什么是NoSQL
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大家有沒有聽說過“NoSQL”呢?近年，這個(gè)詞極受關(guān)注?？吹健癗oSQL”這個(gè)詞，大家可能會誤以為是“No!SQL”的縮寫，并深感憤怒：“SQL怎么會沒有必要了呢?”但實(shí)際上，它是“Not Only SQL”的縮寫。它的意義是：適用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的時(shí)候就使用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，不適用的時(shí)候也沒有必要非使用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫不可，可以考慮使用更加合適的數(shù)據(jù)存儲。
為彌補(bǔ)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的不足，各種各樣的NoSQL數(shù)據(jù)庫應(yīng)運(yùn)而生。
為了更好地了解本書所介紹的NoSQL數(shù)據(jù)庫，對關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的理解是必不可少的。那么，就讓我們先來看一看關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的歷史、分類和特征吧。
關(guān)系型數(shù)據(jù)庫簡史
1969年，埃德加?6?1弗蘭克?6?1科德(Edgar Frank Codd)發(fā)表了劃時(shí)代的論文，首次提出了關(guān)系數(shù)據(jù)模型的概念。但可惜的是，刊登論文的《IBM Research Report》只是IBM公司的內(nèi)部刊物，因此論文反響平平。1970年，他再次在刊物《Communication of the ACM》上發(fā)表了題為“A Relational Model of Data for Large Shared Data banks”(大型共享數(shù)據(jù)庫的關(guān)系模型)的論文，終于引起了大家的關(guān)注。
科德所提出的關(guān)系數(shù)據(jù)模型的概念成為了現(xiàn)今關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)。當(dāng)時(shí)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫由于硬件性能低劣、處理速度過慢而遲遲沒有得到實(shí)際應(yīng)用。但之后隨著硬件性能的提升，加之使用簡單、性能優(yōu)越等優(yōu)點(diǎn)，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫得到了廣泛的應(yīng)用。
通用性及高性能
雖然本書是講解NoSQL數(shù)據(jù)庫的，但有一個(gè)重要的大前提，請大家一定不要誤解。這個(gè)大前提就是“關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的性能絕對不低，它具有非常好的通用性和非常高的性能”。毫無疑問，對于絕大多數(shù)的應(yīng)用來說它都是最有效的解決方案。
突出的優(yōu)勢
關(guān)系型數(shù)據(jù)庫作為應(yīng)用廣泛的通用型數(shù)據(jù)庫，它的突出優(yōu)勢主要有以下幾點(diǎn):
保持?jǐn)?shù)據(jù)的一致性(事務(wù)處理)
由于以標(biāo)準(zhǔn)化為前提，數(shù)據(jù)更新的開銷很小(相同的字段基本上都只有一處)
可以進(jìn)行JOIN等復(fù)雜查詢
存在很多實(shí)際成果和專業(yè)技術(shù)信息(成熟的技術(shù))
這其中，能夠保持?jǐn)?shù)據(jù)的一致性是關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的最大優(yōu)勢。在需要嚴(yán)格保證數(shù)據(jù)一致性和處理完整性的情況下，用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫是肯定沒有錯(cuò)的。但是有些情況不需要JOIN，對上述關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的優(yōu)點(diǎn)也沒有什么特別需要，這時(shí)似乎也就沒有必要拘泥于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫了。
關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的不足
不擅長的處理
就像之前提到的那樣，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的性能非常高。但是它畢竟是一個(gè)通用型的數(shù)據(jù)庫，并不能完全適應(yīng)所有的用途。具體來說它并不擅長以下處理：
大量數(shù)據(jù)的寫入處理
為有數(shù)據(jù)更新的表做索引或表結(jié)構(gòu)(schema)變更
字段不固定時(shí)應(yīng)用
對簡單查詢需要快速返回結(jié)果的處理
。。。。。。
NoSQL數(shù)據(jù)庫
為了彌補(bǔ)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的不足(特別是最近幾年)，NoSQL數(shù)據(jù)庫出現(xiàn)了。關(guān)系型數(shù)據(jù)庫應(yīng)用廣泛，能進(jìn)行事務(wù)處理和JOIN等復(fù)雜處理。相對地，NoSQL數(shù)據(jù)庫只應(yīng)用在特定領(lǐng)域，基本上不進(jìn)行復(fù)雜的處理，但它恰恰彌補(bǔ)了之前所列舉的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的不足之處。
易于數(shù)據(jù)的分散
如前所述，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫并不擅長大量數(shù)據(jù)的寫入處理。原本關(guān)系型數(shù)據(jù)庫就是以JOIN為前提的，就是說，各個(gè)數(shù)據(jù)之間存在關(guān)聯(lián)是關(guān)系型數(shù)據(jù)庫得名的主要原因。為了進(jìn)行JOIN處理，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫不得不把數(shù)據(jù)存儲在同一個(gè)服務(wù)器內(nèi)，這不利于數(shù)據(jù)的分散。相反，NoSQL數(shù)據(jù)庫原本就不支持JOIN處理，各個(gè)數(shù)據(jù)都是獨(dú)立設(shè)計(jì)的，很容易把數(shù)據(jù)分散到多個(gè)服務(wù)器上。由于數(shù)據(jù)被分散到了多個(gè)服務(wù)器上，減少了每個(gè)服務(wù)器上的數(shù)據(jù)量，即使要進(jìn)行大量數(shù)據(jù)的寫入操作，處理起來也更加容易。同理，數(shù)據(jù)的讀入操作當(dāng)然也同樣容易。
提升性能和增大規(guī)模
下面說一點(diǎn)題外話，如果想要使服務(wù)器能夠輕松地處理更大量的數(shù)據(jù)，那么只有兩個(gè)選擇：一是提升性能，二是增大規(guī)模。下面我們來整理一下這兩者的不同。
首先，提升性能指的就是通過提升現(xiàn)行服務(wù)器自身的性能來提高處理能力。這是非常簡單的方法，程序方面也不需要進(jìn)行變更，但需要一些費(fèi)用。若要購買性能翻倍的服務(wù)器，需要花費(fèi)的資金往往不只是原來的2倍，可能需要多達(dá)5到10倍。這種方法雖然簡單，但是成本較高。
另一方面，增大規(guī)模指的是使用多臺廉價(jià)的服務(wù)器來提高處理能力。它需要對程序進(jìn)行變更，但由于使用廉價(jià)的服務(wù)器，可以控制成本。另外，以后只要依葫蘆畫瓢增加廉價(jià)服務(wù)器的數(shù)量就可以了。
不對大量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的話就沒有使用的必要嗎？
NoSQL數(shù)據(jù)庫基本上來說為了“使大量數(shù)據(jù)的寫入處理更加容易(讓增加服務(wù)器數(shù)量更容易)”而設(shè)計(jì)的。但如果不是對大量數(shù)據(jù)進(jìn)行操作的話，NoSQL數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用就沒有意義嗎?
答案是否定的。的確，它在處理大量數(shù)據(jù)方面很有優(yōu)勢。但實(shí)際上NoSQL數(shù)據(jù)庫還有各種各樣的特點(diǎn)，如果能夠恰當(dāng)?shù)乩眠@些特點(diǎn)將會是非常有幫助。具體的例子將會在第2章和第3章進(jìn)行介紹，這些用途將會讓你感受到利用NoSQL的好處。
希望順暢地對數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存(Cache)處理
希望對數(shù)組類型的數(shù)據(jù)進(jìn)行高速處理
希望進(jìn)行全部保存
多樣的NoSQL數(shù)據(jù)庫
NoSQL數(shù)據(jù)庫存在著“key-value存儲”、“文檔型數(shù)據(jù)庫”、“列存儲數(shù)據(jù)庫”等各種各樣的種類，每種數(shù)據(jù)庫又包含各自的特點(diǎn)。下一節(jié)讓我們一起來了解一下NoSQL數(shù)據(jù)庫的種類和特點(diǎn)。
NoSQL數(shù)據(jù)庫是什么
NoSQL說起來簡單，但實(shí)際上到底有多少種呢?我在提筆的時(shí)候，到NoSQL的官方網(wǎng)站上確認(rèn)了一下，竟然已經(jīng)有122種了。另外官方網(wǎng)站上也介紹了本書沒有涉及到的圖形數(shù)據(jù)庫和對象數(shù)據(jù)庫等各個(gè)類別。不知不覺間，原來已經(jīng)出現(xiàn)了這么多的NoSQL數(shù)據(jù)庫啊。
本節(jié)將為大家介紹具有代表性的NoSQL數(shù)據(jù)庫。
key-value存儲
這是最常見的NoSQL數(shù)據(jù)庫，它的數(shù)據(jù)是以key-value的形式存儲的。雖然它的處理速度非?？?，但是基本上只能通過key的完全一致查詢獲取數(shù)據(jù)。根據(jù)數(shù)據(jù)的保存方式可以分為臨時(shí)性、永久性和兩者兼具三種。
臨時(shí)性
memcached屬于這種類型。所謂臨時(shí)性就是 “數(shù)據(jù)有可能丟失”的意思。memcached把所有數(shù)據(jù)都保存在內(nèi)存中，這樣保存和讀取的速度非?？?，但是當(dāng)memcached停止的時(shí)候，數(shù)據(jù)就不存在了。由于數(shù)據(jù)保存在內(nèi)存中，所以無法操作超出內(nèi)存容量的數(shù)據(jù)(舊數(shù)據(jù)會丟失)。
在內(nèi)存中保存數(shù)據(jù)
可以進(jìn)行非?？焖俚谋４婧妥x取處理
數(shù)據(jù)有可能丟失
永久性
Tokyo Tyrant、Flare、ROMA等屬于這種類型。和臨時(shí)性相反，所謂永久性就是“數(shù)據(jù)不會丟失”的意思。這里的key-value存儲不像memcached那樣在內(nèi)存中保存數(shù)據(jù)，而是把數(shù)據(jù)保存在硬盤上。與memcached在內(nèi)存中處理數(shù)據(jù)比起來，由于必然要發(fā)生對硬盤的IO操作，所以性能上還是有差距的。但數(shù)據(jù)不會丟失是它最大的優(yōu)勢。
在硬盤上保存數(shù)據(jù)
可以進(jìn)行非?？焖俚谋４婧妥x取處理(但無法與memcached相比)
數(shù)據(jù)不會丟失
兩者兼具
Redis屬于這種類型。Redis有些特殊，臨時(shí)性和永久性兼具，且集合了臨時(shí)性key-value存儲和永久性key-value存儲的優(yōu)點(diǎn)。Redis首先把數(shù)據(jù)保存到內(nèi)存中，在滿足特定條件(默認(rèn)是15分鐘一次以上，5分鐘內(nèi)10個(gè)以上，1分鐘內(nèi)10000個(gè)以上的key發(fā)生變更)的時(shí)候?qū)?shù)據(jù)寫入到硬盤中。這樣既確保了內(nèi)存中數(shù)據(jù)的處理速度，又可以通過寫入硬盤來保證數(shù)據(jù)的永久性。這種類型的數(shù)據(jù)庫特別適合于處理數(shù)組類型的數(shù)據(jù)。
同時(shí)在內(nèi)存和硬盤上保存數(shù)據(jù)
可以進(jìn)行非常快速的保存和讀取處理
保存在硬盤上的數(shù)據(jù)不會消失(可以恢復(fù))
適合于處理數(shù)組類型的數(shù)據(jù)
面向文檔的數(shù)據(jù)庫
MongoDB、CouchDB屬于這種類型。它們屬于NoSQL數(shù)據(jù)庫，但與key-value存儲相異。
不定義表結(jié)構(gòu)
面向文檔的數(shù)據(jù)庫具有以下特征：即使不定義表結(jié)構(gòu)，也可以像定義了表結(jié)構(gòu)一樣使用。關(guān)系型數(shù)據(jù)庫在變更表結(jié)構(gòu)時(shí)比較費(fèi)事，而且為了保持一致性還需修改程序。然而NoSQL數(shù)據(jù)庫則可省去這些麻煩(通常程序都是正確的)，確實(shí)是方便快捷。
可以使用復(fù)雜的查詢條件
跟key-value存儲不同的是，面向文檔的數(shù)據(jù)庫可以通過復(fù)雜的查詢條件來獲取數(shù)據(jù)。雖然不具備事務(wù)處理和JOIN這些關(guān)系型數(shù)據(jù)庫所具有的處理能力，但除此以外的其他處理基本上都能實(shí)現(xiàn)。這是非常容易使用的NoSQL數(shù)據(jù)庫。
不需要定義表結(jié)構(gòu)
可以利用復(fù)雜的查詢條件
面向列的數(shù)據(jù)庫
Cassandra、Hbase、HyperTable屬于這種類型。由于近年來數(shù)據(jù)量出現(xiàn)爆發(fā)性增長，這種類型的NoSQL數(shù)據(jù)庫尤其引人注目。
面向行的數(shù)據(jù)庫和面向列的數(shù)據(jù)庫
普通的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫都是以行為單位來存儲數(shù)據(jù)的，擅長進(jìn)行以行為單位的讀入處理，比如特定條件數(shù)據(jù)的獲取。因此，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫也被稱為面向行的數(shù)據(jù)庫。相反，面向列的數(shù)據(jù)庫是以列為單位來存儲數(shù)據(jù)的，擅長以列為單位讀入數(shù)據(jù)。
高擴(kuò)展性
面向列的數(shù)據(jù)庫具有高擴(kuò)展性，即使數(shù)據(jù)增加也不會降低相應(yīng)的處理速度(特別是寫入速度)，所以它主要應(yīng)用于需要處理大量數(shù)據(jù)的情況。另外，利用面向列的數(shù)據(jù)庫的優(yōu)勢，把它作為批處理程序的存儲器來對大量數(shù)據(jù)進(jìn)行更新也是非常有用的。但由于面向列的數(shù)據(jù)庫跟現(xiàn)行數(shù)據(jù)庫存儲的思維方式有很大不同，應(yīng)用起來十分困難。
高擴(kuò)展性(特別是寫入處理)
應(yīng)用十分困難
最近，像Twitter和Facebook這樣需要對大量數(shù)據(jù)進(jìn)行更新和查詢的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)不斷增加，面向列的數(shù)據(jù)庫的優(yōu)勢對其中一些服務(wù)是非常有用的，但是由于這與本書所要介紹的內(nèi)容關(guān)系不大，就不進(jìn)行詳細(xì)介紹了。
總結(jié)：
NoSQL并不是No-SQL，而是指Not Only SQL。
NoSQL的出現(xiàn)是為了彌補(bǔ)SQL數(shù)據(jù)庫因?yàn)槭聞?wù)等機(jī)制帶來的對海量數(shù)據(jù)、高并發(fā)請求的處理的性能上的欠缺。
NoSQL不是為了替代SQL而出現(xiàn)的，它是一種替補(bǔ)方案，而不是解決方案的首選。
絕大多數(shù)的NoSQL產(chǎn)品都是基于大內(nèi)存和高性能隨機(jī)讀寫的（比如具有更高性能的固態(tài)硬盤陣列），一般的小型企業(yè)在選擇NoSQL時(shí)一定要慎重！不要為了NoSQL而NoSQL，可能會導(dǎo)致花了冤枉錢又耽擱了項(xiàng)目進(jìn)程。
NoSQL不是萬能的，但在大型項(xiàng)目中，你往往需要它！
2. 什么是NoSQL？
2.1 NoSQL 概述
NoSQL(NoSQL = Not Only SQL )，意即“不僅僅是SQL”，
泛指非關(guān)系型的數(shù)據(jù)庫。隨著互聯(lián)網(wǎng)web2.0網(wǎng)站的興起，傳統(tǒng)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫在應(yīng)付web2.0網(wǎng)站，特別是超大規(guī)模和高并發(fā)的SNS類型的web2.0純動態(tài)網(wǎng)站已經(jīng)顯得力不從心，暴露了很多難以克服的問題，而非關(guān)系型的數(shù)據(jù)庫則由于其本身的特點(diǎn)得到了非常迅速的發(fā)展。NoSQL數(shù)據(jù)庫的產(chǎn)生就是為了解決大規(guī)模數(shù)據(jù)集合多重?cái)?shù)據(jù)種類帶來的挑戰(zhàn)，尤其是大數(shù)據(jù)應(yīng)用難題，包括超大規(guī)模數(shù)據(jù)的存儲。
（例如谷歌或Facebook每天為他們的用戶收集萬億比特的數(shù)據(jù)）。這些類型的數(shù)據(jù)存儲不需要固定的模式，無需多余操作就可以橫向擴(kuò)展。
2.2 NoSQL代表
MongDB、 Redis、Memcache
3. 關(guān)系型數(shù)據(jù)庫與NoSQL的區(qū)別？
3.1 RDBMS
高度組織化結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)
結(jié)構(gòu)化查詢語言（SQL）
數(shù)據(jù)和關(guān)系都存儲在單獨(dú)的表中。
數(shù)據(jù)操縱語言，數(shù)據(jù)定義語言
嚴(yán)格的一致性
基礎(chǔ)事務(wù)
ACID
關(guān)系型數(shù)據(jù)庫遵循ACID規(guī)則
事務(wù)在英文中是transaction，和現(xiàn)實(shí)世界中的交易很類似，它有如下四個(gè)特性：
A (Atomicity) 原子性
原子性很容易理解，也就是說事務(wù)里的所有操作要么全部做完，要么都不做，事務(wù)成功的條件是事務(wù)里的所有操作都成功，只要有一個(gè)操作失敗，整個(gè)事務(wù)就失敗，需要回滾。比如銀行轉(zhuǎn)賬，從A賬戶轉(zhuǎn)100元至B賬戶，分為兩個(gè)步驟：1）從A賬戶取100元；2）存入100元至B賬戶。這兩步要么一起完成，要么一起不完成，如果只完成第一步，第二步失敗，錢會莫名其妙少了100元。
C (Consistency) 一致性
一致性也比較容易理解，也就是說數(shù)據(jù)庫要一直處于一致的狀態(tài)，事務(wù)的運(yùn)行不會改變數(shù)據(jù)庫原本的一致性約束。
I (Isolation) 獨(dú)立性
所謂的獨(dú)立性是指并發(fā)的事務(wù)之間不會互相影響，如果一個(gè)事務(wù)要訪問的數(shù)據(jù)正在被另外一個(gè)事務(wù)修改，只要另外一個(gè)事務(wù)未提交，它所訪問的數(shù)據(jù)就不受未提交事務(wù)的影響。比如現(xiàn)有有個(gè)交易是從A賬戶轉(zhuǎn)100元至B賬戶，在這個(gè)交易還未完成的情況下，如果此時(shí)B查詢自己的賬戶，是看不到新增加的100元的
D (Durability) 持久性
持久性是指一旦事務(wù)提交后，它所做的修改將會永久的保存在數(shù)據(jù)庫上，即使出現(xiàn)宕機(jī)也不會丟失。
3.2 NoSQL
代表著不僅僅是SQL
沒有聲明性查詢語言
沒有預(yù)定義的模式
鍵 - 值對存儲，列存儲，文檔存儲，圖形數(shù)據(jù)庫
最終一致性，而非ACID屬性
非結(jié)構(gòu)化和不可預(yù)知的數(shù)據(jù)
CAP定理
高性能，高可用性和可伸縮性
分布式數(shù)據(jù)庫中的CAP原理(了解)
CAP定理：
Consistency(一致性), 數(shù)據(jù)一致更新，所有數(shù)據(jù)變動都是同步的
Availability(可用性), 好的響應(yīng)性能
Partition tolerance(分區(qū)容錯(cuò)性) 可靠性
P: 系統(tǒng)中任意信息的丟失或失敗不會影響系統(tǒng)的繼續(xù)運(yùn)作。
定理：任何分布式系統(tǒng)只可同時(shí)滿足二點(diǎn)，沒法三者兼顧。
CAP理論的核心是：一個(gè)分布式系統(tǒng)不可能同時(shí)很好的滿足一致性，可用性和分區(qū)容錯(cuò)性這三個(gè)需求，
因此，根據(jù) CAP 原理將 NoSQL 數(shù)據(jù)庫分成了滿足 CA 原則、滿足 CP 原則和滿足 AP 原則三 大類：
CA - 單點(diǎn)集群，滿足一致性，可用性的系統(tǒng)，通常在可擴(kuò)展性上不太強(qiáng)大。
CP - 滿足一致性，分區(qū)容忍性的系統(tǒng)，通常性能不是特別高。
AP - 滿足可用性，分區(qū)容忍性的系統(tǒng)，通常可能對一致性要求低一些。
CAP理論就是說在分布式存儲系統(tǒng)中，最多只能實(shí)現(xiàn)上面的兩點(diǎn)。
而由于當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)硬件肯定會出現(xiàn)延遲丟包等問題，所以分區(qū)容忍性是我們必須需要實(shí)現(xiàn)的。
所以我們只能在一致性和可用性之間進(jìn)行權(quán)衡，沒有NoSQL系統(tǒng)能同時(shí)保證這三點(diǎn)。
說明：C：強(qiáng)一致性 A：高可用性 P：分布式容忍性
舉例：
CA：傳統(tǒng)Oracle數(shù)據(jù)庫
AP：大多數(shù)網(wǎng)站架構(gòu)的選擇
CP：Redis、Mongodb
注意：分布式架構(gòu)的時(shí)候必須做出取舍。
一致性和可用性之間取一個(gè)平衡。多余大多數(shù)web應(yīng)用，其實(shí)并不需要強(qiáng)一致性。
因此犧牲C換取P，這是目前分布式數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品的方向。
4. 當(dāng)下NoSQL的經(jīng)典應(yīng)用
當(dāng)下的應(yīng)用是 SQL 與 NoSQL 一起使用的。
代表項(xiàng)目：阿里巴巴商品信息的存放。
去 IOE 化。
ps：I 是指 IBM 的小型機(jī)，很貴的，好像好幾萬一臺；O 是指 Oracle 數(shù)據(jù)庫，也很貴的，好幾萬呢；M 是指 EMC 的存儲設(shè)備，也很貴的。
難點(diǎn)：
數(shù)據(jù)類型多樣性。
數(shù)據(jù)源多樣性和變化重構(gòu)。
數(shù)據(jù)源改造而服務(wù)平臺不需要大面積重構(gòu)。
舉例說明如下：
銀行A賬戶向B賬戶匯款100元，數(shù)據(jù)庫執(zhí)行如下過程
從A賬戶減少100元，然后在B賬戶增加100元，這個(gè)過程稱為一個(gè)事務(wù)
但是：
如果從A賬戶減少100元后系統(tǒng)出故障了或者出現(xiàn)了其他意外造成B賬戶沒有增加100元（這種事情相信無論是誰遇到也會很無語吧？好吧言歸正傳）這種情況稱為事務(wù)不一致，因?yàn)橐粋€(gè)事務(wù)沒有做完，所以數(shù)據(jù)庫會將整個(gè)過程回滾，你可以理解為就當(dāng)什么事也沒發(fā)生過，這種回滾機(jī)制就是事務(wù)的一種特征，目的就是為了保持?jǐn)?shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)庫的事務(wù)一致性。
NoSQL，指的是非關(guān)系型的數(shù)據(jù)庫。隨著互聯(lián)網(wǎng)web2.0網(wǎng)站的興起，傳統(tǒng)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫在應(yīng)付web2.0網(wǎng)站，特別是超大規(guī)模和高并發(fā)的
SNS類型的web2.0純動態(tài)網(wǎng)站已經(jīng)顯得力不從心，暴露了很多難以克服的問題，而非關(guān)系型的數(shù)據(jù)庫則由于其本身的特點(diǎn)得到了非常迅速的發(fā)展。
NoSQL(NoSQL
= Not Only SQL
)，意即“不僅僅是SQL”，是一項(xiàng)全新的數(shù)據(jù)庫革命性運(yùn)動，早期就有人提出，發(fā)展至2009年趨勢越發(fā)高漲。NoSQL的擁護(hù)者們提倡運(yùn)用非關(guān)系型的數(shù)
據(jù)存儲，相對于鋪天蓋地的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫運(yùn)用，這一概念無疑是一種全新的思維的注入。
從這一新興技術(shù)中選擇一款正確的NoSQL數(shù)據(jù)庫是非常具有挑戰(zhàn)性的。比一下網(wǎng)建議在選擇時(shí)考慮以下因素：
并發(fā)控制
并
發(fā)控制指的是當(dāng)多個(gè)用戶同時(shí)更新運(yùn)行時(shí)，用于保護(hù)數(shù)據(jù)庫完整性的各種技術(shù)。并發(fā)機(jī)制不正確可能導(dǎo)致臟讀、幻讀和不可重復(fù)讀等此類問題。并發(fā)控制的目的是保
證一個(gè)用戶的工作不會對另一個(gè)用戶的工作產(chǎn)生不合理的影響。在某些情況下，這些措施保證了當(dāng)用戶和其他用戶一起操作時(shí)，所得的結(jié)果和她單獨(dú)操作時(shí)的結(jié)果是
一樣的。在另一些情況下，這表示用戶的工作按預(yù)定的方式受其他用戶的影響。
封鎖
就是事務(wù)T在對某個(gè)數(shù)據(jù)對象（例如表、記錄等）操作之前，先向系統(tǒng)發(fā)出請求，對其加鎖。加鎖后事務(wù)T就對該數(shù)據(jù)對象有了一定的控制，在事務(wù)T釋放它的鎖之前，其它的事務(wù)不能更新此數(shù)據(jù)對象。
封鎖是一次只允許一個(gè)用戶讀取或修改的一種機(jī)制，是實(shí)現(xiàn)并發(fā)控制的一個(gè)非常重要的技術(shù)。
MVCC
Multi-Version Concurrency Control多版本并發(fā)控制，維持一個(gè)數(shù)據(jù)的多個(gè)版本使讀寫操作沒有沖突。MVCC優(yōu)化了數(shù)據(jù)庫并發(fā)系統(tǒng)，使系統(tǒng)在有大量并發(fā)用戶時(shí)得到最高的性能，并且可以不用關(guān)閉服務(wù)器就直接進(jìn)行熱備份。
ACID
指
數(shù)據(jù)庫事務(wù)正確執(zhí)行的四個(gè)基本要素的縮寫。包含：原子性(Atomicity）、一致性（Consistency）、隔離性（Isolation）、持久
性（Durability）。一個(gè)支持事務(wù)（Transaction）的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，必需要具有這四種特性，否則在事務(wù)過程（Transaction
processing）當(dāng)中無法保證數(shù)據(jù)的正確性，交易過程極可能達(dá)不到交易方的要求。
None
一些系統(tǒng)不提供原子性。
鏡像
數(shù)據(jù)庫鏡像是DBMS根據(jù)DBA的要求，自動把整個(gè)數(shù)據(jù)庫或其中的關(guān)鍵數(shù)據(jù)復(fù)制到另一個(gè)磁盤上，每當(dāng)主數(shù)據(jù)庫更新時(shí)，DBMS會自動把更新后的數(shù)據(jù)復(fù)制過去，即DBMS自動保證鏡像數(shù)據(jù)與主數(shù)據(jù)的一致性。
鏡像分為同步和異步。
數(shù)據(jù)存儲
指的是數(shù)據(jù)的物理特性怎樣被存儲在數(shù)據(jù)庫中。
磁盤 數(shù)據(jù)被存儲在硬盤驅(qū)動器里；
GFS或谷歌文件系統(tǒng)是一個(gè)由谷歌開發(fā)的專有的分布式文件系統(tǒng)；
Hadoop是Apache軟件框架，免費(fèi)許可下支持?jǐn)?shù)據(jù)密集型分布式應(yīng)用程序；
RAM隨機(jī)存儲器；
插件 可以添加外部插件；
Amazon S3通過Web服務(wù)接口提供存儲；
BDB：BDB
全稱是 “Berkeley DB”，它是MySQL具有事務(wù)能力的表類型，由Sleepycat
Software開發(fā)。BDB表類型提供了MySQL用戶長久期盼的功能，即事務(wù)控制能力。在任何RDBMS中，事務(wù)控制能力都是一種極其重要和寶貴的功
能。事務(wù)控制能力使得我們能夠確保一組命令確實(shí)已經(jīng)全部執(zhí)行成功，或者確保當(dāng)任何一個(gè)命令出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)所有命令的執(zhí)行結(jié)果均被退回。
實(shí)現(xiàn)語言
實(shí)現(xiàn)語言會影響數(shù)據(jù)庫的發(fā)展速度。典型的NoSQL數(shù)據(jù)庫是用低級語言如C / C + +編寫的。另一方面，那些更高層次的語言如Java，使自定義更容易。
實(shí)現(xiàn)語言有：C, C++, Erlang, Java, Python
特性
考慮下列哪一個(gè)特點(diǎn)對你的數(shù)據(jù)庫是最重要的：
持久性
可用性
一致性
分區(qū)容忍性
證書類型
下面這些許可證是一個(gè)不同的開放源碼許可的形式：
GPL：通用公共許可證
BSD：伯克利軟件分發(fā)
MPL：Mozilla公共許可證
EPL：Eclipse公共許可證
IDPL：最初的開發(fā)者的公共許可證
LGPL：較寬松通用公共許可證
存儲類型
存儲類型是NoSQL數(shù)據(jù)庫最大的不同，是決定使用哪款數(shù)據(jù)庫的一個(gè)首要指標(biāo)。
關(guān)鍵字：支持get、put和刪除操作
按列存儲：相對于傳統(tǒng)的按行存儲，數(shù)據(jù)集成容易多了
面向文件系統(tǒng)：存儲像是JSON或XML這樣的結(jié)構(gòu)化文件，很容易就能從面向?qū)ο筌浖蝎@取數(shù)據(jù)。
1 理解ACID與BASE的區(qū)別（ACID是關(guān)系型數(shù)據(jù)庫強(qiáng)一致性的四個(gè)要求，而BASE是NoSQL數(shù)據(jù)庫通常對可用性及一致性的弱要求原則，它們的意思分別是，ACID：atomicity, consistency, isolation, durability;BASE：Basically Available, Soft-state, Eventually Consistent。同時(shí)有意思的是ACID在英語里意為酸，BASE意思為堿）
2 理解持久化與非持久化的區(qū)別。這么說是因?yàn)橛械腘oSQL系統(tǒng)是純內(nèi)存存儲的。
3 你必須意識到傳統(tǒng)有關(guān)系型數(shù)據(jù)庫與NoSQL系統(tǒng)在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上的本質(zhì)區(qū)別。傳統(tǒng)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫通常是基于行的表格型存儲，而NoSQL系統(tǒng)包括了列式存儲（Cassandra）、key/value存儲（Memcached）、文檔型存儲（CouchDB）以及圖結(jié)構(gòu)存儲（Neo4j）
4與傳統(tǒng)關(guān)系數(shù)據(jù)庫有統(tǒng)一的SQL語言操作接口不同，NoSQL系統(tǒng)通常有自己特有的API接口。
5 在架構(gòu)上，你必須搞清楚，NoSQL系統(tǒng)是被設(shè)計(jì)用于成百上千臺機(jī)器的集群中的，而非共享型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的架構(gòu)。
6在NoSQL系統(tǒng)中，可能你得習(xí)慣一下不知道你的數(shù)據(jù)具體存在何處的情況。
7 在NoSQL系統(tǒng)中，你最好習(xí)慣它的弱一致性?！眅ventually consistent”(最終一致性)正是BASE原則中的重要一項(xiàng)。比如在Twitter，你在Followers列表中經(jīng)常會感受到數(shù)據(jù)的延遲。
8 在NoSQL系統(tǒng)中，你要理解，很多時(shí)候數(shù)據(jù)并不總是可用的。
9 你得理解，有的方案是擁有分區(qū)容忍性的，有的方案不一定有。
本質(zhì)是因?yàn)椋弘S著互聯(lián)網(wǎng)的進(jìn)一步發(fā)展與各行業(yè)信息化建設(shè)進(jìn)程加快、參與者的增多，人們對軟件有了更多更新的要求，需要軟件不僅能實(shí)現(xiàn)功能，而且要求保證許多人可以共同參與使用，因而軟件所需承載的數(shù)據(jù)量和吞吐量必須達(dá)到相應(yīng)的需求。而目前的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫在某些方面有一些缺點(diǎn)，導(dǎo)致不能滿足需要。
具體則需要對比關(guān)系型數(shù)據(jù)庫與Nosql之間的區(qū)別可以得出
關(guān)系型數(shù)據(jù)庫
關(guān)系型數(shù)據(jù)庫把所有的數(shù)據(jù)都通過行和列的二元表現(xiàn)形式表示出來。
關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的優(yōu)勢：
1.?保持?jǐn)?shù)據(jù)的一致性（事務(wù)處理）
2.由于以標(biāo)準(zhǔn)化為前提，數(shù)據(jù)更新的開銷很?。ㄏ嗤淖侄位旧隙贾挥幸惶帲?/p>
3.?可以進(jìn)行Join等復(fù)雜查詢
其中能夠保持?jǐn)?shù)據(jù)的一致性是關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的最大優(yōu)勢。
關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的不足：
不擅長的處理
1.?大量數(shù)據(jù)的寫入處理（這點(diǎn)尤為重要）
2.?為有數(shù)據(jù)更新的表做索引或表結(jié)構(gòu)（schema）變更
3.?字段不固定時(shí)應(yīng)用
4.?對簡單查詢需要快速返回結(jié)果的處理
--大量數(shù)據(jù)的寫入處理
讀寫集中在一個(gè)數(shù)據(jù)庫上讓數(shù)據(jù)庫不堪重負(fù)，大部分網(wǎng)站已使用主從復(fù)制技術(shù)實(shí)現(xiàn)讀寫分離，以提高讀寫性能和讀庫的可擴(kuò)展性。
所以在進(jìn)行大量數(shù)據(jù)操作時(shí)，會使用數(shù)據(jù)庫主從模式。數(shù)據(jù)的寫入由主數(shù)據(jù)庫負(fù)責(zé)，數(shù)據(jù)的讀入由從數(shù)據(jù)庫負(fù)責(zé)，可以比較簡單地通過增加從數(shù)據(jù)庫來實(shí)現(xiàn)規(guī)?；菙?shù)據(jù)的寫入?yún)s完全沒有簡單的方法來解決規(guī)?；瘑栴}。
第一，要想將數(shù)據(jù)的寫入規(guī)?；?，可以考慮把主數(shù)據(jù)庫從一臺增加到兩臺，作為互相關(guān)聯(lián)復(fù)制的二元主數(shù)據(jù)庫使用，確實(shí)這樣可以把每臺主數(shù)據(jù)庫的負(fù)荷減少一半，但是更新處理會發(fā)生沖突，可能會造成數(shù)據(jù)的不一致，為了避免這樣的問題，需要把對每個(gè)表的請求分別分配給合適的主數(shù)據(jù)庫來處理。
第二，可以考慮把數(shù)據(jù)庫分割開來，分別放在不同的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上，比如將不同的表放在不同的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上，數(shù)據(jù)庫分割可以減少每臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上的數(shù)據(jù)量，以便減少硬盤IO的輸入、輸出處理，實(shí)現(xiàn)內(nèi)存上的高速處理。但是由于分別存儲字不同服務(wù)器上的表之間無法進(jìn)行Join處理，數(shù)據(jù)庫分割的時(shí)候就需要預(yù)先考慮這些問題，數(shù)據(jù)庫分割之后，如果一定要進(jìn)行Join處理，就必須要在程序中進(jìn)行關(guān)聯(lián)，這是非常困難的。
--為有數(shù)據(jù)更新的表做索引或表結(jié)構(gòu)變更
在使用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫時(shí)，為了加快查詢速度需要?jiǎng)?chuàng)建索引，為了增加必要的字段就一定要改變表結(jié)構(gòu)，為了進(jìn)行這些處理，需要對表進(jìn)行共享鎖定，這期間數(shù)據(jù)變更、更新、插入、刪除等都是無法進(jìn)行的。如果需要進(jìn)行一些耗時(shí)操作，例如為數(shù)據(jù)量比較大的表創(chuàng)建索引或是變更其表結(jié)構(gòu)，就需要特別注意，長時(shí)間內(nèi)數(shù)據(jù)可能無法進(jìn)行更新。
--字段不固定時(shí)的應(yīng)用
如果字段不固定，利用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫也是比較困難的，有人會說，需要的時(shí)候加個(gè)字段就可以了，這樣的方法也不是不可以，但在實(shí)際運(yùn)用中每次都進(jìn)行反復(fù)的表結(jié)構(gòu)變更是非常痛苦的。你也可以預(yù)先設(shè)定大量的預(yù)備字段，但這樣的話，時(shí)間一長很容易弄不清除字段和數(shù)據(jù)的對應(yīng)狀態(tài)，即哪個(gè)字段保存有哪些數(shù)據(jù)。
--對簡單查詢需要快速返回結(jié)果的處理? （這里的“簡單”指的是沒有復(fù)雜的查詢條件）
這一點(diǎn)稱不上是缺點(diǎn)，但不管怎樣，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫并不擅長對簡單的查詢快速返回結(jié)果，因?yàn)殛P(guān)系型數(shù)據(jù)庫是使用專門的sql語言進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取的，它需要對sql與越南進(jìn)行解析，同時(shí)還有對表的鎖定和解鎖等這樣的額外開銷，這里并不是說關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的速度太慢，而只是想告訴大家若希望對簡單查詢進(jìn)行高速處理，則沒有必要非使用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫不可。
NoSQL數(shù)據(jù)庫
關(guān)系型數(shù)據(jù)庫應(yīng)用廣泛，能進(jìn)行事務(wù)處理和表連接等復(fù)雜查詢。相對地，NoSQL數(shù)據(jù)庫只應(yīng)用在特定領(lǐng)域，基本上不進(jìn)行復(fù)雜的處理，但它恰恰彌補(bǔ)了之前所列舉的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的不足之處。
優(yōu)點(diǎn)：
易于數(shù)據(jù)的分散
各個(gè)數(shù)據(jù)之間存在關(guān)聯(lián)是關(guān)系型數(shù)據(jù)庫得名的主要原因，為了進(jìn)行join處理，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫不得不把數(shù)據(jù)存儲在同一個(gè)服務(wù)器內(nèi)，這不利于數(shù)據(jù)的分散，這也是關(guān)系型數(shù)據(jù)庫并不擅長大數(shù)據(jù)量的寫入處理的原因。相反NoSQL數(shù)據(jù)庫原本就不支持Join處理，各個(gè)數(shù)據(jù)都是獨(dú)立設(shè)計(jì)的，很容易把數(shù)據(jù)分散在多個(gè)服務(wù)器上，故減少了每個(gè)服務(wù)器上的數(shù)據(jù)量，即使要處理大量數(shù)據(jù)的寫入，也變得更加容易，數(shù)據(jù)的讀入操作當(dāng)然也同樣容易。
典型的NoSQL數(shù)據(jù)庫
臨時(shí)性鍵值存儲（memcached、Redis）、永久性鍵值存儲（ROMA、Redis）、面向文檔的數(shù)據(jù)庫（MongoDB、CouchDB）、面向列的數(shù)據(jù)庫（Cassandra、HBase）
一、 鍵值存儲
它的數(shù)據(jù)是以鍵值的形式存儲的，雖然它的速度非?？?，但基本上只能通過鍵的完全一致查詢獲取數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)的保存方式可以分為臨時(shí)性、永久性和兩者兼具 三種。
（1）臨時(shí)性
所謂臨時(shí)性就是數(shù)據(jù)有可能丟失，memcached把所有數(shù)據(jù)都保存在內(nèi)存中，這樣保存和讀取的速度非常快，但是當(dāng)memcached停止時(shí)，數(shù)據(jù)就不存在了。由于數(shù)據(jù)保存在內(nèi)存中，所以無法操作超出內(nèi)存容量的數(shù)據(jù)，舊數(shù)據(jù)會丟失?？偨Y(jié)來說：
。在內(nèi)存中保存數(shù)據(jù)
。可以進(jìn)行非?？焖俚谋４婧妥x取處理
。數(shù)據(jù)有可能丟失
（2）永久性
所謂永久性就是數(shù)據(jù)不會丟失，這里的鍵值存儲是把數(shù)據(jù)保存在硬盤上，與臨時(shí)性比起來，由于必然要發(fā)生對硬盤的IO操作，所以性能上還是有差距的，但數(shù)據(jù)不會丟失是它最大的優(yōu)勢。總結(jié)來說：
。在硬盤上保存數(shù)據(jù)
?？梢赃M(jìn)行非常快速的保存和讀取處理（但無法與memcached相比）
。數(shù)據(jù)不會丟失
（3） 兩者兼?zhèn)?/p>
Redis屬于這種類型。Redis有些特殊，臨時(shí)性和永久性兼具。Redis首先把數(shù)據(jù)保存在內(nèi)存中，在滿足特定條件（默認(rèn)是?15分鐘一次以上，5分鐘內(nèi)10個(gè)以上，1分鐘內(nèi)10000個(gè)以上的鍵發(fā)生變更）的時(shí)候?qū)?shù)據(jù)寫入到硬盤中，這樣既確保了內(nèi)存中數(shù)據(jù)的處理速度，又可以通過寫入硬盤來保證數(shù)據(jù)的永久性，這種類型的數(shù)據(jù)庫特別適合處理數(shù)組類型的數(shù)據(jù)。總結(jié)來說：
。同時(shí)在內(nèi)存和硬盤上保存數(shù)據(jù)
?？梢赃M(jìn)行非常快速的保存和讀取處理
。保存在硬盤上的數(shù)據(jù)不會消失（可以恢復(fù)）
。適合于處理數(shù)組類型的數(shù)據(jù)
二、面向文檔的數(shù)據(jù)庫
MongoDB、CouchDB屬于這種類型，它們屬于NoSQL數(shù)據(jù)庫，但與鍵值存儲相異。
（1）不定義表結(jié)構(gòu)
即使不定義表結(jié)構(gòu)，也可以像定義了表結(jié)構(gòu)一樣使用，還省去了變更表結(jié)構(gòu)的麻煩。
（2）可以使用復(fù)雜的查詢條件
跟鍵值存儲不同的是，面向文檔的數(shù)據(jù)庫可以通過復(fù)雜的查詢條件來獲取數(shù)據(jù)，雖然不具備事務(wù)處理和Join這些關(guān)系型數(shù)據(jù)庫所具有的處理能力，但初次以外的其他處理基本上都能實(shí)現(xiàn)。
三、?面向列的數(shù)據(jù)庫
Cassandra、HBae、HyperTable屬于這種類型，由于近年來數(shù)據(jù)量出現(xiàn)爆發(fā)性增長，這種類型的NoSQL數(shù)據(jù)庫尤其引入注目。
普通的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫都是以行為單位來存儲數(shù)據(jù)的，擅長以行為單位的讀入處理，比如特定條件數(shù)據(jù)的獲取。因此，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫也被成為面向行的數(shù)據(jù)庫。相反，面向列的數(shù)據(jù)庫是以列為單位來存儲數(shù)據(jù)的，擅長以列為單位讀入數(shù)據(jù)。
面向列的數(shù)據(jù)庫具有搞擴(kuò)展性，即使數(shù)據(jù)增加也不會降低相應(yīng)的處理速度（特別是寫入速度），所以它主要應(yīng)用于需要處理大量數(shù)據(jù)的情況。另外，把它作為批處理程序的存儲器來對大量數(shù)據(jù)進(jìn)行更新也是非常有用的。但由于面向列的數(shù)據(jù)庫跟現(xiàn)行數(shù)據(jù)庫存儲的思維方式有很大不同，故應(yīng)用起來十分困難。
總結(jié)：關(guān)系型數(shù)據(jù)庫與NoSQL數(shù)據(jù)庫并非對立而是互補(bǔ)的關(guān)系，即通常情況下使用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，在適合使用NoSQL的時(shí)候使用NoSQL數(shù)據(jù)庫，讓NoSQL數(shù)據(jù)庫對關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的不足進(jìn)行彌補(bǔ)。
重慶分公司
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