關(guān)系數(shù)據(jù)庫經(jīng)過幾十年的發(fā)展,已經(jīng)非常成熟,但同時也存在不足:
創(chuàng)新互聯(lián)公司專業(yè)為企業(yè)提供沙市網(wǎng)站建設(shè)、沙市做網(wǎng)站、沙市網(wǎng)站設(shè)計、沙市網(wǎng)站制作等企業(yè)網(wǎng)站建設(shè)、網(wǎng)頁設(shè)計與制作、沙市企業(yè)網(wǎng)站模板建站服務(wù),10多年沙市做網(wǎng)站經(jīng)驗,不只是建網(wǎng)站,更提供有價值的思路和整體網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。
表結(jié)構(gòu)是強約束的,業(yè)務(wù)變更時擴充很麻煩。
如果對大數(shù)據(jù)量的表進行統(tǒng)計運算,I/O會很高,因為即使只針對某列進行運算,也需要將整行數(shù)據(jù)讀入內(nèi)存。
全文搜索只能使用 Like 進行整表掃描,性能非常低。
針對這些不足,產(chǎn)生了不同的 NoSQL 解決方案,在某些場景下比關(guān)系數(shù)據(jù)庫更有優(yōu)勢,但同時也犧牲了某些特性,所以不能片面的迷信某種方案,應將其作為 SQL 的有利補充。
NoSQL != No SQL,而是:
NoSQL = Not Only SQL
典型的 NoSQL 方案分為4類:
Redis 是典型,其 value 是具體的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),包括 string, hash, list, set, sorted set, bitmap, hyperloglog,常被稱為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)服務(wù)器。
以 list 為例:
LPOP key 是移除并返回隊列左邊的第一個元素。
如果用關(guān)系數(shù)據(jù)庫就比較麻煩了,需要操作:
Redis 的缺點主要體現(xiàn)在不支持完成的ACID事務(wù),只能保證隔離性和一致性,無法保證原子性和持久性。
最大的特點是 no-schema,無需在使用前定義字段,讀取一個不存在的字段也不會導致語法錯誤。
特點:
以電商為例,不同商品的屬性差異很大,如冰箱和電腦,這種差異性在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中會有很大的麻煩,而使用文檔數(shù)據(jù)庫則非常方便。
文檔數(shù)據(jù)庫的主要缺點:
關(guān)系數(shù)據(jù)庫是按行來存儲的,列式數(shù)據(jù)庫是按照列來存儲數(shù)據(jù)。
按行存儲的優(yōu)勢:
在某些場景下,這些優(yōu)勢就成為劣勢了,例如,計算超重人員的數(shù)據(jù),只需要讀取體重這一列進行統(tǒng)計即可,但行式存儲會將整行數(shù)據(jù)讀取到內(nèi)存中,很浪費。
而列式存儲中,只需要讀取體重這列的數(shù)據(jù)即可,I/O 將大大減少。
除了節(jié)省I/O,列式存儲還有更高的壓縮比,可以節(jié)省存儲空間。普通行式數(shù)據(jù)庫的壓縮比在 3:1 到 5:1 左右,列式數(shù)據(jù)庫在 8:1 到 30:1,因為單個列的數(shù)據(jù)相似度更高。
列式存儲的隨機寫效率遠低于行式存儲,因為行式存儲時同一行多個列都存儲在連續(xù)空間中,而列式存儲將不同列存儲在不連續(xù)的空間。
一般將列式存儲應用在離線大數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計場景,因為這時主要針對部分列進行操作,而且數(shù)據(jù)寫入后無須更新。
關(guān)系數(shù)據(jù)庫通過索引進行快速查詢,但在全文搜索的情景下,索引就不夠了,因為:
假設(shè)有一個交友網(wǎng)站,信息表如下:
需要匹配性別、地點、語言列。
需要匹配性別、地點、愛好列。
實際搜索中,各種排列組合非常多,關(guān)系數(shù)據(jù)庫很難支持。
全文搜索引擎是使用 倒排索引 技術(shù),建立單詞到文檔的索引,例如上面的表信息建立倒排索引:
所以特別適合根據(jù)關(guān)鍵詞來查詢文檔內(nèi)容。
上面介紹了幾種典型的NoSQL方案,及各自的適用場景和特點,您可以根據(jù)實際需求進行選擇。
1. EXCEL、PPT(必須精通)
數(shù)據(jù)工作者的基本姿態(tài),話說本人技術(shù)并不是很好,但是起碼會操作;要會大膽秀自己,和業(yè)務(wù)部門交流需求,展示分析結(jié)果。技術(shù)上回VBA和數(shù)據(jù)透視就到頂了。
2. 數(shù)據(jù)庫類(必須學)
初級只要會RDBMS就行了,看公司用哪個,用哪個學哪個。沒進公司就學MySQL吧。
NoSQL可以在之后和統(tǒng)計學啥的一起學。基本的NoSQL血MongoDB和Redis(緩存,嚴格意義上不算數(shù)據(jù)庫),然后(選學)可以了解各類NoSQL,基于圖的數(shù)據(jù)庫Neo4j,基于Column的數(shù)據(jù)庫BigTable,基于key-value的數(shù)據(jù)庫redis/cassendra,基于collection的數(shù)據(jù)庫MongoDB。
3. 統(tǒng)計學(必須學)
如果要學統(tǒng)計學,重要概念是會描述性統(tǒng)計、假設(shè)檢驗、貝葉斯、極大似然法、回歸(特別是廣義線性回歸)、主成分分析。這些個用的比較多。也有學時間序列、bootstrap、非參之類的,這個看自己的意愿。
其他數(shù)學知識:線性代數(shù)常用(是很多后面的基礎(chǔ)),微積分不常用,動力系統(tǒng)、傅里葉分析看自己想進的行業(yè)了。
4. 機器學習(數(shù)據(jù)分析師要求會選、用、調(diào))
常用的是幾個線性分類器、聚類、回歸、隨機森林、貝葉斯;不常用的也稍微了解一下;深度學習視情況學習。
5. 大數(shù)據(jù)(選學,有公司要求的話會用即可,不要求會搭環(huán)境)
hadoop基礎(chǔ),包括hdfs、map-reduce、hive之類;后面接觸spark和storm再說了。
6. 工具類
語言:非大數(shù)據(jù)類R、Python最多;大數(shù)據(jù)可能還會用到scala和java。
其他框架、類庫(選學):爬蟲(requests、beautifulsoup、scrapy),日志分析(常見elk)。
在大數(shù)據(jù)時代,“多種架構(gòu)支持多類應用”成為數(shù)據(jù)庫行業(yè)應對大數(shù)據(jù)的基本思路,數(shù)據(jù)庫行業(yè)出現(xiàn)互為補充的三大陣營,適用于事務(wù)處理應用的OldSQL、適用于數(shù)據(jù)分析應用的NewSQL和適用于互聯(lián)網(wǎng)應用的NoSQL。但在一些復雜的應用場景中,單一數(shù)據(jù)庫架構(gòu)都不能完全滿足應用場景對海量結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的存儲管理、復雜分析、關(guān)聯(lián)查詢、實時性處理和控制建設(shè)成本等多方面的需要,因此不同架構(gòu)數(shù)據(jù)庫混合部署應用成為滿足復雜應用的必然選擇。不同架構(gòu)數(shù)據(jù)庫混合使用的模式可以概括為:OldSQL+NewSQL、OldSQL+NoSQL、NewSQL+NoSQL三種主要模式。下面通過三個案例對不同架構(gòu)數(shù)據(jù)庫的混合應用部署進行介紹。
OldSQL+NewSQL 在數(shù)據(jù)中心類應用中混合部署
采用OldSQL+NewSQL模式構(gòu)建數(shù)據(jù)中心,在充分發(fā)揮OldSQL數(shù)據(jù)庫的事務(wù)處理能力的同時,借助NewSQL在實時性、復雜分析、即席查詢等方面的獨特優(yōu)勢,以及面對海量數(shù)據(jù)時較強的擴展能力,滿足數(shù)據(jù)中心對當前“熱”數(shù)據(jù)事務(wù)型處理和海量歷史“冷”數(shù)據(jù)分析兩方面的需求。OldSQL+NewSQL模式在數(shù)據(jù)中心類應用中的互補作用體現(xiàn)在,OldSQL彌補了NewSQL不適合事務(wù)處理的不足,NewSQL彌補了OldSQL在海量數(shù)據(jù)存儲能力和處理性能方面的缺陷。
商業(yè)銀行數(shù)據(jù)中心采用OldSQL+NewSQL混合部署方式搭建,OldSQL數(shù)據(jù)庫滿足各業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的歸檔備份和事務(wù)型應用,NewSQL MPP數(shù)據(jù)庫集群對即席查詢、多維分析等應用提供高性能支持,并且通過MPP集群架構(gòu)實現(xiàn)應對海量數(shù)據(jù)存儲的擴展能力。
商業(yè)銀行數(shù)據(jù)中心存儲架構(gòu)
與傳統(tǒng)的OldSQL模式相比,商業(yè)銀行數(shù)據(jù)中心采用OldSQL+NewSQL混合搭建模式,數(shù)據(jù)加載性能提升3倍以上,即席查詢和統(tǒng)計分析性能提升6倍以上。NewSQL MPP的高可擴展性能夠應對新的業(yè)務(wù)需求,可隨著數(shù)據(jù)量的增長采用集群方式構(gòu)建存儲容量更大的數(shù)據(jù)中心。
OldSQL+NoSQL 在互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)應用中混合部署
在互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)應用中采用OldSQL+NoSQL混合模式,能夠很好的解決互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)應用對海量結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)進行存儲和快速處理的需求。在諸如大型電子商務(wù)平臺、大型SNS平臺等互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)應用場景中,OldSQL在應用中負責高價值密度結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的存儲和事務(wù)型處理,NoSQL在應用中負責存儲和處理海量非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)和低價值密度結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。OldSQL+NoSQL模式在互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)應用中的互補作用體現(xiàn)在,OldSQL彌補了NoSQL在ACID特性和復雜關(guān)聯(lián)運算方面的不足,NoSQL彌補了OldSQL在海量數(shù)據(jù)存儲和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)處理方面的缺陷。
數(shù)據(jù)魔方是淘寶網(wǎng)的一款數(shù)據(jù)產(chǎn)品,主要提供行業(yè)數(shù)據(jù)分析、店鋪數(shù)據(jù)分析。淘寶數(shù)據(jù)產(chǎn)品在存儲層采用OldSQL+NoSQL混合模式,由基于MySQL的分布式關(guān)系型數(shù)據(jù)庫集群MyFOX和基于HBase的NoSQL存儲集群Prom組成。由于OldSQL強大的語義和關(guān)系表達能力,在應用中仍然占據(jù)著重要地位,目前存儲在MyFOX中的統(tǒng)計結(jié)果數(shù)據(jù)已經(jīng)達到10TB,占據(jù)著數(shù)據(jù)魔方總數(shù)據(jù)量的95%以上。另一方面,NoSQL作為SQL的有益補充,解決了OldSQL數(shù)據(jù)庫無法解決的全屬性選擇器等問題。
淘寶海量數(shù)據(jù)產(chǎn)品技術(shù)架構(gòu)
基于OldSQL+NoSQL混合架構(gòu)的特點,數(shù)據(jù)魔方目前已經(jīng)能夠提供壓縮前80TB的數(shù)據(jù)存儲空間,支持每天4000萬的查詢請求,平均響應時間在28毫秒,足以滿足未來一段時間內(nèi)的業(yè)務(wù)增長需求。
NewSQL+NoSQL 在行業(yè)大數(shù)據(jù)應用中混合部署
行業(yè)大數(shù)據(jù)與互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)的區(qū)別在于行業(yè)大數(shù)據(jù)的價值密度更高,并且對結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的實時處理、復雜的多表關(guān)聯(lián)分析、即席查詢、數(shù)據(jù)強一致性等都比互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)有更高的要求。行業(yè)大數(shù)據(jù)應用場景主要是分析類應用,如:電信、金融、政務(wù)、能源等行業(yè)的決策輔助、預測預警、統(tǒng)計分析、經(jīng)營分析等。
在行業(yè)大數(shù)據(jù)應用中采用NewSQL+NoSQL混合模式,充分利用NewSQL在結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)分析處理方面的優(yōu)勢,以及NoSQL在非結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)處理方面的優(yōu)勢,實現(xiàn)NewSQL與NoSQL的功能互補,解決行業(yè)大數(shù)據(jù)應用對高價值結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的實時處理、復雜的多表關(guān)聯(lián)分析、即席查詢、數(shù)據(jù)強一致性等要求,以及對海量非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲和精確查詢的要求。在應用中,NewSQL承擔高價值密度結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的存儲和分析處理工作,NoSQL承擔存儲和處理海量非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和不需要關(guān)聯(lián)分析、Ad-hoc查詢較少的低價值密度結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的工作。
當前電信運營商在集中化BI系統(tǒng)建設(shè)過程中面臨著數(shù)據(jù)規(guī)模大、數(shù)據(jù)處理類型多等問題,并且需要應對大量的固定應用,以及占統(tǒng)計總數(shù)80%以上的突發(fā)性臨時統(tǒng)計(ad-hoc)需求。在集中化BI系統(tǒng)的建設(shè)中采用NewSQL+NoSQL混搭的模式,充分利用NewSQL在復雜分析、即席查詢等方面處理性能的優(yōu)勢,及NoSQL在非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)處理和海量數(shù)據(jù)存儲方面的優(yōu)勢,實現(xiàn)高效低成本。
集中化BI系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲架構(gòu)
集中化BI系統(tǒng)按照數(shù)據(jù)類型和處理方式的不同,將結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)分別存儲在不同的系統(tǒng)中:非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)在Hadoop平臺上存儲與處理;結(jié)構(gòu)化、不需要關(guān)聯(lián)分析、Ad-hoc查詢較少的數(shù)據(jù)保存在NoSQL數(shù)據(jù)庫或Hadoop平臺;結(jié)構(gòu)化、需要關(guān)聯(lián)分析或經(jīng)常ad-hoc查詢的數(shù)據(jù),保存在NewSQL MPP數(shù)據(jù)庫中,短期高價值數(shù)據(jù)放在高性能平臺,中長期放在低成本產(chǎn)品中。
結(jié)語
當前信息化應用的多樣性、復雜性,以及三種數(shù)據(jù)庫架構(gòu)各自所具有的優(yōu)勢和局限性,造成任何一種架構(gòu)的數(shù)據(jù)庫都不能完全滿足應用需求,因此不同架構(gòu)數(shù)據(jù)庫混合使用,從而彌補其他架構(gòu)的不足成為必然選擇。根據(jù)應用場景采用不同架構(gòu)數(shù)據(jù)庫進行組合搭配,充分發(fā)揮每種架構(gòu)數(shù)據(jù)庫的特點和優(yōu)勢,并且與其他架構(gòu)數(shù)據(jù)庫形成互補,完全涵蓋應用需求,保證數(shù)據(jù)資源的最優(yōu)化利用,將成為未來一段時期內(nèi)信息化應用主要采用的解決方式。
目前在國內(nèi)市場上,OldSQL主要為Oracle、IBM等國外數(shù)據(jù)庫廠商所壟斷,達夢、金倉等國產(chǎn)廠商仍處于追趕狀態(tài);南大通用憑借國產(chǎn)新型數(shù)據(jù)庫GBase 8a異軍突起,與EMC的Greenplum和HP的Vertica躋身NewSQL市場三強;NoSQL方面用戶則大多采用Hadoop開源方案。