NoSQL，指的是非關(guān)系型的數(shù)據(jù)庫(kù)。NoSQL有時(shí)也稱作Not Only SQL的縮寫(xiě)，是對(duì)不同于傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的統(tǒng)稱。
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NoSQL用于超大規(guī)模數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。（例如谷歌或Facebook每天為他們的用戶收集萬(wàn)億比特的數(shù)據(jù)）。這些類(lèi)型的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)不需要固定的模式，無(wú)需多余操作就可以橫向擴(kuò)展。
NoSQL的優(yōu)點(diǎn)/缺點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn):
- 高可擴(kuò)展性
- 分布式計(jì)算
- 低成本
- 架構(gòu)的靈活性，半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)
- 沒(méi)有復(fù)雜的關(guān)系
缺點(diǎn):
- 沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)化
- 有限的查詢功能（到目前為止）
- 最終一致是不直觀的程序 （BY三人行慕課）
而傳統(tǒng)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)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(lèi)型的web2.0純動(dòng)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(wèn)題，例如：
1、High performance - 對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)高并發(fā)讀寫(xiě)的需求
web2.0網(wǎng)站要根據(jù)用戶個(gè)性化信息來(lái)實(shí)時(shí)生成動(dòng)態(tài)頁(yè)面和提供動(dòng)態(tài)信息，所以基本上無(wú)法使用動(dòng)態(tài)頁(yè)面靜態(tài)化技術(shù)，因此數(shù)據(jù)庫(kù)并發(fā)負(fù)載非常高，往往要達(dá)到每秒上萬(wàn)次讀寫(xiě)請(qǐng)求。關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)付上萬(wàn)次SQL查詢還勉強(qiáng)頂?shù)米?，但是?yīng)付上萬(wàn)次SQL寫(xiě)數(shù)據(jù)請(qǐng)求，硬盤(pán)IO就已經(jīng)無(wú)法承受了。其實(shí)對(duì)于普通的BBS網(wǎng)站，往往也存在對(duì)高并發(fā)寫(xiě)請(qǐng)求的需求。
2、Huge Storage - 對(duì)海量數(shù)據(jù)的高效率存儲(chǔ)和訪問(wèn)的需求
對(duì)于大型的SNS網(wǎng)站，每天用戶產(chǎn)生海量的用戶動(dòng)態(tài)，以國(guó)外的Friendfeed為例，一個(gè)月就達(dá)到了2.5億條用戶動(dòng)態(tài)，對(duì)于關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)說(shuō)，在一張2.5億條記錄的表里面進(jìn)行SQL查詢，效率是極其低下乃至不可忍受的。再例如大型web網(wǎng)站的用戶登錄系統(tǒng)，例如騰訊，盛大，動(dòng)輒數(shù)以億計(jì)的帳號(hào)，關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)也很難應(yīng)付。
3、High Scalability High Availability- 對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的高可擴(kuò)展性和高可用性的需求
在基于web的架構(gòu)當(dāng)中，數(shù)據(jù)庫(kù)是最難進(jìn)行橫向擴(kuò)展的，當(dāng)一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的用戶量和訪問(wèn)量與日俱增的時(shí)候，你的數(shù)據(jù)庫(kù)卻沒(méi)有辦法像web server和app server那樣簡(jiǎn)單的通過(guò)添加更多的硬件和服務(wù)節(jié)點(diǎn)來(lái)擴(kuò)展性能和負(fù)載能力。對(duì)于很多需要提供24小時(shí)不間斷服務(wù)的網(wǎng)站來(lái)說(shuō)，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)和擴(kuò)展是非常痛苦的事情，往往需要停機(jī)維護(hù)和數(shù)據(jù)遷移，為什么數(shù)據(jù)庫(kù)不能通過(guò)不斷的添加服務(wù)器節(jié)點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展呢？
在上面提到的“三高”需求面前，關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)遇到了難以克服的障礙，而對(duì)于web2.0網(wǎng)站來(lái)說(shuō)，關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的很多主要特性卻往往無(wú)用武之地，例如：
1、數(shù)據(jù)庫(kù)事務(wù)一致性需求
很多web實(shí)時(shí)系統(tǒng)并不要求嚴(yán)格的數(shù)據(jù)庫(kù)事務(wù)，對(duì)讀一致性的要求很低，有些場(chǎng)合對(duì)寫(xiě)一致性要求也不高。因此數(shù)據(jù)庫(kù)事務(wù)管理成了數(shù)據(jù)庫(kù)高負(fù)載下一個(gè)沉重的負(fù)擔(dān)。
2、數(shù)據(jù)庫(kù)的寫(xiě)實(shí)時(shí)性和讀實(shí)時(shí)性需求
對(duì)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)說(shuō)，插入一條數(shù)據(jù)之后立刻查詢，是肯定可以讀出來(lái)這條數(shù)據(jù)的，但是對(duì)于很多web應(yīng)用來(lái)說(shuō)，并不要求這么高的實(shí)時(shí)性。
3、對(duì)復(fù)雜的SQL查詢，特別是多表關(guān)聯(lián)查詢的需求
任何大數(shù)據(jù)量的web系統(tǒng)，都非常忌諱多個(gè)大表的關(guān)聯(lián)查詢，以及復(fù)雜的數(shù)據(jù)分析類(lèi)型的復(fù)雜SQL報(bào)表查詢，特別是SNS類(lèi)型的網(wǎng)站，從需求以及產(chǎn)品設(shè)計(jì)角度，就避免了這種情況的產(chǎn)生。往往更多的只是單表的主鍵查詢，以及單表的簡(jiǎn)單條件分頁(yè)查詢，SQL的功能被極大的弱化了。
因此，關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)在這些越來(lái)越多的應(yīng)用場(chǎng)景下顯得不那么合適了，為了解決這類(lèi)問(wèn)題的非關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)運(yùn)而生。
NoSQL 是非關(guān)系型數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的廣義定義。它打破了長(zhǎng)久以來(lái)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)與ACID理論大一統(tǒng)的局面。NoSQL 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)不需要固定的表結(jié)構(gòu)，通常也不存在連接操作。在大數(shù)據(jù)存取上具備關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)無(wú)法比擬的性能優(yōu)勢(shì)。該術(shù)語(yǔ)在 2009 年初得到了廣泛認(rèn)同。
當(dāng)今的應(yīng)用體系結(jié)構(gòu)需要數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在橫向伸縮性上能夠滿足需求。而 NoSQL 存儲(chǔ)就是為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)需求。Google 的BigTable與Amazon的Dynamo是非常成功的商業(yè) NoSQL 實(shí)現(xiàn)。一些開(kāi)源的 NoSQL 體系，如Facebook 的Cassandra， Apache 的HBase，也得到了廣泛認(rèn)同。
什么是NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)？從名稱“非SQL”或“非關(guān)系型”衍生而來(lái)，這些數(shù)據(jù)庫(kù)不使用類(lèi)似SQL的查詢語(yǔ)言，通常稱為結(jié)構(gòu)化存儲(chǔ)。這些數(shù)據(jù)庫(kù)自1960年就已經(jīng)存在，但是直到現(xiàn)在一些大公司（例如Google和Facebook）開(kāi)始使用它們時(shí)，這些數(shù)據(jù)庫(kù)才流行起來(lái)。該數(shù)據(jù)庫(kù)最明顯的優(yōu)勢(shì)是擺脫了一組固定的列、連接和類(lèi)似SQL的查詢語(yǔ)言的限制。有時(shí)，NoSQL這個(gè)名稱也可能表示“不僅僅SQL”，來(lái)確保它們可能支持SQL。 NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)使用諸如鍵值、寬列、圖形或文檔之類(lèi)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并且可以如JSON之類(lèi)的不同格式存儲(chǔ)。
Web1.0的時(shí)代，數(shù)據(jù)訪問(wèn)量很有限，用一夫當(dāng)關(guān)的高性能的單點(diǎn)服務(wù)器可以解決大部分問(wèn)題。
隨著Web2.0的時(shí)代的到來(lái)，用戶訪問(wèn)量大幅度提升，同時(shí)產(chǎn)生了大量的用戶數(shù)據(jù)。加上后來(lái)的智能移動(dòng)設(shè)備的普及，所有的互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)都面臨了巨大的性能挑戰(zhàn)。
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(kù)。
NoSQL 不依賴業(yè)務(wù)邏輯方式存儲(chǔ)，而以簡(jiǎn)單的key-value模式存儲(chǔ)。因此大大的增加了數(shù)據(jù)庫(kù)的擴(kuò)展能力。
Memcache Memcache Redis Redis MongoDB MongoDB 列式數(shù)據(jù)庫(kù) 列式數(shù)據(jù)庫(kù) Hbase Hbase
HBase是Hadoop項(xiàng)目中的數(shù)據(jù)庫(kù)。它用于需要對(duì)大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行隨機(jī)、實(shí)時(shí)的讀寫(xiě)操作的場(chǎng)景中。
HBase的目標(biāo)就是處理數(shù)據(jù)量非常龐大的表，可以用普通的計(jì)算機(jī)處理超過(guò)10億行數(shù)據(jù)，還可處理有數(shù)百萬(wàn)列元素的數(shù)據(jù)表。
Cassandra Cassandra
Apache Cassandra是一款免費(fèi)的開(kāi)源NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)，其設(shè)計(jì)目的在于管理由大量商用服務(wù)器構(gòu)建起來(lái)的龐大集群上的海量數(shù)據(jù)集(數(shù)據(jù)量通常達(dá)到PB級(jí)別)。在眾多顯著特性當(dāng)中，Cassandra最為卓越的長(zhǎng)處是對(duì)寫(xiě)入及讀取操作進(jìn)行規(guī)模調(diào)整，而且其不強(qiáng)調(diào)主集群的設(shè)計(jì)思路能夠以相對(duì)直觀的方式簡(jiǎn)化各集群的創(chuàng)建與擴(kuò)展流程。
主要應(yīng)用：社會(huì)關(guān)系，公共交通網(wǎng)絡(luò)，地圖及網(wǎng)絡(luò)拓譜(n*(n-1)/2)
關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)采用結(jié)構(gòu)化查詢語(yǔ)言（即SQL）來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行查詢，SQL早已獲得了各個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)廠商的支持，成為數(shù)據(jù)庫(kù)行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)。它能夠支持?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)的CRUD（增加、查詢、更新、刪除）操作，具有非常強(qiáng)大的功能，SQL可以采用類(lèi)似索引的方法來(lái)加快查詢操作。
NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)使用的是非結(jié)構(gòu)化查詢語(yǔ)言（UnQL），它以數(shù)據(jù)集（像文檔）為單位來(lái)管理和操作數(shù)據(jù)。由于它沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，所以每個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)廠商提供產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)是不一樣的，NoSQL中的文檔Id與關(guān)系型表中主鍵的概念類(lèi)似，NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)采用的數(shù)據(jù)訪問(wèn)模式相對(duì)SQL更簡(jiǎn)單而精確。
擴(kuò)展資料
擴(kuò)展方式——
當(dāng)前社會(huì)和科學(xué)飛速發(fā)展，要支持日益增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)需求，當(dāng)然要求數(shù)據(jù)庫(kù)有良好的擴(kuò)展性能，并且要求數(shù)據(jù)庫(kù)支持更多數(shù)據(jù)并發(fā)量，擴(kuò)展方式是NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)與關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)差別最大的地方。
NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)由于使用的是數(shù)據(jù)集的存儲(chǔ)方式，它的存儲(chǔ)方式一定是分布式的，它可以采用橫向的方式來(lái)開(kāi)展數(shù)據(jù)庫(kù)，也就是可以添加更多數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器到資源池，然后由這些增加的服務(wù)器來(lái)負(fù)擔(dān)數(shù)據(jù)量增加的開(kāi)銷(xiāo)。
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(kù)。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(kù)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(lèi)型的web2.0純動(dòng)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(wèn)題，而非關(guān)系型的數(shù)據(jù)庫(kù)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(kù)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(lèi)帶來(lái)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(chǔ)。
（例如谷歌或Facebook每天為他們的用戶收集萬(wàn)億比特的數(shù)據(jù)）。這些類(lèi)型的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)不需要固定的模式，無(wú)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(kù)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(yǔ)言（SQL）
數(shù)據(jù)和關(guān)系都存儲(chǔ)在單獨(dú)的表中。
數(shù)據(jù)操縱語(yǔ)言，數(shù)據(jù)定義語(yǔ)言
嚴(yán)格的一致性
基礎(chǔ)事務(wù)
ACID
關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)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(lèi)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(shuō)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(qián)會(huì)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(shuō)數(shù)據(jù)庫(kù)要一直處于一致的狀態(tài)，事務(wù)的運(yùn)行不會(huì)改變數(shù)據(jù)庫(kù)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(huì)互相影響，如果一個(gè)事務(wù)要訪問(wèn)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(wèn)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(huì)永久的保存在數(shù)據(jù)庫(kù)上，即使出現(xiàn)宕機(jī)也不會(huì)丟失。
3.2 NoSQL
代表著不僅僅是SQL
沒(méi)有聲明性查詢語(yǔ)言
沒(méi)有預(yù)定義的模式
鍵 - 值對(duì)存儲(chǔ)，列存儲(chǔ)，文檔存儲(chǔ)，圖形數(shù)據(jù)庫(kù)
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(kù)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(dòng)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(huì)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(méi)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(kù)分成了滿足 CA 原則、滿足 CP 原則和滿足 AP 原則三 大類(lèi)：
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?？赡軐?duì)一致性要求低一些。
CAP理論就是說(shuō)在分布式存儲(chǔ)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(huì)出現(xiàn)延遲丟包等問(wèn)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(méi)有NoSQL系統(tǒng)能同時(shí)保證這三點(diǎn)。
說(shuō)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(kù)
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(kù)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(wàn)一臺(tái)；O 是指 Oracle 數(shù)據(jù)庫(kù)，也很貴的，好幾萬(wàn)呢；M 是指 EMC 的存儲(chǔ)設(shè)備，也很貴的。
難點(diǎn)：
數(shù)據(jù)類(lèi)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(tái)不需要大面積重構(gòu)。
重慶分公司
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