Qu'est-ce qu'une base de données NoSQL et quand devriez-vous l'utiliser ?

Les bases de données SQL et NoSQL ont chacune leurs propres caractéristiques et cas d'utilisation. Comprendre leurs structures respectives, leur évolutivité et leur champ d'application peut vous aider à mieux choisir une solution de base de données adaptée à vos besoins spécifiques.

Il existe deux principaux types de bases de données utilisées pour stocker des informations numériques : SQL (bases de données relationnelles) et NoSQL (bases de données non relationnelles). Bien que les deux méthodes puissent stocker efficacement des données, elles diffèrent en termes d'architecture, d'évolutivité, de traitement des relations entre les données, de langage de requête et de scénarios pris en charge.

Dans cet article, nous explorerons chaque type de base de données, leurs similitudes et leurs différences, et comment choisir le meilleur type de base de données pour votre application de données spécifique.

Qu’est-ce que SQL ?

Le langage de requête structuré (SQL) est un langage de programmation qui permet aux utilisateurs techniques et non techniques d'interroger, de manipuler et de modifier des données dans des bases de données relationnelles.

Les bases de données SQL organisent les données dans un format tabulaire, où les données sont présentées en lignes et en colonnes et suivent un modèle relationnel. Ce modèle fonctionne mieux avec des données clairement structurées et bien définies, telles que des noms et des quantités, où il existe des relations connues entre différentes entités. Dans les bases de données SQL, les tables sont reliées par des « clés étrangères », qui établissent des relations entre différentes tables et champs, par exemple entre les clients et les commandes ou entre les employés et les services.

Les bases de données SQL prennent en charge l'évolutivité verticale, ce qui signifie que leur puissance de traitement peut être augmentée en ajoutant davantage de ressources de stockage, telles que de la RAM ou des SSD. Bien que dans certains cas, cela puisse limiter l'expansion des bases de données SQL aux ressources physiques du serveur, le développement du cloud computing et d'autres technologies a fourni aux bases de données SQL une plus grande évolutivité.

Qu’est-ce que NoSQL ?

Les bases de données NoSQL sont des bases de données non relationnelles qui stockent les données d'une manière différente des relations entre tables utilisées dans les bases de données SQL. Les bases de données SQL sont les mieux adaptées au traitement des données structurées, tandis que les bases de données NoSQL conviennent aux données structurées, semi-structurées et non structurées. Par conséquent, les bases de données NoSQL ne suivent pas un schéma fixe, mais utilisent plutôt une structure plus flexible pour s'adapter à différents types de données. De plus, les bases de données NoSQL n'utilisent pas le langage SQL pour effectuer des requêtes, mais utilisent plutôt d'autres langages de requête (certains n'ont même pas de langage de requête dédié). Les bases de données NoSQL prennent en charge l'évolutivité horizontale, ce qui signifie qu'elles peuvent gérer des charges de travail plus importantes en ajoutant des nœuds dans le cluster.

Les bases de données non relationnelles NoSQL sont bien adaptées au traitement de données non structurées et présentent généralement les caractéristiques suivantes :

• Les bases de données NoSQL sont sans schéma, ce qui signifie qu'elles n'ont pas de modèle de données fixe.
• Les bases de données NoSQL prennent en charge les schémas dynamiques pour les données non structurées, ce qui facilite et accélère l'intégration des données dans certains types d'applications.
• NoSQL utilise un modèle de données non tabulaire qui peut être orienté document, valeur-clé ou basé sur un graphique. Certaines bases de données NoSQL courantes incluent MongoDB, Cassandra, HBase, Redis, Neo4j et CouchDB.

Les bases de données NoSQL sont capables de relever les défis d'évolutivité et de flexibilité rencontrés dans les applications modernes, en particulier lorsqu'elles traitent de grandes quantités de données évoluant rapidement. Ces exigences existent dans un large éventail d'industries verticales et de domaines d'application, tels que l'Internet des objets, l'analyse des utilisateurs, les services de personnalisation, la technologie publicitaire, le commerce électronique, les jeux et les réseaux sociaux.

Principales différences entre NoSQL et SQL

À un niveau élevé, les bases de données NoSQL et SQL ont beaucoup en commun.

Ils prennent tous en charge le stockage et la requête de données et fournissent les fonctions de récupération, de mise à jour et de suppression des données stockées. Cependant, sous la surface, il existe des différences significatives qui ont un impact sur les performances, l'évolutivité et la flexibilité des bases de données NoSQL par rapport aux bases de données SQL.

Voici quelques-unes des principales différences entre les bases de données SQL et NoSQL :

Structure

Les bases de données SQL sont basées sur une structure de tables, tandis que les bases de données NoSQL peuvent être basées sur des documents, des valeurs-clés ou des graphiques. Dans les bases de données NoSQL, les documents peuvent contenir des paires clé-valeur et peuvent être triés et imbriqués.

Évolutivité

Les bases de données SQL sont généralement mises à l'échelle verticalement en ajoutant des ressources sur un seul serveur, et les utilisateurs doivent ajouter du matériel physique pour augmenter la capacité de stockage. Bien que les options de stockage dans le cloud puissent être utilisées, le coût des bases de données SQL peut être élevé pour les entreprises lorsqu'elles traitent de grandes quantités de données.

En revanche, les bases de données NoSQL offrent la possibilité d'évoluer horizontalement, ce qui signifie que la capacité de traitement des données peut être augmentée en ajoutant simplement plus de serveurs. Par conséquent, les bases de données NoSQL sont plus adaptées aux infrastructures distribuées modernes basées sur le cloud.

Syntaxe

Les bases de données SQL utilisent le langage de requête structuré (SQL). Les bases de données NoSQL utilisent les formats JSON (JavaScript Object Notation), XML, YAML ou binaires pour faciliter le traitement des données non structurées. SQL a un schéma défini fixe, tandis que les bases de données NoSQL sont plus flexibles.

Soutien

SQL est un langage standard populaire largement pris en charge par de nombreux systèmes de bases de données différents. En revanche, les bases de données NoSQL ont différents niveaux de prise en charge selon les systèmes.

En termes de support, vous constaterez généralement que les bases de données SQL offrent plus d'aide que les bases de données NoSQL. En effet, SQL, en tant que technologie plus mature, dispose d'une communauté d'utilisateurs et de développeurs plus large avec davantage de ressources de support. NoSQL, en revanche, est relativement nouveau et peut être moins utile dans les forums ou les communautés. Si vous rencontrez des problèmes en cours de route, les options d'assistance peuvent être limitées.

Avantages et inconvénients de SQL

SQL est un langage largement utilisé pour interroger des bases de données et transférer des données structurées entre des applications traditionnelles. C'est un langage puissant qui peut accomplir de nombreuses tâches liées aux données, mais il présente également certaines limites.

Avantages de SQL :

• SQL est un langage de requête largement utilisé et reconnu que la plupart des développeurs connaissent.

• SQL est bien adapté aux opérations d'agrégation simples sur de grands ensembles de données, telles que le calcul de moyennes.

• Lorsque l'entrée et la sortie sont des bases de données relationnelles, SQL fonctionne bien dans la configuration de tâches ETL (extraction, transformation, chargement) simples.

• SQL est bien documenté et a une courbe d'apprentissage relativement plate, ce qui le rend facile à maîtriser.

Inconvénients de SQL :

• Lorsque vous traitez de grands ensembles de données, les performances SQL peuvent se dégrader, en particulier lors de l'exécution de plusieurs passages sur les données et d'opérations de jointure complexes.

• Les messages d'erreur SQL ne sont souvent pas intuitifs, ce qui rend le processus de débogage compliqué.

• Par rapport aux langages de programmation tels que Python ou R, la syntaxe SQL est plus détaillée, ce qui rend plus difficile l'écriture de scripts ou de fonctions de transformation complexes.

Avantages et inconvénients de NoSQL

Un avantage majeur de NoSQL est qu'il n'est pas nécessaire de prédéfinir une structure de base de données fixe (ou un schéma). Cela signifie que vous pouvez facilement ajouter de nouvelles colonnes sans vous soucier des complications liées à la modification de tables de données à grande échelle dans les bases de données relationnelles traditionnelles. De plus, si votre application ne s'appuie pas sur SQL pour les requêtes, vous pouvez éviter la surcharge liée à l'analyse et à la compilation SQL. Cela peut apporter des améliorations significatives des performances lors du traitement de quantités massives de données.

Cependant, la technologie NoSQL est encore immature par rapport aux bases de données SQL. Voici les avantages et les inconvénients de NoSQL.

Avantages NoSQL :

• Conception de schéma flexible : pas besoin de prédéfinir la structure des tables, réponse flexible aux changements de la demande.
• Prise en charge de l'architecture distribuée : facile à étendre sur des plates-formes distribuées à grande échelle.
• Faible coût : NoSQL permet généralement de mieux contrôler les coûts en termes d'infrastructure.
• Haute disponibilité et débit élevé : capable de gérer un grand nombre de requêtes simultanées et de fournir une plus grande disponibilité du système.

Inconvénients du NoSQL :

• La technologie n'est pas encore totalement mature : gestion et maintenance complexes, manque d'écosystème SQL mature.
• Capacités de requête limitées : dans les scénarios de requêtes complexes, les capacités de requête de NoSQL sont plus faibles que celles de SQL.
• Problèmes de cohérence et de performances : dans certains scénarios complexes, la cohérence et les performances des données peuvent ne pas être idéales.

Quand utiliser : SQL vs NoSQL

Choisir quand utiliser NoSQL ou SQL est crucial car ils diffèrent par la structure des données, les fonctionnalités et les scénarios d'application. Si votre application repose sur des relations entre des tables de données, les bases de données relationnelles SQL sont idéales, notamment lorsqu'il faut garantir la cohérence des données. Cependant, les bases de données relationnelles ne sont pas toujours la meilleure solution en matière de flexibilité et d'évolutivité.

Les bases de données NoSQL n'utilisent pas de tables structurées traditionnelles, mais utilisent plutôt une architecture plus flexible pour stocker des données non structurées, ce qui les rend plus adaptées aux projets qui doivent évoluer. D'un autre côté, cela signifie également que le contrôle sur la cohérence et les relations des données est relativement faible.

Voici quelques scénarios courants dans lesquels NoSQL est adapté :

• Exigences de performances élevées, en particulier les performances de lecture : les systèmes NoSQL distribués comme Cassandra et Riak améliorent les performances de lecture en ajoutant davantage de périphériques. De plus, de nombreuses bases de données NoSQL peuvent répliquer automatiquement les données entre les nœuds pour garantir que les copies de données sont disponibles à tout moment, améliorant ainsi l'efficacité de la lecture.
• Exigences de haute disponibilité : les systèmes NoSQL atteignent généralement une haute disponibilité en répliquant les données sur les nœuds. Même si un nœud tombe en panne, les données sont toujours accessibles depuis d'autres nœuds, garantissant ainsi le fonctionnement normal de l'application. De plus, les nœuds d'un cluster NoSQL peuvent être augmentés ou diminués de manière flexible sans affecter la disponibilité globale du système.

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