مقایسه DynamoDB و CouchDB

مقایسه DynamoDB و CouchDB؛ کدام پایگاه داده NoSQL برای پروژه شما انتخاب بهتری است؟

Amazon DynamoDB و Apache CouchDB 3.2 هر دو پایگاه داده NoSQL هستند، اما برای نیازهای متفاوتی طراحی شده اند. DynamoDB یک سرویس کاملا مدیریت شده از Amazon Web Services است که روی مقیاس پذیری، دسترس پذیری و عملکرد پایدار تمرکز دارد؛ در مقابل، CouchDB یک پایگاه داده متن باز و سندگراست که با JSON، API مبتنی بر HTTP، تکثیر داده و سناریوهای آفلاین شناخته می شود. انتخاب میان این دو محصول برای خریدار ایرانی بیشتر به میزان کنترل زیرساخت، الگوی دسترسی به داده، حساسیت به هزینه و نیاز به همگام سازی چندگانه بستگی دارد.

مشخصات فنی و مدل داده

DynamoDB از مدل های کلید-مقدار و سندگرا پشتیبانی می کند. ساختار اصلی آن بر پایه جدول، آیتم و ویژگی است و هر جدول معمولا با کلید پارتیشن یا ترکیب کلید پارتیشن و کلید مرتب سازی طراحی می شود. شاخص های ثانویه محلی و سراسری امکان جست وجو بر اساس کلیدهای جایگزین را فراهم می کنند. در DynamoDB خبری از JOIN به سبک پایگاه داده رابطه ای نیست و طراحی داده باید از ابتدا بر اساس الگوهای دسترسی انجام شود. حداکثر اندازه هر آیتم در DynamoDB برابر با 400 KB است. جزئیات این مدل در مستندات رسمی DynamoDB و محدودیت های فنی آمده است.

CouchDB 3.2 یک پایگاه داده سندگراست که اطلاعات را به صورت اسناد JSON ذخیره می کند و دسترسی به آن از طریق API مبتنی بر HTTP انجام می شود. هر سند شناسه و شماره بازبینی دارد و امکان استفاده از فایل های پیوست، نماهای MapReduce، کوئری های Mango و فید تغییرات وجود دارد. CouchDB از MVCC برای کنترل همزمانی استفاده می کند؛ در نتیجه، به جای قفل کردن سنتی، نسخه های مختلف اسناد را مدیریت می کند. این ساختار برای برنامه های وب، موبایل و سیستم هایی که با داده های انعطاف پذیر کار می کنند مناسب است. مستندات رسمی CouchDB 3.2 جزئیات این قابلیت ها را توضیح می دهد.

مقایسه عملکرد و مقیاس پذیری

DynamoDB برای بارهای عملیاتی با تعداد درخواست بالا و الگوی دسترسی قابل پیش بینی ساخته شده است. AWS آن را یک سرویس بدون سرور و کاملا مدیریت شده معرفی می کند که عملکردی در محدوده میلی ثانیه تک رقمی ارائه می دهد و بدون مدیریت مستقیم سرور مقیاس پذیر است. حالت On-Demand ظرفیت را بر اساس درخواست مصرفی تنظیم می کند و حالت Provisioned برای پروژه هایی مناسب است که ظرفیت خواندن و نوشتن قابل برآورد دارند. این ویژگی ها DynamoDB را برای فروشگاه های اینترنتی پرترافیک، سبد خرید، نشست کاربران، بازی آنلاین و سامانه های رویدادمحور مناسب می کند.

CouchDB نیز قابلیت مقیاس دهی و اجرای توزیع شده دارد، اما مسئولیت نصب، پیکربندی، مانیتورینگ، پشتیبان گیری و مدیریت منابع بیشتر بر عهده تیم فنی است؛ مگر اینکه از یک سرویس میزبانی شده استفاده شود. عملکرد CouchDB به طراحی اسناد، نماها، ایندکس ها، سخت افزار و معماری کلاستر وابستگی بیشتری دارد. بنابراین DynamoDB در مقیاس بزرگ و زمانی که کم کردن عملیات زیرساخت اهمیت دارد، انتخاب ساده تری است؛ CouchDB زمانی مزیت دارد که کنترل محیط اجرا و انعطاف در معماری توزیع شده اولویت داشته باشد.

مقایسه سازگاری داده و تراکنش

DynamoDB به صورت پیش فرض از خواندن Eventually Consistent استفاده می کند، اما برای جدول و شاخص ثانویه محلی امکان خواندن Strongly Consistent وجود دارد. خواندن از شاخص ثانویه سراسری و Stream به صورت Eventually Consistent انجام می شود. DynamoDB همچنین از تراکنش های ACID برای اعمال اتمیک تغییرات روی چند آیتم و چند جدول پشتیبانی می کند. این موضوع برای سفارش، پرداخت، موجودی کالا و عملیات هایی که خطای بخشی قابل قبول نیست، مزیت مهمی محسوب می شود. جزئیات مدل سازگاری در راهنمای رسمی سازگاری خواندن DynamoDB قابل بررسی است.

CouchDB در سطح هر سند سازگاری محلی و کنترل همزمانی مبتنی بر MVCC ارائه می دهد، اما در معماری توزیع شده بر سازگاری نهایی تکیه دارد. تکثیر افزایشی اجازه می دهد پایگاه های داده مستقل تغییرات را در زمان مناسب با یکدیگر همگام کنند. در صورت تغییر همزمان یک سند در چند محل، CouchDB تعارض را تشخیص می دهد و نسخه های مربوط را حفظ می کند؛ با این حال، منطق حل تعارض نهایی معمولا باید متناسب با نیاز برنامه طراحی شود. این مدل برای کار در حالت آفلاین و همگام سازی دستگاه ها مناسب است، اما برای تراکنش های مالی چندسندی به طراحی دقیق تری نیاز دارد.

تکثیر، دسترس پذیری و کار در حالت آفلاین

DynamoDB با Global Tables امکان تکثیر چند منطقه ای و چند فعال را در AWS فراهم می کند. این قابلیت برای برنامه هایی مناسب است که کاربران در مناطق مختلف دارند و به دسترسی محلی، تحمل خطا و ادامه فعالیت در زمان اختلال منطقه ای نیازمند هستند. DynamoDB Streams نیز تغییرات سطح آیتم را تقریبا در زمان واقعی ثبت می کند و برای معماری های رویدادمحور و اتصال به سرویس هایی مانند Lambda کاربرد دارد.

قابلیت شاخص CouchDB، تکثیر دوطرفه و افزایشی میان پایگاه های داده است. این ویژگی به برنامه اجازه می دهد بخشی از داده را روی لپ تاپ، موبایل، شعبه یا سرور محلی نگه دارد و بعدا تغییرات را همگام کند. به همین دلیل CouchDB برای سامانه های آفلاین، میدانی، چند شعبه ای و برنامه هایی که اتصال شبکه پایدار ندارند، گزینه جذابی است. مستندات سازگاری و تکثیر CouchDB این معماری را بر پایه دسترس پذیری، تحمل قطعی شبکه و سازگاری نهایی شرح می دهد.

مقایسه هزینه و مدیریت زیرساخت

DynamoDB هزینه را بر اساس ذخیره سازی، خواندن، نوشتن و قابلیت های انتخابی دریافت می کند و در دو حالت On-Demand و Provisioned ارائه می شود. مزیت اصلی آن حذف هزینه زمانی و نیروی انسانی مربوط به نصب، وصله امنیتی، نگهداری سرور، تهیه نسخه پشتیبان و مدیریت دسترس پذیری است. در ایران باید هزینه ارزی، محدودیت پرداخت بین المللی، انتخاب منطقه AWS، تاخیر شبکه و هزینه انتقال داده در برآورد نهایی لحاظ شود؛ بنابراین ارزان بودن یا گران بودن DynamoDB بدون بررسی الگوی مصرف قابل تعیین نیست. اطلاعات مدل قیمت گذاری در صفحه رسمی قیمت DynamoDB قرار دارد.

CouchDB نرم افزار متن باز است و در صورت اجرای خودمیزبان، هزینه مجوز ندارد، اما هزینه سرور، دیسک، پشتیبان گیری، مانیتورینگ، امنیت، ارتقا و نیروی متخصص باید محاسبه شود. برای یک پروژه کوچک با بار ثابت، اجرای CouchDB روی زیرساخت داخلی یا سرور ابری می تواند کنترل و پیش بینی پذیری بیشتری ایجاد کند. در پروژه های بزرگ، هزینه عملیات و پیچیدگی کلاستر ممکن است مزیت نبود هزینه مجوز را کاهش دهد.

امنیت، اکوسیستم و تجربه توسعه

DynamoDB با سرویس های AWS مانند IAM، CloudWatch، Lambda، S3، Kinesis و API Gateway یکپارچه می شود و رمزنگاری داده در حالت سکون به صورت پیش فرض ارائه می شود. این یکپارچگی برای تیم هایی که از اکوسیستم AWS استفاده می کنند ارزشمند است، اما وابستگی به یک ارائه دهنده ابری و نیاز به یادگیری الگوهای اختصاصی AWS از ملاحظات مهم به شمار می رود.

CouchDB از طریق HTTP و JSON برای بسیاری از زبان ها و فریم ورک ها قابل دسترسی است و پنل مدیریتی Fauxton، Mango، نماها و قابلیت اعتبارسنجی سند را ارائه می دهد. متن باز بودن آن امکان اجرای داخلی، تغییر معماری و انتقال میان میزبان ها را ساده تر می کند، اما پیاده سازی سیاست های امنیتی، پشتیبان گیری و دسترس پذیری به عهده مدیر سیستم یا ارائه دهنده سرویس است.

انتخاب بهتر برای سناریوهای مختلف

DynamoDB انتخاب مناسب تری برای محصولی است که رشد سریع، ترافیک متغیر، پاسخ دهی پایدار، تراکنش های محدود اما مهم، اتصال عمیق به AWS و کمترین درگیری با زیرساخت را می خواهد. در مقابل، CouchDB برای داده های سندی با ساختار متغیر، برنامه های آفلاین، همگام سازی دوطرفه، استقرار داخل سازمان و پروژه هایی که از قفل شدن به یک ابر عمومی پرهیز می کنند، تناسب بیشتری دارد.

برای یک فروشگاه اینترنتی بزرگ با گردش سفارش بالا، DynamoDB معمولا انتخاب عملیاتی کم دردسرتری است؛ برای اپلیکیشن میدانی که باید بدون اینترنت کار کند و بعدا داده را همگام سازد، CouchDB مزیت معماری روشن تری دارد. هیچ کدام جایگزین عمومی و قطعی دیگری نیستند و نتیجه نهایی باید بر اساس الگوی خواندن و نوشتن، اندازه اسناد، نیاز به تراکنش، مدل استقرار و بودجه واقعی تعیین شود.

جمع بندی نهایی

DynamoDB برای سازمان ها و تیم هایی ساخته شده است که پایگاه داده مقیاس پذیر، کم دردسر و یکپارچه با AWS می خواهند. CouchDB برای توسعه دهندگانی مناسب است که انعطاف سندی، کنترل زیرساخت و تکثیر بین دستگاه ها را در اولویت قرار می دهند. برای بیشتر سامانه های پرترافیک ابری، DynamoDB انتخاب عملیاتی قدرتمندتری است؛ برای پروژه های آفلاین، خودمیزبان و مبتنی بر همگام سازی، CouchDB ارزش بیشتری ایجاد می کند.