NoSQL Veritabanları Nedir?
NoSQL (Not Only SQL), geleneksel ilişkisel veritabanı modellerinden farklı bir yaklaşım benimseyen, özellikle büyük veri ve dağıtık sistemler için tasarlanmış veritabanı sistemleridir.
İlişkisel veritabanlarının katı şema yapısı ve ölçeklenebilirlik sınırlamalarını aşmak için geliştirilen NoSQL veritabanları, esnek veri modelleri ve yatay ölçeklenebilirlik özellikleriyle öne çıkar. Web 2.0 uygulamaları, sosyal medya platformları ve büyük veri analizi gibi modern kullanım senaryoları için ideal çözümler sunarlar.
2000'li yılların başında popülerlik kazanmaya başlayan NoSQL hareketi, günümüzde bulut bilişim ve dağıtık sistemlerin yaygınlaşmasıyla birlikte veri yönetimi dünyasında önemli bir yer edinmiştir.
NoSQL Veritabanlarının Temel Özellikleri
Şemasız Yapı
Önceden tanımlanmış katı bir şema gerektirmez. Veri yapısı esnek olup, farklı belgelerde farklı alanlar bulunabilir.
Yatay Ölçeklenebilirlik
Veri hacmi arttıkça, yeni sunucular ekleyerek sistemi kolayca genişletebilme yeteneği. Dağıtık mimariye uygun tasarım.
Dağıtık Mimari
Verilerin birden fazla sunucu üzerinde dağıtılması, yüksek kullanılabilirlik ve hata toleransı sağlar.
BASE Özellikleri
Basically Available, Soft state, Eventually consistent. İlişkisel veritabanlarındaki ACID yerine, daha esnek bir tutarlılık modeli.
NoSQL Veritabanı Türleri
Doküman Tabanlı Veritabanları
Verileri, JSON veya BSON gibi yarı yapılandırılmış dokümanlar halinde saklayan veritabanı sistemleridir. Her doküman, anahtar-değer çiftlerinden oluşan bir koleksiyon içerir ve farklı yapılarda olabilir.
Popüler Örnekler
- MongoDB: En popüler doküman tabanlı NoSQL veritabanı. JSON benzeri BSON formatında dokümanlar kullanır.
- CouchDB: JSON dokümanları ve HTTP API ile erişim sağlayan, çoğaltma özelliği güçlü bir veritabanı.
- Firebase Firestore: Google'ın gerçek zamanlı, ölçeklenebilir doküman veritabanı çözümü.
Kullanım Alanları: İçerik yönetim sistemleri, e-ticaret platformları, mobil uygulamalar, katalog verileri
Anahtar-Değer Veritabanları
En basit NoSQL veritabanı türüdür. Her veri öğesi bir benzersiz anahtar ile ilişkilendirilir ve bu anahtar kullanılarak veriye erişilir. Genellikle çok hızlı okuma/yazma performansı sunarlar.
Popüler Örnekler
- Redis: Bellek içi, yüksek performanslı anahtar-değer deposu. Önbellek ve mesaj aracısı olarak da kullanılır.
- Amazon DynamoDB: AWS'nin tam yönetilen NoSQL veritabanı hizmeti.
- Riak: Yüksek kullanılabilirlik ve hata toleransı için tasarlanmış dağıtık anahtar-değer deposu.
Kullanım Alanları: Önbellek sistemleri, oturum yönetimi, gerçek zamanlı analizler, kullanıcı profilleri
Sütun Tabanlı Veritabanları
Verileri satırlar yerine sütunlar halinde saklayan sistemlerdir. Bu yapı, özellikle büyük veri analizleri ve veri ambarı uygulamaları için optimize edilmiştir.
Popüler Örnekler
- Apache Cassandra: Facebook tarafından geliştirilen, yüksek ölçeklenebilir, dağıtık NoSQL veritabanı.
- HBase: Hadoop ekosistemi üzerinde çalışan, büyük veri işleme için tasarlanmış sütun tabanlı veritabanı.
- Google Bigtable: Google'ın petabayt ölçeğinde veri işleme için kullandığı sütun tabanlı depolama sistemi.
Kullanım Alanları: Büyük veri analitiği, zaman serisi verileri, günlük kayıtları, sensör verileri
Grafik Veritabanları
Veriler ve bunlar arasındaki ilişkileri grafik yapıları olarak modelleyen sistemlerdir. Düğümler, kenarlar ve özellikler kullanarak karmaşık ilişkileri temsil eder ve sorgular.
Popüler Örnekler
- Neo4j: En popüler grafik veritabanı. Cypher sorgu dili ile karmaşık ilişkisel sorgular yapılabilir.
- Amazon Neptune: AWS'nin tam yönetilen grafik veritabanı hizmeti.
- JanusGraph: Dağıtık grafik veritabanı, büyük ölçekli grafik işleme için tasarlanmıştır.
Kullanım Alanları: Sosyal ağlar, öneri sistemleri, dolandırıcılık tespiti, ağ ve BT operasyonları
SQL ve NoSQL Karşılaştırması
| Özellik | SQL Veritabanları | NoSQL Veritabanları |
|---|---|---|
| Veri Modeli | İlişkisel model (tablolar, satırlar, sütunlar) | Çeşitli modeller (doküman, anahtar-değer, sütun, grafik) |
| Şema | Katı, önceden tanımlanmış şema | Esnek, şemasız veya dinamik şema |
| Ölçeklenebilirlik | Genellikle dikey (daha güçlü donanım) | Genellikle yatay (daha fazla sunucu) |
| Sorgu Dili | SQL (standartlaştırılmış) | Veritabanına özgü API'ler ve sorgu dilleri |
| Tutarlılık | ACID özellikleri (güçlü tutarlılık) | BASE özellikleri (nihai tutarlılık) |
| İlişkiler | İlişkiler ve birleştirmeler (JOIN) ile | Genellikle ilişkisiz veya uygulama seviyesinde ilişkiler |
| Performans | Karmaşık sorgular için optimize | Yüksek hacimli okuma/yazma işlemleri için optimize |
NoSQL Veritabanlarının Avantajları ve Dezavantajları
Avantajlar
- Esneklik: Katı şema gerektirmez, veri yapısı değişikliklerine kolay uyum sağlar
- Ölçeklenebilirlik: Yatay ölçeklendirme ile büyük veri hacimlerini yönetebilir
- Performans: Belirli kullanım senaryoları için optimize edilmiş yüksek performans
- Kullanılabilirlik: Dağıtık mimarisi sayesinde yüksek erişilebilirlik
- Maliyet Etkinliği: Açık kaynak çözümler ve ölçeklenebilir donanım kullanımı
Dezavantajlar
- Tutarlılık Zorlukları: Dağıtık sistemlerde güçlü tutarlılık sağlamak zor olabilir
- Standartlaşma Eksikliği: Veritabanları arasında farklı API'ler ve sorgu dilleri
- Karmaşık Sorgular: İlişkisel sorgular ve birleştirmeler için sınırlı destek
- Olgunluk: Bazı çözümler SQL veritabanları kadar olgun ve test edilmiş değil
- Veri Tekrarı: Normalizasyon eksikliği veri tekrarına yol açabilir
NoSQL Kullanım Senaryoları
-
Büyük Veri Uygulamaları
Petabayt ölçeğindeki veri setleri için yatay ölçeklenebilirlik.
-
Gerçek Zamanlı Web Uygulamaları
Sosyal medya, çevrimiçi oyunlar ve mesajlaşma platformları.
-
İçerik Yönetim Sistemleri
Esnek şema yapısı, farklı içerik türlerini destekler.
-
IoT ve Sensör Verileri
Yüksek hacimli yazma işlemleri ve zaman serisi verileri.
CAP Teoremi
Dağıtık bir sistemde aynı anda şu üç özellikten en fazla ikisinin sağlanabileceğini belirten teorem:
- Tutarlılık (Consistency): Tüm düğümler aynı anda aynı verileri görür
- Kullanılabilirlik (Availability): Her istek başarılı bir yanıt alır
- Bölünme Toleransı (Partition Tolerance): Sistem, ağ bölünmelerine rağmen çalışmaya devam eder
NoSQL Tercihleri:
MongoDB: CP (Tutarlılık ve Bölünme Toleransı)
Cassandra: AP (Kullanılabilirlik ve Bölünme Toleransı)
Bulut NoSQL Hizmetleri
- AWS: DynamoDB, DocumentDB, Neptune
- Azure: Cosmos DB, Table Storage
- Google Cloud: Firestore, Bigtable, Spanner
- IBM Cloud: Cloudant, Db2
NoSQL Öğrenme Kaynakları
- MongoDB University: Ücretsiz çevrimiçi kurslar
- DataStax Academy: Cassandra eğitimleri
- Neo4j Graph Academy: Grafik veritabanı kursları
- Redis University: Redis hakkında derinlemesine eğitimler
- NoSQL Distilled: Pramod J. Sadalage ve Martin Fowler'ın kitabı
