Apache CouchDB چیست؟

دیتابیس Apache CouchDB توسط بنیاد نرم‌افزاری Apache توسعه داده شده و اولین بار در سال ۲۰۰۵ منتشر شده و با زبان Erlang نوشته شده است. یک دیتابیس متن‌باز که از فرمت‌ها و پروتکل‌های مختلفی برای ذخیره، انتقال و پردازش داده‌های خود استفاده می‌کند.

از JSON برای ذخیره داده‌ها، از زبان JavaScript به عنوان زبان کوئری با روش پردازش MapReduce و از HTTP برای API استفاده می‌کند. داکیومنت‌ها، واحدهای اصلی این دیتابیس هستند و metadataها را شامل می‌شوند. فیلدهای داکیومنت، به‌صورت منحصربه‌فرد نامگذاری شده‌اند و مقادیری با نوع‌های مختلف را شامل می‌شوند، هیچ محدودیتی برای اندازه متن یا تعداد عناصر وجود ندارد.

در ادامه خواهید خواند:

• تاریخچه دیتابیس CouchDB
• معماری دیتابیس CouchDB
• ویژگی‌های دیتابیس CouchDB
• مزیت‌های دیتابیس CouchDB
• معایب دیتابیس CouchDB
• جمع بندی

تاریخچه دیتابیس CouchDB

CouchDB در سال ۲۰۰۵ توسط Damien Katz، توسعه‌دهنده‌ای با سابقه همکاری در شرکت IBM، طراحی و توسعه داده شد. هدف اصلی او ساخت یک دیتابیس منعطف و قابل‌اطمینان برای اپلیکیشن‌های تحت وب و محیط‌های توزیع‌شده بود دیتابیسی که بتواند به‌خوبی با نیازهای اپلیکیشن‌های مدرن، به‌ویژه در شرایطی که اتصال به شبکه ناپایدار است، سازگار شود. زبان برنامه‌نویسی Erlang به‌دلیل توانایی بالا در مدیریت سیستم‌های همزمان، تحمل خطا و عملکرد پایدار در سیستم‌های توزیع‌شده، برای پیاده‌سازی این پروژه انتخاب شد.

در سال ۲۰۰۸، پروژه CouchDB تحت حمایت بنیاد نرم‌افزاری Apache قرار گرفت و به‌عنوان یک پروژه رسمی متن‌باز با نام Apache CouchDB معرفی شد. از آن زمان، جامعه‌ای فعال از توسعه‌دهندگان متن‌باز به بهبود عملکرد، امنیت و امکانات این دیتابیس کمک کرده‌اند.

CouchDB در طول مسیر تکامل خود، نسخه‌های مختلفی را تجربه کرده است که هر کدام امکانات جدیدی مثل احراز هویت قوی‌تر، APIهای پیشرفته‌تر و قابلیت‌های بهتر برای همگام‌سازی و replication را ارائه داده‌اند. نسخه ۳.۱ یکی از نسخه‌های پایدار این دیتابیس محسوب می‌شود که بر اساس تجربیات نسخه‌های پیشین توسعه یافته است.

امروزه CouchDB به‌عنوان یکی از گزینه‌های مطرح در میان دیتابیس‌های NoSQL شناخته می‌شود مخصوصاً در پروژه‌هایی که نیاز به ذخیره‌سازی آفلاین، همگام‌سازی داده بین کلاینت و سرور، و ارتباط ساده مبتنی بر HTTP دارند.

نحوه راه‌اندازی FastAPI با دیتابیس NoSQL در سرور مجازی
 راه‌اندازی FastAPI با دیتابیس NoSQL

معماری دیتابیس CouchDB

معماری CouchDB بر پایه‌ی سادگی، پایداری و توانمندی در مدیریت داده‌های توزیع‌شده طراحی شده است. اجزای اصلی این معماری عبارت‌اند از:

موتور CouchDB (CouchDB Engine):

در قلب CouchDB ساختار داده‌ای B-tree قرار دارد. این ساختار برای ذخیره و بازیابی سریع اسناد (Documentها) بر اساس کلید یا محدوده‌ای از کلیدها استفاده می‌شود. B-treeها امکان پیمایش و جستجوی مؤثر داده‌ها را فراهم می‌کنند و عملکرد قابل اعتمادی برای حجم‌های بالای داده دارند.

درخواست‌های HTTP (HTTP Requests):

CouchDB از HTTP به عنوان رابط اصلی خود استفاده می‌کند. همه عملیات‌ مربوط به خواندن، نوشتن، حذف و به‌روزرسانی داده‌ها از طریق متدهای HTTP مانند GET، POST، PUT و DELETE انجام می‌شوند. این طراحی باعث می‌شود که ارتباط با CouchDB از هر زبان برنامه‌نویسی یا کلاینتی که از HTTP پشتیبانی کند، ساده و مستقیم باشد. همچنین، امکان ساخت نماهای سفارشی (Ad-hoc Views) با استفاده از JavaScript و مدل MapReduce وجود دارد.

سندها (Documents):

در CouchDB، داده‌ها به‌صورت سندهای JSON ذخیره می‌شوند. هر سند شامل مجموعه‌ای از فیلدها و مقادیر متنوع است که می‌تواند شامل متن، عدد، بولی، آرایه، یا حتی ساختارهای تو در تو باشد. این اسناد مستقل هستند و می‌توانند حجم بالایی از داده‌ها را در خود نگه دارند.

تکثیر پایگاه داده (Database Replication):

یکی از ویژگی‌های کلیدی CouchDB، پشتیبانی قدرتمند از Replication است. این ویژگی به دیتابیس امکان می‌دهد تا داده‌ها را بین نسخه‌های محلی (لوکال) یا راه‌دور (ریموت) همگام‌سازی کند. Replication در CouchDB به‌صورت غیرهم‌زمان انجام می‌شود و امکان همگام‌سازی دوطرفه (bi-directional) را نیز فراهم می‌کند. این قابلیت برای اپلیکیشن‌هایی که باید در شرایط آفلاین کار کنند و پس از اتصال مجدد داده‌ها را همگام‌سازی کنند، بسیار مفید است. همچنین، این قابلیت زیرساخت لازم برای توسعه سیستم‌های توزیع‌شده را فراهم می‌کند.

ویژگی‌های دیتابیس CouchDB

ویژگی‌های دیتابیس CouchDB موارد زیر را شامل می‌شود:

• Replication: این دیتابیس ساده‌ترین شکل replication را ارائه می‌دهد، هیچ دیتابیسی دیگری در این مورد به این اندازه ساده نیست.
• Document Storage: این یک دیتابیس NoSQL است که از document storage پیروی می‌کند و در آن هر فیلد به‌طور اختصاصی نامگذاری می‌شود و مقادیری از انواع داده‌های مختلف مانند متن، اعداد، Boolean، لیست‌ها و … در آن قرار می‌گیرند.
• خصوصیت‌های ACID: طراحی فایل CouchDB از تمام خصوصیت‌های ACID پیروی می‌کند.
• امنیت: همچنین امنیت در سطح دیتابیس را ارائه می‌کند و مجوزها به readers و admins تقسیم می‌شود، که خوانندگان می‌توانند عملیات خواندن و نوشتن در دیتابیس را انجام دهند.
• Map/Reduce: دلیل اصلی محبوبیت CouchDB استفاده از سیستم پردازشی Map/Reduce است.
• احرازهویت: CouchDB در حفظ احرازهویت از طریق سشن و کوکی مانند یک برنامه تحت وب، به ما کمک می‌کند.
• ساخته شده برای کارهای آفلاین: CouchDB می‌تواند در دستگاهای مختلف مانند گوشی‌های هوشمند که قابلیت رفتن به حالت آفلاین را دارند، replicate شود و هنگامی که گوشی به حالت آنلاین برگشت، همگام‌سازی داده‌ها را برای شما انجام دهد.
• Eventual Consistency: دیتابیس CouchDB، مواردی مانند در دسترس بودن و Partition tolerance را که از eventual consistency نشات می‌گیرند را ضمانت می‌کند.
• HTTP API: همه موارد دارای یک URI (Unique Resource Identifier) منحصربه‌فرد هستند که از طریق HTTP نمایش داده می‌شوند. از متد‌های HTTP مانند POST, GET, PUT و Delete برای چهار عملیات CRUD (Create, Read, Update, Delete) استفاده می‌کند.

آپاچی Apache چیست؟ بررسی ویژگی‌ها، عملکرد و جایگزین آن
آپاچی Apache 

مزیت‌های دیتابیس CouchDB

مزایای دیتابیس CouchDB موارد زیر را شامل می‌شود:

• از HTTP API برای ارتباط آسان‌تر استفاده می‌شود.
• این دیتابیس می‌تواند هر نوع داده‌ای را ذخیره کند.
• ReduceMap امکان بهینه‌سازی ترکیب داده‌ها را فراهم می‌کند.
• ساختار CouchDB بسیار ساده است.
• indexing و بازیابی سریعی دارد.

معایب دیتابیس CouchDB

معایب دیتابیس CouchDB موارد زیر را شامل می‌شود:

• CouchDB فضای زیادی برای overhead اشغال می‌کند، که یکی از مهم‌ترین معایب این دیتابیس در مقایسه با سایر دیتابیس‌ها به شما می‌رود.
• اجرای کوئری‌های Arbitrary، بسیار هزینه‌بر است.
• CouchDB در مقایسه با بقیه دیتابیس‌ها، overhead بیش‌تری ایجاد می‌کند.
• ممکن است Temporary viewها در مجموعه داده‌های عظیم بسیار کند باشند.
• از transactionها پشتیبانی نمی‌کند.
• ممکن است Replication در دیتابیس‌های بزرگ با شکست روبرو شود.

در رابطه با NoSQL بیشتر بدانید
NoSQL چیست؟

جمع بندی

CouchDB یک دیتابیس NoSQL مبتنی بر Document است که با زبان Erlang توسعه یافته و سادگی، مقیاس‌پذیری و قابلیت اطمینان را در اولویت قرار داده است. استفاده از JSON، پردازش MapReduce با JavaScript و API مبتنی بر HTTP، آن را برای اپلیکیشن‌هایی با نیاز به همگام‌سازی آفلاین و آنلاین، به گزینه‌ای مناسب تبدیل کرده است.

در کنار مزایایی مانند ساختار ساده، پشتیبانی از replication و پیروی از اصول ACID، چالش‌هایی مانند مصرف منابع بالا، پشتیبانی محدود از تراکنش‌ها و عملکرد کند در برخی کوئری‌ها نیز وجود دارد.

در مجموع، CouchDB برای پروژه‌هایی که به انعطاف‌پذیری در ذخیره داده‌ها و قابلیت همگام‌سازی در شرایط متغیر نیاز دارند، انتخاب مناسبی است—البته با در نظر گرفتن محدودیت‌های آن.

منبع: https://www.geeksforgeeks.org/introduction-to-apache-couchdb