برنامه شما را به کاربر نمایش می‌دهد و تعاملات کاربر را مدیریت می کند. برای استفاده از MongoDB در نمای خود، می توانید از قالب‌ها یا صفحات وب برای نمایش داده‌ها از پایگاه داده MongoDB خود استفاده کنید.

3. ایجاد کنترل کننده Controller : کنترلکننده رابطی بین Model و View است که درخواست های کاربر را دریافت می کند، آنها را پردازش می کند و به Model و View پاسخ می دهد. برای استفاده از MongoDB در کنترل کننده خود، میتوانید از کد زبان مورد استفاده خود، برای اتصال به پایگاه داده مونگو دیبی، بازیابی دادهها و ذخیره دادهها استفاده کنید.

استفاده از ساختار JSON و BSON در MongoDB

یکی از ویژگی‌های بسیار بارز و مهم در MongoDB استفاده از ساختار JSON برای ارسال درخواست‌ها و ذخیره اطلاعات است. JSON یا "JavaScript Object Notation" ابتدا برای زبان جاوا اسکریپت توسعه یافت اما به دلیل ساختار بسیار کارامد، در زبان‌ها و پایگاه‌های داده دیگر نیز استفاده شد. این ساختار در عین سادگی، قابلیت ارجاع سریع را دارد و برای انسان تا حد بالایی قابل درک است. از طرفی MongoDB استاندارد BSON یا "Binary Script Object Notation" را معرفی کرد که با ترکیب JSON اطلاعات را برای ماشین قابل فهم می‌کند.

 

آموزش ساخت دیتابیس در MongoDB

روش اول: استفاده از MongoDB Shell

1. MongoDB Shell را اجرا کنید.
2. به دایرکتوری MongoDB خود بروید.
3. دستور زیر را اجرا کنید:
mongod

4. برای اتصال به پایگاه داده، از دستور زیر استفاده کنید:
use database_name

5. برای بررسی لیست دیتابیس ها، از دستور زیر استفاده کنید:
show dbs

روش دوم: استفاده از MongoDB Compass

1. MongoDB Compass را اجرا کنید.
   2. به سرور MongoDB خود متصل شوید.
   3. در پنل سمت چپ، روی "Databases" کلیک کنید.
   4. روی "Create Database" کلیک کنید.
   5. نام دیتابیس خود را وارد کنید.
   6. روی "Create" کلیک کنید.

نکات مهم:

• اگر دیتابیسی با نام مورد نظر شما وجود داشته باشد، MongoDB آن را به طور خودکار ایجاد می کند.
•  شما می توانید با استفاده از دستور `db.stats()` اطلاعات مربوط به دیتابیس خود را مشاهده کنید.
• برای حذف دیتابیس، می توانید از دستور `db.dropDatabase()` استفاده کنید.
• در این دو مثال عبارت database_name نام دیتابیس شنا است و می‌توانید هر نام دیگری که می‌خواهید را جایگزین کنید.

 

سخن پایانی

توجه داشته باشید که هر کدام از پایگاه داده‌ها و زبان‌های برنامه نویسی کاربردهای خاص خود را در دنیای کامپیوتر دارند و اگر دیتابیس‌های قدیمی‌تر مثل MySQL ، SQL Server و یا PostgreSQL پاسخگوی همه نیازها بودند، هرگز MongoSQL خلق نمی‌شد. ممکن است در آینده بر اساس نیازهای جدید، پایگاه داده جدیدتر از MongoDB معرفی شود؛ همانطور که برای توسعه هوش مصنوعی زبان برنامه نویسی Mojo به تازگی توسعه یافته که 68000 برابر سریعتر از پایتون عمل می‌کند. در نهایت انتخاب بین SQL و NoSQL به نیازهای خاص برنامه شما بستگی دارد.

 اگر به دنبال یک پایگاه داده با ساختار داده‌ای سفت و سخت، عملکرد بالا برای پرس و جوهای پیچیده و قابلیت دسترس بالا هستید، SQL انتخاب مناسب‌تری است. اما اگر به دنبال یک پایگاه داده انعطاف‌پذیر، مقیاس‌پذیر و با عملکرد بالا برای عملیات ساده هستید، NoSQL انتخاب مناسب‌تری است. نیازهای برنامه خود را به دقت مشخص کنید. مزایا و معایب هر دو نوع پایگاه داده را در نظر بگیرید. با متخصصان پایگاه داده مشورت کنید. امیدواریم این اطلاعات برای شما مفید بوده باشد.