ما المقصود بتخزين قاعدة البيانات؟

تُخزّن البيانات في قاعدة البيانات لاستخدامها لاحقًا في التحليل والاسترجاع. تتوفر خيارات متعددة لتخزين قواعد البيانات، ولكل منها توازن مختلف بين التحكم والمرونة. يتناول هذا الدليل نماذج التخزين المتوفرة عبر AWS ويزوّدك بإرشادات تساعدك في اختيار النموذج الأمثل وفقًا لحالة الاستخدام لديك.

يجب تخزين جميع البيانات الرقمية على جهاز فعلي في مكان ما، مثل ذاكرة RAM أو الذاكرة المؤقتة (الكاش) أو السجلات، أو على أقراص الحالة الصلبة (SSD) أو الأقراص الصلبة (HDD)، أو على التخزين المتصل بالشبكة (NAS) وشبكات منطقة التخزين (SAN)، أو على أنواع أخرى من وحدات التخزين الفعلية. يُبنى تخزين البيانات في السحابة على أجهزة فعلية، وتُدار طبقات التخزين المنطقية عبر تقنيات المحاكاة الافتراضية التي تعمل فوق هذه الأجهزة.

تحتاج غالبية بيانات المؤسسات إلى التخزين في قواعد بيانات لتكون قابلة للاستخدام. يُعد نظام إدارة قواعد البيانات بمثابة طبقة برمجية تتحكم في البيانات المخزنة. تُمكنك هذه الطبقة البرمجية من إجراء مهام متعددة مثل إنشاء قواعد البيانات، واستعلام وتحليل البيانات، بالإضافة إلى التحديث والحذف. من الممكن أن يتم تخزين برمجيات قاعدة البيانات على أجهزة مختلفة عن تلك التي تحتوي على البيانات.

تعتمد قواعد البيانات العلائقية على تخزين البيانات في جداول تحتوي على صفوف وأعمدة، بحيث يرمز كل صف إلى سجل، ويُعد كل عمود سمة من سمات هذا السجل. تحتوي بنية الجدول في قاعدة البيانات على سجلات مترابطة ومتشابهة تُستخدم بشكل متكرر، مثل معلومات العملاء أو عمليات الشراء. يمكن لكل جدول أن يرتبط بجدول آخر في علاقة معيّنة، مثل أن يكون سجل الشراء مرتبطًا بالعميل المخصص له.

تتولى برمجيات قواعد البيانات العلائقية إدارة الارتباطات بين الجداول باستخدام المفاتيح الأساسية والمفاتيح الخارجية. تمكّن المستخدم من إجراء عمليات مثل الإنشاء، القراءة، التحديث، الحذف، والتخزين، بالإضافة إلى استعلام البيانات داخل الجداول باستخدام SQL.

تختلف طريقة تخزين قواعد البيانات العلائقية وبياناتها المُنظمة حسب نظام إدارة قواعد البيانات العلائقية (RDBMS) المستخدم، إذ أن لكل برنامج آلية خاصة في التعامل مع تخزين البيانات. تشمل الأمثلة SQL Server وMySQL وPostgreSQL وOracle وMariaDB.

تخزين قاعدة البيانات الارتباطية المُدارة

تقدم AWS خدمات تخزين مُدارة لأنظمة قواعد البيانات العلائقية وأنظمة التشغيل الخاصة بها لمجموعة متنوعة من أنظمة إدارة قواعد البيانات العلائقية. من أبرز فوائد اعتماد خدمة مُدارة هو تقليل الجهد والوقت في إدارة وصيانة البنية التحتية، بالإضافة إلى تحسين مستوى الأمان.

Amazon Relational Database Service

تُوفّر Amazon Relational Database Service ‏(RDS) حلاً مُدارًا لأنظمة قواعد البيانات مثل PostgreSQL وMySQL وMariaDB وSQL Server وOracle وDb2. تقوم Amazon RDS بإدارة العديد من المهام المتعلقة بقواعد البيانات مثل الإعداد، التحديث، النسخ الاحتياطي، الاسترداد، كشف الأعطال، والإصلاح، مع سهولة في الإعداد والنشر.

فيما يخص التخزين، توفر Amazon RDS ثلاثة أنواع مختلفة من وحدات تخزين Amazon Elastic Block Store ‏(Amazon EBS) الأساسية.

• تخزين عام يعتمد على أقراص SSD، ومناسب لغالبية أعباء عمل قواعد البيانات.
• تخزين مدعوم بأقراص SSD مع أداء عالٍ من خلال توفير معدل إدخال/إخراج مُخصص (IOPS) و 
• تخزين بيانات مغناطيسي لضمان التوافق مع الإصدارات السابقة.

Amazon Aurora

Amazon Aurora هي خدمة مُدارة مبنية على السحابة وتدعم قواعد البيانات العلائقية مثل PostgreSQL وMySQL وDSQL. صُممت Aurora للاستفادة الكاملة من إمكانات البنية السحابية مثل التجميع والتوزيع، مما يتيح أداءً محسنًا وتوافرًا عاليًا ومقاومة للأعطال مقارنة بخدمات RDBMS السحابية التقليدية.

تُخزّن بيانات Amazon Aurora في وحدة تخزين مجموعة، وهي وحدة افتراضية مخصصة مدعومة بأقراص SSD، وتُنسخ هذه البيانات في ثلاث مناطق توافر مختلفة داخل نفس منطقة AWS لتحقيق أعلى مستوى من سلامة البيانات وتكرارها. توفر Amazon Aurora DSQL إمكانية التكرار عبر عدة مناطق للمحافظة على إمكانية الوصول إلى البيانات في حال تعذر الوصول إلى نقطة نهاية في منطقة معينة. لأن وحدة التخزين في Aurora هي وحدة مملوكة بشكل خاص، فهي تتيح إعدادات مخصصة وقابلية توسّع تلقائي شاملة، وتُدار بالكامل من AWS، مما يُغني المستخدم عن إجراء أي تخصيص يدوي للتخزين.

تخزين قواعد البيانات العلائقية المُدار ذاتيًا

تتضمن إدارة أنظمة RDBMS والتخزين المُدارة ذاتيًا على AWS مهام الإدارة التقليدية للنظام وإدارة قواعد البيانات. عوضًا عن إجراء هذه المهام على بنيتك التحتية المحلية، يتعين تنفيذها ضمن البنية التحتية السحابية.

يمكنك من خلال Amazon EC2 إعداد مثيل مخصص وتكوينه ليتوافق مع أي نظام من أنظمة إدارة قواعد البيانات العلائقية. يتضمن تشغيل وإعداد مثيلات EC2 عددًا من المهام، منها إدارة الأمان، وضبط الأداء، والمراقبة، وأعمال الصيانة. 

يمكنك استخدام Amazon EBS أو Amazon Elastic File System ‏(EFS) لتخزين مرن تمامًا، أو وحدات تخزين مؤقتة للمثيلات كخيارات للتخزين الأساسي. بحسب متطلبات قاعدة بياناتك، يمكنك تحديد وحدات تخزين صغيرة أو كبيرة.

تختلف قواعد بيانات NoSQL، أو ما يُعرف بقواعد البيانات غير العلائقية، عن نظيرتها العلائقية من حيث طريقة تخزين البيانات والوصول إليها ونمذجتها، وذلك من خلال استخدام هياكل بيانات مختلفة. توجد أنواع متعددة من قواعد البيانات غير العلائقية، وكل منها مصمم ببنية مختلفة لتلبية حالات استخدام متنوعة.

تشمل قواعد البيانات غير العلائقية: قواعد بيانات مخزن المفاتيح-القيم، وقواعد البيانات المستندية، وقواعد البيانات ذات الأعمدة العريضة، وقواعد البيانات البيانية، وقواعد البيانات الموجودة في الذاكرة، وقواعد بيانات البحث.

قواعد البيانات غير العلائقية المُدارة

توفر AWS خدمات مُدارة متخصصة تغطي جميع أنواع قواعد البيانات غير العلائقية.

• Amazon DynamoDB هي خدمة قاعدة بيانات مُدارة تجمع بين مخزن المفاتيح-القيم وقاعدة البيانات المستندية، وتعتمد في خلفيتها على تخزين موزع مخصص قائم على أقراص SSD.
• Amazon DocumentDB (المتوافقة مع MongoDB) هي خدمة مُدارة لقواعد البيانات المستندية تدعم تنسيق JSON الأصلي، وتعتمد على تخزين موزع ومخصص باستخدام أقراص SSD.
• Amazon Keyspaces (الخاصة بـ Apache Cassandra) هي خدمة قاعدة بيانات مُدارة متوافقة مع Apache Cassandra من نوع الأعمدة العريضة، وتعتمد على تخزين موزع مخصص يعمل بأقراص SSD.
• Amazon Neptune هي خدمة قاعدة بيانات بيانية مُدارة، وتعتمد على تخزين موزع مخصص يعمل بأقراص SSD.  
• Amazon MemoryDB هي خدمة قاعدة بيانات في الذاكرة متوافقة مع Valkey وRedis OSS، وتستند إلى تخزين مخصص وموزع يعمل بأقراص SSD. 
• Amazon ElastiCache هي خدمة تخزين مؤقت في الذاكرة تدعم Valkey وRedis وMemcached، وتستخدم ذاكرة RAM وتخزين EBS كوسائط خلفية للبيانات.  

جميع الخدمات Amazon DynamoDB وAmazon DocumentDB وAmazon Keyspaces وAmazon Neptune وAmazon MemoryDB تعتمد على أنواع تخزين خاصة ومخصصة مدعومة بأقراص SSD.

بالرغم من استخدام Amazon ElastiCache لتخزين EBS، إلا أنها لا تتيح خيارات تخزين مبنية على السعة، ولا توفر وصولًا مباشرًا للمستخدمين إلى تخزين الملفات على مستوى العناصر. ElastiCache تمثل نوعًا من قواعد البيانات غير العلائقية التي تعتمد على التخزين المؤقت.

قواعد البيانات غير العلائقية المُدارة ذاتيًا

تعتمد عملية إعداد وتخزين قواعد البيانات غير العلائقية على AWS على نمط البنية التحتية ذاته المستخدم في قواعد البيانات العلائقية. 

من خلال مثيلات EC2، يمكنك تشغيل مختلف أنواع قواعد بيانات NoSQL مثل MongoDB وRedis وHBase. تُخزَّن البيانات في الخلفية على Amazon EBS أو Amazon Elastic File System ‏(EFS) لتوفير تخزين مرن، أو على وحدات التخزين المؤقتة للمثيلات، وذلك بناءً على متطلباتك.

ليست كل بيانات المؤسسات قابلة للتخزين بشكل مثالي في قواعد البيانات العلائقية أو غير العلائقية، حيث إن تحليلات البيانات الحديثة تستطيع غالبًا استيعاب أنواع أخرى من البيانات شبه المهيكلة أو غير المهيكلة. 

فمثلًا، بإمكانك تخزين البيانات شبه المهيكلة ضمن ملفات Apache Avro على Amazon S3 وتحليلها بصيغتها الأصلية دون الحاجة لإعادة تشكيلها لتتوافق مع قاعدة بيانات. يمكن الاعتماد على S3 كحل تخزين مرن لجميع أنواع البيانات.

يحدد اختيارك بين خدمة قواعد بيانات مُدارة أو مُدارة ذاتيًا نطاق خياراتك في ما يخص تخزين البيانات.

تحكم كامل في البيئة

لكي تحصل المؤسسات على تحكم شامل في بيئة قواعد بياناتها، يتعين عليها اختيار حلول قواعد البيانات المُدارة ذاتيًا عبر AWS. بإمكانك تشغيل قواعد بيانات علائقية وغير علائقية باستخدام حلول تخزين وقواعد بيانات مُدارة ذاتيًا. من خلال حل EC2 المُدار ذاتيًا، يمكنك التفاعل مباشرةً مع البيانات المخزنة في نظام الملفات، سواء أكانت موجودة في EBS أو EFS أو في وحدات التخزين المؤقتة للمثيلات.

انخفاض النفقات العامة

رغم أن الخدمات المُدارة لا تتيح تخصيصًا كبيرًا لمكان وطريقة تخزين البيانات، فإنها تقلل بشكل ملحوظ من الأعباء التشغيلية المرتبطة بإدارة البنية التحتية. تسعى المؤسسات عادة إلى الترحيل نحو السحابة بهدف الوصول إلى الخدمات المُدارة، وبالتالي تخفيف عبء إدارة وصيانة البنية التحتية. 

رغم ذلك، توجد سيناريوهات تحتاج فيها المؤسسات إلى الوصول إلى بيانات قواعد البيانات على مستوى الملفات. على سبيل المثال، قد يكون هناك تطبيق يعتمد على الوصول المباشر إلى ملف بيانات، أو تحتاج الأنظمة المنفصلة عن الشبكة إلى هذا الإعداد، أو تتطلب متطلبات الامتثال الحفاظ على سلامة البيانات عبر وصول على مستوى الملفات.

يتوقف القرار بين استخدام خدمة قاعدة بيانات مُدارة أو إعداد ذاتي على طبيعة استخدام كل قاعدة بيانات على حدة. إن تحليل كل قاعدة بيانات داخل المؤسسة بدقة، بما يشمل إعدادها الحالي واحتياجاتها الخاصة، يساهم في توجيه قراراتك بشكل أكثر دقة. 

لا بد أن يتضمن حلك نظامًا للنسخ الاحتياطي يُراعي متطلبات تكرار البيانات لضمان استمرارية العمل عند حدوث أي فشل في النظام.

يُعد تخزين قواعد البيانات على AWS أكثر بساطة إذا تم اختيار خدمات قواعد البيانات المُدارة. من خلال الخدمات المُدارة، يتم التعامل مع التخزين بكفاءة دون الحاجة إلى تدخل إضافي من مسؤولي النظام في إعداد البيانات. عندما تستخدم الخدمات المُدارة، فإن AWS تتولى إدارة التخزين بالكامل دون الحاجة إلى أي تدخل يدوي من جانبك.

عند اعتماد نهج الإدارة الذاتية لقواعد البيانات على AWS، يمكنك التحكم في الطريقة التي تريد بها تخزين البيانات. من خلال اتباع نهج الإدارة الذاتية، يصبح بإمكانك الوصول إلى البيانات وسحبها مباشرة من التخزين الفعلي.

سواء أكنت تُجري ترحيلًا لـ MySQL أو تنشئ مخزنًا جديدًا يعتمد على المفاتيح والقيم، فلا تتردد في استكشاف جميع خيارات قواعد البيانات على AWS. 

بادر بإنشاء حساب مجاني على AWS وابدأ رحلتك نحو بناء بنية تحتية حديثة لقواعد البيانات تُناسب احتياجاتك.