در دنیای پایگاه‌های داده، دو مدل اصلی برای تضمین سازگاری داده‌ها وجود دارد: مدل ACID و مدل BASE. مدل ACID که در پایگاه‌های داده رابطه‌ای استفاده می‌شود، تضمین می‌کند که تراکنش‌ها کاملاً سازگار و ایمن باشند. اما در دنیای پایگاه‌های داده توزیع‌شده و NoSQL، مدل BASE محبوب‌تر شده است. در این مقاله، به بررسی دقیق ویژگی های BASE در پایگاه داده می‌پردازیم و توضیح می‌دهیم که چه پایگاه‌های داده‌ای از این مدل استفاده می‌کنند.
ویژگی های BASE در پایگاه داده
BASE مخفف Basically Available, Soft state, Eventually consistent است. این مدل برای پایگاه‌های داده‌ای طراحی شده است که در محیط‌های توزیع‌شده کار می‌کنند و نیاز به مقیاس‌پذیری بالا دارند. برخلاف مدل ACID که بر روی یکپارچگی قوی تمرکز دارد، مدل BASE انعطاف‌پذیری و دسترس‌پذیری را در اولویت قرار می‌دهد.
۱. Basically Available (دسترس‌پذیری پایه‌ای)
ویژگی "دسترس‌پذیری پایه‌ای" به این معنی است که پایگاه داده همیشه قادر به پاسخگویی به درخواست‌ها است، حتی اگر برخی از داده‌ها به‌روز نباشند یا سرورها دچار خرابی شده باشند. در این مدل، اولویت با پاسخ‌دهی سریع به درخواست‌ها است، حتی اگر داده‌ها هنوز کاملاً هماهنگ نشده باشند.
۲. Soft State (وضعیت نرم)
در مدل BASE، وضعیت سیستم می‌تواند در هر لحظه تغییر کند، حتی بدون ورودی جدید. به این معنی که داده‌ها ممکن است در چندین نسخه و کپی ذخیره شوند و این نسخه‌ها در لحظات مختلف ممکن است تغییر کنند. برخلاف مدل ACID که ثبات قوی داده را تضمین می‌کند، در BASE داده‌ها در طول زمان تنظیم و هماهنگ می‌شوند.
۳. Eventually Consistent (سازگاری نهایی)
مهم‌ترین اصل در BASE سازگاری نهایی است. یعنی داده‌ها در ابتدا ممکن است ناسازگار باشند، اما پس از گذشت زمان و پردازش‌های تکمیلی، به یک وضعیت سازگار می‌رسند. این ویژگی برای سیستم‌هایی که در مقیاس بزرگ کار می‌کنند، بسیار مهم است، زیرا به آن‌ها اجازه می‌دهد که از چندین سرور و پایگاه داده به طور همزمان استفاده کنند بدون اینکه منتظر تایید همزمان همه‌ی تغییرات باشند.
مقایسه BASE و ACID
|
ویژگی |
ACID |
BASE |
|
دسترس‌پذیری |
پایین |
بالا |
|
سازگاری |
آنی (قوی) |
نهایی (ضعیف در کوتاه‌مدت) |
|
انعطاف‌پذیری |
کم |
بالا |
|
کاربرد اصلی |
بانک‌ها، سیستم‌های مالی |
شبکه‌های اجتماعی، فروشگاه‌های اینترنتی |
در حالی که ACID در بانک‌های اطلاعاتی سنتی مانند MySQL و PostgreSQL استفاده می‌شود، مدل BASE بیشتر در پایگاه‌های داده NoSQL که نیاز به مقیاس‌پذیری دارند، رایج است.
چه پایگاه‌های داده‌ای از مدل BASE استفاده می‌کنند؟
پایگاه‌های داده‌ای که از مدل BASE پیروی می‌کنند، معمولاً پایگاه‌های داده NoSQL هستند که برای عملکرد سریع و مدیریت داده‌های حجیم بهینه شده‌اند. برخی از معروف‌ترین این پایگاه‌های داده عبارتند از:
۱. Apache Cassandra
Cassandra یک پایگاه داده توزیع‌شده و مقاوم در برابر خرابی است که از مدل BASE استفاده می‌کند. این پایگاه داده به شرکت‌هایی مانند Facebook، Instagram و Netflix کمک می‌کند تا داده‌های خود را در سطح جهانی مدیریت کنند.
۲. Amazon DynamoDB
DynamoDB یک پایگاه داده NoSQL کاملاً مدیریت‌شده توسط AWS است که مقیاس‌پذیری و سرعت بالا را فراهم می‌کند. این پایگاه داده برای برنامه‌های مقیاس‌پذیر مانند بازی‌های آنلاین، تجارت الکترونیک و سامانه‌های مالی مناسب است.
۳. MongoDB
MongoDB یک پایگاه داده مبتنی بر سند است که انعطاف‌پذیری بالایی در ذخیره و بازیابی داده‌ها دارد. این پایگاه داده برای سیستم‌های تحلیل داده، مدیریت محتوا و اپلیکیشن‌های موبایل استفاده می‌شود.
۴. CouchDB
CouchDB از مدل BASE پیروی می‌کند و برای ذخیره‌سازی داده‌های JSON و پردازش همزمان چندین کپی از داده‌ها بسیار مفید است. این پایگاه داده در اپلیکیشن‌هایی که نیاز به همگام‌سازی آفلاین دارند، کاربرد دارد.
۵. Riak
Riak یک پایگاه داده کلید-مقدار توزیع‌شده است که برای ذخیره‌سازی داده‌های بزرگ و توزیع‌شده مورد استفاده قرار می‌گیرد. این پایگاه داده در سیستم‌های پردازش لاگ‌ها، اینترنت اشیا و تجزیه‌وتحلیل داده‌ها محبوب است.
چه زمانی باید از BASE استفاده کنیم؟
پایگاه داده‌های BASE زمانی مناسب هستند که:
- نیاز به دسترس‌پذیری بالا داشته باشید و خرابی یک سرور، عملکرد کلی سیستم را مختل نکند.
- سیستم نیاز به مقیاس‌پذیری افقی داشته باشد و بتواند بدون مشکل حجم زیادی از داده را مدیریت کند.
- کمی ناسازگاری در کوتاه‌مدت قابل قبول باشد، اما در نهایت داده‌ها باید به سازگاری برسند.
- داده‌ها ساختاریافته و رابطه‌ای نباشند و به صورت document، key-value، یا گراف ذخیره شوند.
مدل BASE در پایگاه‌های داده NoSQL یک رویکرد انعطاف‌پذیر، مقیاس‌پذیر و مناسب برای محیط‌های توزیع‌شده است. اگرچه این مدل یکپارچگی آنی داده‌ها را تضمین نمی‌کند، اما در سیستم‌هایی که نیاز به عملکرد سریع و دسترس‌پذیری بالا دارند، گزینه‌ای عالی محسوب می‌شود. پایگاه‌های داده‌ای مانند Cassandra، MongoDB، DynamoDB، CouchDB و Riak همگی از این مدل بهره می‌برند.
اگر قصد دارید یک سیستم توزیع‌شده با حجم زیادی از داده را طراحی کنید، درک و استفاده از مدل BASE می‌تواند به شما کمک کند تا کارایی و مقیاس‌پذیری بهتری داشته باشید. اما اگر سازگاری قوی برای سیستم شما مهم است، بهتر است همچنان از مدل ACID استفاده کنید. حال که با ویژگی های BASE در پایگاه داده آشنا شدید، می توانید از دیگر مقالات سایت ایوولرن دیدن کنید.