قواعد بيانات الرسم البياني مقابل قواعد البيانات العلائقية - الفرق بين قواعد البيانات

ما الفرق بين قاعدة بيانات الرسم البياني وقاعدة البيانات العلائقية؟

تقوم كل من قواعد بيانات الرسم البياني وقواعد البيانات العلائقية بتخزين عناصر البيانات ذات الصلة بالعلاقات، ومع ذلك، فإنها تمثل علاقات البيانات بشكل مختلف تمامًا. تخزن قواعد البيانات العلائقية البيانات في تنسيق جدولي يتضمّن صفوف وأعمدة. يتم أيضًا تخزين جميع البيانات في الجداول، ويتم تخزين العلاقات بين البيانات كمراجع ممثلة للعودة إلى الجدول الأصلي (ويعرف أيضًا باسم المفاتيح الخارجية). في وقت التشغيل، تستخدم قاعدة البيانات الارتباطية عبارات JOIN لحل هذه المراجع بشكل صريح. في حين أن معظم قواعد البيانات العلائقية يمكنها القيام بذلك بكفاءة على مستويات معينة، تصبح هذه العمليات غير فعالة عندما يلزم معالجة عدد كبير أو غير معروف من هذه المراجع، مثل عندما تريد العثور على معلومات ذات صلة من خلال عدد غير معروف من الاتصالات، مثل معرفة كيفية ارتباط شخصين في شبكة اجتماعية.

في المقابل، تخزن قاعدة بيانات الرسم البياني البيانات في هيئة شبكة من الكيانات والعلاقات. تقوم قواعد بيانات الرسم البياني بتخزين بيانات الكيان والعلاقة بشكل صريح بدلاً من تخزين البيانات كمراجع. في وقت التشغيل، تستفيد قاعدة بيانات الرسم البياني من نظرية الرسم البياني الرياضي لأداء العمليات بكفاءة على الكيانات والعلاقات. نظرًا لأن العلاقات بين الكيانات يتم تخزينها بشكل صريح بدلاً من قواعد بيانات الرسم البياني المحسوبة، فهي أكثر كفاءة في الاستعلام وإدارة الذاكرة لحالات الاستخدام مع ترابطات البيانات المعقدة، والتي يمكن أن تحسن أداء التطبيق بشكل كبير.

القراءة عن قواعد البيانات الارتباطية »
اقرأ عن قواعد بيانات الرسم البياني

نموذج البيانات: قاعدة بيانات الرسم البياني مقابل قاعدة البيانات العلائقية

تقوم كل من قاعدة بيانات الرسم البياني وقاعدة البيانات العلائقية بتخزين المعلومات وتمثيل العلاقات بين البيانات. ومع ذلك، فإن النموذج العلائقي يعطي الأولوية لكيانات البيانات بينما نموذج الرسم البياني يعطي الأولوية للعلاقات بين الكيانات.

نموذج قاعدة البيانات العلائقية

تستخدم قاعدة البيانات العلائقية جداول بيانات تنظم المعلومات في صفوف وأعمدة. تحتوي الأعمدة على سمات محددة لكيان البيانات، بينما تمثل الصفوف سجلات بيانات فردية.

يتطلب المخطط الثابت لقواعد البيانات العلائقية أن تحدد العلاقات بين الجداول مقدمًا باستخدام مفاتيح أساسية ومفاتيح خارجية.

مثال

لنفترض وجود تطبيق وسائط اجتماعية يحتوي على ملفات تعريف للعملاء الذين قد يكونوا أصدقاء لبعضهم البعض. يحتاج النموذج القياسي إلى جدولين لنمذجة البيانات.
يمكن أن يبدو جدول العملاء كما يلي:

المُعرِّف	الاسم	الموقع
C1	Alejandro	الولايات المتحدة الأمريكية
C2	Ana	الولايات المتحدة الأمريكية
C3	Kwaku	الولايات المتحدة الأمريكية
C4	Pat	الولايات المتحدة الأمريكية

يمكن أن يبدو جدول الأصدقاء كما يلي:

معرف العميل	مُعرّف الصديق
C1	C2
C1	C3
C2	C4
C2	C1
C3	C1
C3	C4

في وقت الاستعلام، إذا كنت ترغب في الإجابة على سؤال مثل «ما اسم (أسماء) أصدقاء Alejandro؟» سيجد محرك قاعدة البيانات أولاً الصف في جدول العملاء لـ Alejandro.

المُعرِّف	الاسم	الموقع
C1	Alejandro	الولايات المتحدة الأمريكية

بعد ذلك، سيقوم المحرك بإنشاء اتحاد لجميع الصفوف في جدول الأصدقاء لـ Alejandro باستخدام هويته

المُعرِّف	الاسم	الموقع	معرف العميل	مُعرّف الصديق
C1	Alejandro	الولايات المتحدة الأمريكية	C1	C2
C1	Alejandro	الولايات المتحدة الأمريكية	C1	C3

الآن، بالنسبة لكل صف، سيقوم المحرك بإنشاء اتحاد يعود إلى جدول العميل لكل معرف صديق

المُعرِّف	الاسم	الموقع	معرف العميل	مُعرّف الصديق	المُعرِّف	الاسم	الموقع
C1	Alejandro	الولايات المتحدة الأمريكية	C1	C2	C2	Ana	الولايات المتحدة الأمريكية
C1	Alejandro	الولايات المتحدة الأمريكية	C1	C3	C3	Kwaku	الولايات المتحدة الأمريكية

أخيرًا، يقوم المحرك بإرجاع أسماء أصدقائه.

الاسم

Ana

Kwaku

كما نرى، عندما نستخدم الاتصالات في بياناتنا العلائقية، ينتهي بنا الأمر ببناء بنية بيانات كبيرة لتمثيل المعلومات التي نتطلع إلى استردادها. في حين تحتوي قواعد البيانات العلائقية على تحسينات لتقليل تأثير هذه الهياكل، فكلما زاد عدد الوصلات، تزداد كمية البيانات المطلوبة بشكل كبير، مما يقلل الأداء ويزيد من استخدام الذاكرة.

نموذج قاعدة بيانات الرسم البياني

من ناحية أخرى، تستخدم قاعدة بيانات الرسم البياني بنية الرسم البياني مع السمات والعلاقات والعناصر لتمثيل البيانات. العُقد عبارة عن كائنات، والحواف توضح العلاقة بين تلك العُقد، والخصائص تصف سمات العُقد وسمات الحواف. هذه البنية الديناميكية تجعل "قاعدة بيانات الرسم البياني" مفيدةً في تمثيل البيانات المتصلة. توفر المزيد من المرونة فيما يتعلق بالعلاقات وأنواع البيانات.

مثال

باستخدام نفس مثال بيانات الشبكة الاجتماعية على النحو الوارد أعلاه، ستقوم قاعدة بيانات الرسم البياني الخاصة بنا بتخزين البيانات باستخدام 3 عقد، لكل منها 4 خصائص وحافتين.

الآن، دعونا نلقي نظرة على كيفية معالجة قاعدة بيانات الرسم البياني للاستعلام «ما اسم (أسماء) أصدقاء Alejandro؟».

أولاً، نبحث عن عقدة العملاء الخاصة بنا التي تمثل Alejandro (الموضحة أدناه).

بعد ذلك، سوف نجتاز أو نتحرك عبر حواف أصدقائنا. يشبه الانتقال في قاعدة بيانات الرسم البياني إجراء JOIN في قاعدة بيانات ارتباطية، باستثناء، ما لم يتم طلب ذلك صراحة، لا يتم الاحتفاظ بالمعلومات الواردة سابقًا في الاستعلام. في المثال أدناه، يتم الاحتفاظ بحواف الصديقين فقط في الذاكرة.

ثالثًا، نواصل عبورنا إلى العقد المجاورة.

أخيرًا، يقوم المحرك بإرجاع أسماء أصدقائه.

الاسم

Ana

Kwaku

كما نرى، فإن كلا المحركين قادران على إرجاع نفس المعلومات، ولكن عند اجتياز العديد من الاتصالات، فإن التخزين الصريح للعلاقات في قاعدة بيانات الرسم البياني يسمح لها بمعالجة هذا الطلب بكفاءة أكبر. في حين أن هذه الميزة ليست مهمة للاستعلامات البسيطة، مثل تلك الموضحة هنا، فإن هذا التحسين مع بنية لغات استعلام الرسم البياني، يمكن أن يقلل بشكل كبير من التعقيد واستخدام الذاكرة لمعالجة الأسئلة التي تتطلب عددًا كبيرًا أو عددًا غير معروف من عمليات اجتياز العلاقات هذه.

الاختلافات الرئيسية: قاعدة بيانات الرسم البياني مقابل قاعدة البيانات العلائقية

بالإضافة إلى الاختلاف في نماذج البيانات، توجد اختلافات كثيرة بين قاعدة البيانات العلائقية وقاعدة بيانات الرسم البياني، وهذه الاختلافات تجعل تلك القاعدتين متباينتين في الوظائف والمزايا.

الاستعلام

تستخدم قواعد بيانات الرسم البياني لغات استعلام مخصصة تم تحسينها للعثور على البيانات المتصلة واستردادها بسرعة. هذه اللغات، مثل TinkerPop وGremlin وOpenCypher وSPARQL، مصممة خصيصًا لتبسيط استعلامات الكتابة التي تستفيد من ترابطات البيانات المعقدة مثل تلك المطلوبة لعمليات مثل الوصول المتكرر للبيانات وإيجاد المسار وخوارزميات الرسم البياني.

في المقابل، تستخدم قواعد البيانات العلائقية لغة SQL في استرداد البيانات ومعالجتها. مع لغة SQL، يُمكن للمستخدمين تنفيذ أنواع مختلفة من الاستعلامات -مثل SELECT وINSERT وUPDATE وDELETE-على الجداول. تتفوق قواعد البيانات العلائقية في التعامل مع البيانات المهيكلة التي تتضمن علاقات محددة جيدًا بين الجداول. وتتأكد أهميتها في إجراء التصفية المعقدة، والتجميعات، والصلات عبر جداول متعددة.

الأداء

تقوم قواعد بيانات الرسم البياني بتخزين كل من العناصر والعلاقات كبيانات واستخدام الفهارس للتنقل بكفاءة بين الكيانات ذات الصلة. نظرًا لأن قواعد بيانات الرسم البياني تخزن العلاقات كبيانات، يمكن لقاعدة البيانات التنقل بسرعة بين الكيانات دون الحاجة إلى حساب هذه الاتصالات ديناميكيًا. يسمح الاتصال المباشر بين العقد بالوصول الفوري، حتى تتمكن من الاستعلام عن العلاقات وتتبعها بسرعة. هذه الميزات تجعل قواعد بيانات الرسم البياني فعّالة للغاية.

بدلاً من ذلك، تستخدم قواعد البيانات العلائقية عمليات بحث الفهرس والصلات المحسوبة ديناميكيًا لتحديد العلاقات بين الكيانات. يُمكنك ضم جداول متعددة، ولكن الأمر يستغرق وقتًا طويلاً حيث يتعين على النظام فحص فهارس أكبر عبر المزيد من البيانات. ونتيجة لذلك، لا تقدم قاعدة البيانات الارتباطية نفس الأداء الذي تقدمه قاعدة بيانات الرسم البياني لحالات الاستخدام التي تتطلب عددًا كبيرًا من الاتصالات لاسترداد البيانات المطلوبة.

سهولة الاستخدام

قواعد بيانات الرسم البياني تركز على العلاقات، وهذا يُسهّل العمل بها عند استخدام بيانات متصلة. تتفوق قواعد بيانات الرسم البياني في الاستعلامات متعددة القفزات، التي تجتاز فيها مسارات ذات علاقات متعددة. يمكنك أيضًا استخدام لغات استعلام الرسم البياني مثل SPARQL أو Gremlin أو OpenCypher للتعبير عن الاستعلامات التي تستكشف البيانات المترابطة باستخدام صيغة بسيطة خاصة بالرسم البياني.

تستخدم قواعد البيانات العلائقية لغة SQL، والتي قد تبدو غير طبيعية عند إدارة الاستعلامات متعددة القفزات. إذا كان الاستعلام يحتوي على العديد من الصلات والامتدادات عبر استعلامات فرعية متداخلة، فسيصبح من الصعب كتابة SQL. إن لم تكن حريصًا، فسيسهل ترجمة ذلك إلى استعلامات ضخمة يصعب قراءتها وصيانتها.

ومع ذلك، فإن قواعد البيانات العلائقية هي قواعد ناضجة وشائعة في حالات استخدام متنوعة. توجد العديد من الأدوات والموارد بالإضافة إلى دعم المجتمع الذي يُمكنك الوصول إليه لتحسين نظامك.

حالات الاستخدام: قاعدة بيانات الرسم البياني مقابل قاعدة البيانات العلائقية

لكل من قاعدة بيانات الرسم البياني وقاعدة البيانات العلائقية العديد من حالات الاستخدام التي تتفوق فيها كل منهما. ونظرًا لأنهما يختلفان في نماذج البيانات وبينهما فروق جوهرية كثيرة، فإنهما تتفوقان في مجالات مختلفة.

قاعدة البيانات الرسومية

توفر قواعد بيانات الرسم البياني مخططًا مرنًا يسمح بإجراء تغيرات ديناميكية وتعديلات على البيانات. إن تركيزها على علاقات البيانات يجعلها مفيدةً في التحليلات، وعمليات البحث الدلالية، ومحركات التوصيات. قاعدة بيانات الرسم البياني هي الخيار الأفضل في السيناريوهات التالية:

أنت تتعامل مع بيانات ذات علاقات معقدة، كما هو الحال في الشبكات الاجتماعية أو اكتشاف الاحتيال أو الرسوم البيانية المعرفية أو الرسوم البيانية الأمنية أو محركات التوصيات المخصصة
أنت تحتاج إلى مخطط متطور، يمكنك فيه تعديل الحواف والعُقد والخصائص بدون إزعاج بقية بنية قاعدة البيانات
أنت تعمل مع بيانات مترابطة وتحتاج إلى إجراء عدة خطوات أو عدد غير معروف من القفزات بين العلاقات (استعلامات من نوع صديق صديق)

قواعد بيانات الرسم البياني هي قواعد مرنة وقابلة للتوسّع وديناميكية وممتازة في إظهار العلاقات بين البيانات.

قاعدة بيانات ارتباطية

تقدم قواعد البيانات العلائقية مخططًا مهيكلًا بجانب دعمها الكبير لتكامل البيانات. قاعدة البيانات العلائقية هي الخيار الأفضل في السيناريوهات التالية:

أنت تحتاج إلى الامتثال لـ ACID وإلى مستويات عالية من تكامل البيانات والاتساق، كما هو الحال في المعاملات المالية
أنت تعمل على بيانات مهيكلة للغاية تتناسب جيدًا مع نموذج البيانات الجدولية، كما هو الحال في إدارة موارد المؤسسة
بياناتك محدودة العلاقات

ملخص الاختلافات: قاعدة البيانات العلائقية مقابل قاعدة بيانات الرسم البياني

	قواعد البيانات الارتباطية	قواعد بيانات الرسم البياني
النموذج	جدولي يحتوي على صفوف وأعمدة.	العقد المترابطة مع البيانات الممثلة كعقد وحواف
العمليات	عمليات SQL مثل الإنشاء والقراءة والتحديث والحذف (CRUD).	تشمل العمليات عمليات CRUD وعمليات اجتياز الرسم البياني
الأداء	تواجه قواعد البيانات العلائقية استعلاماتٍ معقدةً عند اجتياز العلاقات التي تبطئ الأداء.	تتفوق قاعدة بيانات الرسم البياني في تمثيل العلاقات والاستعلام عنها بين البيانات المتصلة.
سهولة الاستخدام	تعمل قواعد البيانات العلائقية بشكل جيد مع مجموعات البيانات الكبيرة والبيانات المهيكلة. إنها تواجه صعوبةً عندما يتعلق الأمر بالاستعلامات متعددة القفزات.	قاعدة بيانات الرسم البياني سهلة الاستخدام عند التعامل مع البيانات التي تركز على العلاقات. باستخدام إحدى لغات استعلام الرسم البياني، يُمكنك الاستعلام بسرعة عن البيانات بقفزات متعددة.

كيف تساعدك AWS في تلبية متطلبات قاعدة البيانات العلائقية وقاعدة بيانات الرسم البياني؟

تحتوي Amazon Web Services (AWS) على حلول لكل من حالات استخدام قواعد البيانات العلائقية وقواعد بيانات الرسم البياني.

قواعد البيانات الارتباطية

إن خدمة Amazon Relational Database Service‏ (Amazon RDS) هي خدمة مُدارة تُيسّر إعداد قاعدة البيانات العلائقية وتشغيلها وتحجيمها في السحابة. وتوفر سعة فعالة التكلفة بحجم قابل للتغيير مع إمكانية إدارة مهامك المستهلكة للوقت من أجل إدارة قاعدة البيانات. تدعم خدمة Amazon RDS العديد من محركات قواعد البيانات، مثل المحركات التالية:

Amazon Aurora هي خدمة قاعدة بيانات علائقية حديثة تقدم الأداء والتوافر العالي على نطاق واسع وإصدارات مفتوحة المصدر بالكامل متوافقة مع MySQL وPostgreSQL. Aurora هي أيضًا خدمة مُدارة بالكامل تعمل على أتمتة مهام الإدارة التي تستغرق وقتًا طويلاً مثل توفير الأجهزة وإعداد قاعدة البيانات والتصحيح والنسخ الاحتياطي مع توفير الأمان والتوافر والموثوقية لقواعد البيانات التجارية بعُشر التكلفة.

قواعد بيانات الرسم البياني

Amazon Neptune هو محرك قاعدة بيانات بياني عالي الأداء مصمم خصيصًا لهذا الغرض. تم تحسينه لتخزين مليارات العلاقات والاستعلام عن الرسم البياني بزمن استجابة بالمللي ثانية.
يدعم Neptune نماذج الرسم البياني الشائعة - الرسم البياني للخصائص وإطار وصف الموارد (RDF) الخاص باتحاد شبكة الويب العالمية (W3C). ويدعم أيضًا لغات الاستعلام مثل Gremlin وSPARQL، وبالتالي يُمكنك إنشاء استعلامات تتنقل بين مجموعات البيانات شديدة الاتصال.
يقدم Neptune ميزاتٍ كثيرةً:

التوافر العالي بفضل وجود النسخ المتماثلة للقراءة، والاسترجاع (التعافي) من نقطة زمنية، والنسخ الاحتياطي المستمر، والنسخ المتماثل عبر مناطق توافر الخدمات.
الحماية والأمان ودعم التشفير في أوقات عدم النشاط.
الإدارة الكاملة. ولذا، فلا تقلق بشأن مهام إدارة قواعد البيانات مثل توفير الأجهزة، أو تصحيح البرامج، أو الإعداد والتثبيت، أو التكوين، أو عمليات النسخ الاحتياطي.

ابدأ استخدام قاعدة بيانات الرسم البياني وقاعدة البيانات العلائقية على AWS عن طريق إنشاء حساب اليوم.

تحديد تفضيلات ملفات تعريف الارتباط

ما الفرق بين قاعدة بيانات الرسم البياني وقاعدة البيانات العلائقية؟

ما الفرق بين قاعدة بيانات الرسم البياني وقاعدة البيانات العلائقية؟