一般將NoSQL數(shù)據(jù)庫分為四大類:鍵值(Key-Value)存儲數(shù)據(jù)庫、列存儲數(shù)據(jù)庫、文檔型數(shù)據(jù)庫和圖形(Graph)數(shù)據(jù)庫。它們的數(shù)據(jù)模型、優(yōu)缺點、典型應(yīng)用場景。
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鍵值(Key-Value)存儲數(shù)據(jù)庫Key指向Value的鍵值對,通常用hash表來實現(xiàn)查找速度快數(shù)據(jù)無結(jié)構(gòu)化(通常只被當(dāng)作字符串或者二進(jìn)制數(shù)據(jù))內(nèi)容緩存,主要用于處理大量數(shù)據(jù)的高訪問負(fù)載,也用于一些日志系統(tǒng)等。
列存儲數(shù)據(jù)庫,以列簇式存儲,將同一列數(shù)據(jù)存在一起查找速度快,可擴(kuò)展性強(qiáng),更容易進(jìn)行分布式擴(kuò)展功能相對局限分布式的文件系統(tǒng)。
文檔型數(shù)據(jù)庫,Key-Value對應(yīng)的鍵值對,Value為結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)要求不嚴(yán)格,表結(jié)構(gòu)可變(不需要像關(guān)系型數(shù)據(jù)庫一樣需預(yù)先定義表結(jié)構(gòu)),查詢性能不高,而且缺乏統(tǒng)一的查詢語法,Web應(yīng)用。
圖形(Graph)數(shù)據(jù)庫,圖結(jié)構(gòu),利用圖結(jié)構(gòu)相關(guān)算法(如最短路徑尋址,N度關(guān)系查找等),很多時候需要對整個圖做計算才能得出需要的信息,而且這種結(jié)構(gòu)不太好做分布式的集群方案,社交網(wǎng)絡(luò),推薦系統(tǒng)等。
AWS推出了與SQL兼容的查詢語言PartiQL,只要數(shù)據(jù)庫查詢引擎提供PartiQL支持,使用者就能以PartiQL單一查詢關(guān)聯(lián)式數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)化資料,以及開放資料格式中的巢狀資料或是半結(jié)構(gòu)化資料,甚至還能用來查詢NoSQL或是文件數(shù)據(jù)庫中無固定結(jié)構(gòu)(Schema-less)的資料。除了AWS自家的數(shù)據(jù)庫服務(wù),NoSQL數(shù)據(jù)庫Couchbase Server也承諾將會支持PartiQL。
企業(yè)資料分散在關(guān)聯(lián)式數(shù)據(jù)庫、非關(guān)聯(lián)式數(shù)據(jù)庫以及資料湖泊中。高度結(jié)構(gòu)化的資料,儲存在SQL數(shù)據(jù)庫或是資料倉儲;無固定結(jié)構(gòu)的資料則由鍵值儲存、圖形數(shù)據(jù)庫(Graph Database)、分類帳數(shù)據(jù)庫或是時間序列數(shù)據(jù)庫等NoSQL數(shù)據(jù)庫處理;而在資料湖泊中的資料,可能也有部分缺乏結(jié)構(gòu),或是可能為巢狀或是多值結(jié)構(gòu)。不同的資料類型適用于不同的使用案例,而每種類型的資料,可能都有自己的查詢語言。
不同的資料儲存對應(yīng)不同的查詢語言,當(dāng)企業(yè)更換資料格式或是數(shù)據(jù)庫引擎時,可能還需要跟著改變應(yīng)用程式和查詢語法,AWS提到,這對于資料的應(yīng)用,特別是使用資料湖泊的靈活性與效率,有著很大的阻礙。為了統(tǒng)一不同類型數(shù)據(jù)庫存取方法,AWS發(fā)布了查詢語言PartiQL,這是個與SQL兼容的查詢語言,可以用來查詢以各種格式儲存在各地的資料。
用戶可以使用PartiQL來查詢關(guān)聯(lián)式數(shù)據(jù)庫,像是在Redshift實作交易或是資料分析等應(yīng)用,或?qū)τ贏mazon S3資料湖泊的開放資料格式,同樣能使用PartiQL對巢狀資料與半結(jié)構(gòu)化資料例如Amazon Ion格式進(jìn)行查詢,另外,PartiQL也可用于文件數(shù)據(jù)庫等NoSQL數(shù)據(jù)庫,查詢無固定結(jié)構(gòu)的資料。
AWS表示,PartiQL的出現(xiàn),是為了滿足自家查詢和轉(zhuǎn)換大量資料的需求,其提供嚴(yán)格的SQL兼容性,可與標(biāo)準(zhǔn)SQL混合使用,執(zhí)行連接(Join)、過濾(Filtering)與聚合(Aggregation)操作,并以最小擴(kuò)充支持巢狀和半結(jié)構(gòu)化資料,讓開發(fā)者以簡單且一致的方法,不需要更改查詢語言,就能查詢各種格式和服務(wù)的資料。
PartiQL具格式獨立性與儲存獨立性,PartiQL語法和語義不依賴任何資料格式,無論使用者是要查詢JSON、Parquet、ORC、CSV還是Ion等格式,查詢語句的寫法都相同,PartiQL的查詢在綜合邏輯類型系統(tǒng)上運作,才對應(yīng)到不同底層的格式。而PartiQL也不相依于特定資料儲存,因此適用于不同的底層資料儲存。
雖然過去針對跨不同類型數(shù)據(jù)庫查詢的問題,已有不少解決方案,AWS指出,像是Postgres JSON同樣也兼容于SQL,但是卻無法良好地處理JSON巢狀資料;而半結(jié)構(gòu)化查詢語言,雖然能良好處理巢狀資料,但卻無法與SQL語言兼容。AWS提到,PartiQL是第一個能夠完全解決這些問題的查詢語言。
目前AWS已在自家多項服務(wù)支持PartiQL,包括Amazon S3 Select、Amazon Glacier Select、Amazon Redshift Spectrum、Amazon QLDB,接下來幾個月將會有更多的AWS服務(wù)支持PartiQL,Couchbase也公布將加入支持PartiQL的行列?,F(xiàn)在PartiQL以Apache2.0授權(quán)許可開源,公開教學(xué)、規(guī)范以及參考實作,所有社群都能使用并參與貢獻(xiàn)。
package basic;
import java.sql.Connection;
import java.sql.DriverManager;
import java.sql.PreparedStatement;
import java.sql.ResultSet;
import java.sql.SQLException;
import java.sql.Statement;
public class JDBC {
public void findAll() {
try {
// 獲得數(shù)據(jù)庫驅(qū)動
//由于長時間不寫,驅(qū)動名和URL都忘記了,不知道對不對,你應(yīng)該知道的,自己改一下的哈
String url = "jdbc:oracle:thin:@localhost:1521:XE";
String userName = "system";
String password = "system";
Class.forName("oracle.jdbc.driver.OracleDriver");
// 創(chuàng)建連接
Connection conn = DriverManager.getConnection(url, userName,
password);
// 新建發(fā)送sql語句的對象
Statement st = conn.createStatement();
// 執(zhí)行sql
String sql = "select * from users";
ResultSet rs = st.executeQuery(sql);
// 處理結(jié)果
while(rs.next()){
//這個地方就是給你的封裝類屬性賦值
System.out.println("UserName:"+rs.getString(0));
}
// 關(guān)閉連接
rs.close();
st.close();
conn.close();
} catch (ClassNotFoundException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
} catch (SQLException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
public void delete(){
try {
//步驟還是那六個步驟,前邊的兩步是一樣的
String url = "jdbc:oracle:thin:@localhost:1521:XE";
String userName = "system";
String password = "system";
Class.forName("oracle.jdbc.driver.OracleDriver");
Connection conn = DriverManager.getConnection(url,userName,password);
//這里的發(fā)送sql語句的對象是PreparedStatement,成為預(yù)處理sql對象,因為按條件刪除是需要不定值的
String sql = "delete from users where id = ?";
PreparedStatement ps = conn.prepareStatement(sql);
ps.setInt(0, 1);
int row = ps.executeUpdate();
if(row!=0){
System.out.println("刪除成功!");
}
// 關(guān)閉連接
rs.close();
st.close();
conn.close();
} catch (ClassNotFoundException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
} catch (SQLException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
}
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)集合多重數(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)實世界中的交易很類似,它有如下四個特性:
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,只要有一個操作失敗,整個事務(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)的運行不會改變數(shù)據(jù)庫原本的一致性約束。
I (Isolation) 獨立性
所謂的獨立性是指并發(fā)的事務(wù)之間不會互相影響,如果一個事務(wù)要訪問的數(shù)據(jù)正在被另外一個事務(wù)修改,只要另外一個事務(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)有有個交易是從A賬戶轉(zhuǎn)100元至B賬戶,在這個交易還未完成的情況下,如果此時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)運作。
定理:任何分布式系統(tǒng)只可同時滿足二點,沒法三者兼顧。
CAP理論的核心是:一個分布式系統(tǒng)不可能同時很好的滿足一致性,可用性和分區(qū)容錯性這三個需求,
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??赡軐σ恢滦砸蟮鸵恍?。
CAP理論就是說在分布式存儲系統(tǒng)中,最多只能實現(xiàn)上面的兩點。
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)能同時保證這三點。
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)的時候必須做出取舍。
一致性和可用性之間取一個平衡。多余大多數(shù)web應(yīng)用,其實并不需要強(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:
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)。