“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,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。NoSQL用于超大規(guī)模數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。這些類型的數(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。”
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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(duì)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(kù)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(duì)比關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)與Nosql之間的區(qū)別可以得出
關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)
關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)把所有的數(shù)據(jù)都通過(guò)行和列的二元表現(xiàn)形式表示出來(lái)。
關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的優(yōu)勢(shì):
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(kāi)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(kù)的最大優(yōu)勢(shì)。
關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的不足:
不擅長(zhǎng)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(duì)簡(jiǎn)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(kù)上讓數(shù)據(jù)庫(kù)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(kù)的可擴(kuò)展性。
所以在進(jìn)行大量數(shù)據(jù)操作時(shí),會(huì)使用數(shù)據(jù)庫(kù)主從模式。數(shù)據(jù)的寫入由主數(shù)據(jù)庫(kù)負(fù)責(zé),數(shù)據(jù)的讀入由從數(shù)據(jù)庫(kù)負(fù)責(zé),可以比較簡(jiǎn)單地通過(guò)增加從數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)實(shí)現(xiàn)規(guī)模化,但是數(shù)據(jù)的寫入?yún)s完全沒(méi)有簡(jiǎn)單的方法來(lái)解決規(guī)?;瘑?wèn)題。
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(kù)從一臺(tái)增加到兩臺(tái),作為互相關(guān)聯(lián)復(fù)制的二元主數(shù)據(jù)庫(kù)使用,確實(shí)這樣可以把每臺(tái)主數(shù)據(jù)庫(kù)的負(fù)荷減少一半,但是更新處理會(huì)發(fā)生沖突,可能會(huì)造成數(shù)據(jù)的不一致,為了避免這樣的問(wèn)題,需要把對(duì)每個(gè)表的請(qǐng)求分別分配給合適的主數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)處理。
第二,可以考慮把數(shù)據(jù)庫(kù)分割開(kāi)來(lái),分別放在不同的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器上,比如將不同的表放在不同的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器上,數(shù)據(jù)庫(kù)分割可以減少每臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)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(chǔ)字不同服務(wù)器上的表之間無(wú)法進(jìn)行Join處理,數(shù)據(jù)庫(kù)分割的時(shí)候就需要預(yù)先考慮這些問(wèn)題,數(shù)據(jù)庫(kù)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(kù)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(duì)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(wú)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(zhǎng)時(shí)間內(nèi)數(shù)據(jù)可能無(wú)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(kù)也是比較困難的,有人會(huì)說(shuō),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(zhǎng)很容易弄不清除字段和數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)狀態(tài),即哪個(gè)字段保存有哪些數(shù)據(jù)。
--對(duì)簡(jiǎn)單查詢需要快速返回結(jié)果的處理? (這里的“簡(jiǎn)單”指的是沒(méi)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(kù)并不擅長(zhǎng)對(duì)簡(jiǎn)單的查詢快速返回結(jié)果,因?yàn)殛P(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)是使用專門的sql語(yǔ)言進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取的,它需要對(duì)sql與越南進(jìn)行解析,同時(shí)還有對(duì)表的鎖定和解鎖等這樣的額外開(kāi)銷,這里并不是說(shuō)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的速度太慢,而只是想告訴大家若希望對(duì)簡(jiǎn)單查詢進(jìn)行高速處理,則沒(méi)有必要非使用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)不可。
NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)
關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)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(duì)地,NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)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(kù)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(kù)得名的主要原因,為了進(jìn)行join處理,關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)不得不把數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(kù)并不擅長(zhǎng)大數(shù)據(jù)量的寫入處理的原因。相反NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)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(kù)
臨時(shí)性鍵值存儲(chǔ)(memcached、Redis)、永久性鍵值存儲(chǔ)(ROMA、Redis)、面向文檔的數(shù)據(jù)庫(kù)(MongoDB、CouchDB)、面向列的數(shù)據(jù)庫(kù)(Cassandra、HBase)
一、 鍵值存儲(chǔ)
它的數(shù)據(jù)是以鍵值的形式存儲(chǔ)的,雖然它的速度非??欤旧现荒芡ㄟ^(guò)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???,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(wú)法操作超出內(nèi)存容量的數(shù)據(jù),舊數(shù)據(jù)會(huì)丟失??偨Y(jié)來(lái)說(shuō):
。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(huì)丟失,這里的鍵值存儲(chǔ)是把數(shù)據(jù)保存在硬盤上,與臨時(shí)性比起來(lái),由于必然要發(fā)生對(duì)硬盤的IO操作,所以性能上還是有差距的,但數(shù)據(jù)不會(huì)丟失是它最大的優(yōu)勢(shì)??偨Y(jié)來(lái)說(shuō):
。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(wú)法與memcached相比)
。數(shù)據(jù)不會(huì)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(guò)寫入硬盤來(lái)保證數(shù)據(jù)的永久性,這種類型的數(shù)據(jù)庫(kù)特別適合處理數(shù)組類型的數(shù)據(jù)。總結(jié)來(lái)說(shuō):
。同時(shí)在內(nèi)存和硬盤上保存數(shù)據(jù)
??梢赃M(jìn)行非??焖俚谋4婧妥x取處理
。保存在硬盤上的數(shù)據(jù)不會(huì)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(kù)
MongoDB、CouchDB屬于這種類型,它們屬于NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù),但與鍵值存儲(chǔ)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(chǔ)不同的是,面向文檔的數(shù)據(jù)庫(kù)可以通過(guò)復(fù)雜的查詢條件來(lái)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(kù)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(kù)
Cassandra、HBae、HyperTable屬于這種類型,由于近年來(lái)數(shù)據(jù)量出現(xiàn)爆發(fā)性增長(zhǎng),這種類型的NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)尤其引入注目。
普通的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)都是以行為單位來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的,擅長(zhǎng)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(kù)也被成為面向行的數(shù)據(jù)庫(kù)。相反,面向列的數(shù)據(jù)庫(kù)是以列為單位來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的,擅長(zhǎng)以列為單位讀入數(shù)據(jù)。
面向列的數(shù)據(jù)庫(kù)具有搞擴(kuò)展性,即使數(shù)據(jù)增加也不會(huì)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(chǔ)器來(lái)對(duì)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(kù)跟現(xiàn)行數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)的思維方式有很大不同,故應(yīng)用起來(lái)十分困難。
總結(jié):關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)與NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)并非對(duì)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(kù),在適合使用NoSQL的時(shí)候使用NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù),讓NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的不足進(jìn)行彌補(bǔ)。
舉例說(shuō)明如下:
銀行A賬戶向B賬戶匯款100元,數(shù)據(jù)庫(kù)執(zhí)行如下過(guò)程
從A賬戶減少100元,然后在B賬戶增加100元,這個(gè)過(guò)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(méi)有增加100元(這種事情相信無(wú)論是誰(shuí)遇到也會(huì)很無(wú)語(yǔ)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(méi)有做完,所以數(shù)據(jù)庫(kù)會(huì)將整個(gè)過(guò)程回滾,你可以理解為就當(dāng)什么事也沒(méi)發(fā)生過(guò),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(kù)的數(shù)據(jù)庫(kù)的事務(wù)一致性。
1 理解ACID與BASE的區(qū)別(ACID是關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)強(qiáng)一致性的四個(gè)要求,而B(niǎo)ASE是NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)通常對(duì)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(yǔ)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(shuō)是因?yàn)橛械腘oSQL系統(tǒng)是純內(nèi)存存儲(chǔ)的。
3 你必須意識(shí)到傳統(tǒng)有關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)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(kù)通常是基于行的表格型存儲(chǔ),而NoSQL系統(tǒng)包括了列式存儲(chǔ)(Cassandra)、key/value存儲(chǔ)(Memcached)、文檔型存儲(chǔ)(CouchDB)以及圖結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)(Neo4j)
4與傳統(tǒng)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)有統(tǒng)一的SQL語(yǔ)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(tái)機(jī)器的集群中的,而非共享型數(shù)據(jù)庫(kù)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。”eventually 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(huì)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。
NoSQL,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)種類帶來(lái)的挑戰(zhàn),尤其是大數(shù)據(jù)應(yīng)用難題。
雖然NoSQL流行語(yǔ)火起來(lái)才短短一年的時(shí)間,但是不可否認(rèn),現(xiàn)在已經(jīng)開(kāi)始了第二代運(yùn)動(dòng)。盡管早期的堆棧代碼只能算是一種實(shí)驗(yàn),然而現(xiàn)在的系統(tǒng)已經(jīng)更加的成熟、穩(wěn)定。不過(guò)現(xiàn)在也面臨著一個(gè)嚴(yán)酷的事實(shí):技術(shù)越來(lái)越成熟——以至于原來(lái)很好的NoSQL數(shù)據(jù)存儲(chǔ)不得不進(jìn)行重寫,也有少數(shù)人認(rèn)為這就是所謂的2.0版本。這里列出一些比較知名的工具,可以為大數(shù)據(jù)建立快速、可擴(kuò)展的存儲(chǔ)庫(kù)。
NoSQL(NoSQL = Not Only SQL ),意即“不僅僅是SQL”,是一項(xiàng)全新的數(shù)據(jù)庫(kù)革命性運(yùn)動(dòng),早期就有人提出,發(fā)展至2009年趨勢(shì)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(chǔ),相對(duì)于鋪天蓋地的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)用,這一概念無(wú)疑是一種全新的思維的注入。
對(duì)于NoSQL并沒(méi)有一個(gè)明確的范圍和定義,但是他們都普遍存在下面一些共同特征:
不需要預(yù)定義模式:不需要事先定義數(shù)據(jù)模式,預(yù)定義表結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)中的每條記錄都可能有不同的屬性和格式。當(dāng)插入數(shù)據(jù)時(shí),并不需要預(yù)先定義它們的模式。
無(wú)共享架構(gòu):相對(duì)于將所有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)中的全共享架構(gòu)。NoSQL往往將數(shù)據(jù)劃分后存儲(chǔ)在各個(gè)本地服務(wù)器上。因?yàn)閺谋镜卮疟P讀取數(shù)據(jù)的性能往往好于通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸讀取數(shù)據(jù)的性能,從而提高了系統(tǒng)的性能。
彈性可擴(kuò)展:可以在系統(tǒng)運(yùn)行的時(shí)候,動(dòng)態(tài)增加或者刪除結(jié)點(diǎn)。不需要停機(jī)維護(hù),數(shù)據(jù)可以自動(dòng)遷移。
分區(qū):相對(duì)于將數(shù)據(jù)存放于同一個(gè)節(jié)點(diǎn),NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)需要將數(shù)據(jù)進(jìn)行分區(qū),將記錄分散在多個(gè)節(jié)點(diǎn)上面。并且通常分區(qū)的同時(shí)還要做復(fù)制。這樣既提高了并行性能,又能保證沒(méi)有單點(diǎn)失效的問(wèn)題。
異步復(fù)制:和RAID存儲(chǔ)系統(tǒng)不同的是,NoSQL中的復(fù)制,往往是基于日志的異步復(fù)制。這樣,數(shù)據(jù)就可以盡快地寫入一個(gè)節(jié)點(diǎn),而不會(huì)被網(wǎng)絡(luò)傳輸引起遲延。缺點(diǎn)是并不總是能保證一致性,這樣的方式在出現(xiàn)故障的時(shí)候,可能會(huì)丟失少量的數(shù)據(jù)。
BASE:相對(duì)于事務(wù)嚴(yán)格的ACID特性,NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)保證的是BASE特性。BASE是最終一致性和軟事務(wù)。
NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)并沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的架構(gòu),兩種NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)之間的不同,甚至遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)兩種關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的不同??梢哉f(shuō),NoSQL各有所長(zhǎng),成功的NoSQL必然特別適用于某些場(chǎng)合或者某些應(yīng)用,在這些場(chǎng)合中會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)勝過(guò)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)和其他的NoSQL。