本文主要內(nèi)容是測試了不同NoSQL數(shù)據(jù)庫在測試工具YCSB中的表現(xiàn)。我們選取了3款流行的內(nèi)存(in-memory)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)：Redis，Tarantool 以及 CouchBase，還有緩存系統(tǒng)Memchached。Memchached雖然不屬于數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)但常作為快速存儲(chǔ)系統(tǒng)使用。
創(chuàng)新互聯(lián)-專業(yè)網(wǎng)站定制、快速模板網(wǎng)站建設(shè)、高性價(jià)比焦作網(wǎng)站開發(fā)、企業(yè)建站全套包干低至880元,成熟完善的模板庫,直接使用。一站式焦作網(wǎng)站制作公司更省心,省錢,快速模板網(wǎng)站建設(shè)找我們，業(yè)務(wù)覆蓋焦作地區(qū)。費(fèi)用合理售后完善，十余年實(shí)體公司更值得信賴。
測試環(huán)境由4臺(tái)在Microsoft Azure Cloud中的虛擬機(jī)組成的計(jì)算機(jī)組組成。這些虛擬機(jī)同屬于一個(gè)數(shù)據(jù)中心。nosql-1和nosql-2用作測試Tarantool和CouchBase，nosql-3和nosql-4用作測試Redis，Azure Redis Cache 以及 Memcached。這些機(jī)器都安裝和配置了相應(yīng)數(shù)據(jù)庫和測試項(xiàng)目。虛擬機(jī)的配置為4核A3 CPU，7GB RAM，120GB硬盤。
數(shù)據(jù)庫及設(shè)置
內(nèi)存數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)會(huì)存儲(chǔ)所有在主內(nèi)存中的數(shù)據(jù)并在磁碟上進(jìn)行持續(xù)更新操作；透過日志記錄每個(gè)數(shù)據(jù)的修改以確保連貫性。由于是以append-only方式進(jìn)行日志寫入，因此它很少遇到瓶頸問題；讀取/寫入都不會(huì)造成頻繁的磁碟頭移動(dòng)。
Redis在2009推出，目前的最新版本是3.0.5。我們這里使用的版本是3.0.4，以append-only(只附加)方式進(jìn)行數(shù)據(jù)管理，與其配合使用的是Microsoft Azure Redis Cache工具。
Tarantool是一款開源NoSQL數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。我們使用的是Tarantool 1.6.7-126-gb35aff9，日志采用write-ahead(先寫)模式。Memcached是一款分布式內(nèi)存緩存系統(tǒng)，這里使用是Memcached 1.4.14-0ubuntu9。
Couchbase Server是開源分布式NoSQL面向文檔數(shù)據(jù)庫，這里使用的版本是Couchbase 4.0.0-4047-1。
YCSB測試工具
Yahoo! Cloud Serving Benchmark(YCSB)是功能強(qiáng)大的NoSQL數(shù)據(jù)庫性能測試工具，它提供了6種主要的負(fù)載工作類型，以字母A到F來區(qū)分。
負(fù)載A負(fù)責(zé)更新操作，極值是50/50的讀寫操作，如用于進(jìn)行新近操作記錄。負(fù)載B負(fù)責(zé)讀取操作，極值是95/5的讀寫操作，如用于進(jìn)行圖片標(biāo)簽管理，多進(jìn)行標(biāo)簽讀取操作。負(fù)載C負(fù)載100%的讀取操作，如用于進(jìn)行用戶屬性獲取。負(fù)載D以先進(jìn)先出方式進(jìn)行插入操作，如用戶進(jìn)行最新數(shù)據(jù)讀取。負(fù)載E負(fù)責(zé)小范圍記錄讀取而不是單個(gè)記錄讀取，如線程會(huì)話。負(fù)載F負(fù)責(zé)記錄的讀取，修改和寫入，如用戶信息管理。
我們對(duì)配置文件作了兩處參數(shù)修改：數(shù)據(jù)條目recordcount設(shè)為200000，操作條目operationcount設(shè)為5000000。YCSB是多線程工具，我們將以8, 16, 32, 64, 128 及256 線程來進(jìn)行測試。詳細(xì)的測試腳本請(qǐng)點(diǎn)擊這里進(jìn)行下載。
下列測試結(jié)果圖以顏色進(jìn)行測試對(duì)象區(qū)分，
Tarantool (HASH) （藍(lán)）
Tarantool (TREE)（淺藍(lán)）
Redis （紅）
Azure Redis Cache （橙）
Memcached （綠）
CouchBase（黑）
更多圖片請(qǐng)點(diǎn)擊［這里］查看。
結(jié)論
Tarantool在所有負(fù)載類型測試中皆取得了最優(yōu)成績。它創(chuàng)建了一個(gè)無鎖內(nèi)存引擎，以協(xié)同多任務(wù)方式進(jìn)行操作而不是互斥或并行處理方式。根據(jù)以下性能圖表現(xiàn)，我們的結(jié)論是Tarantool的高吞吐量處理是其最大優(yōu)勢之一。因此在多數(shù)場合下，Tarantool是用戶的最佳選擇。
Web1.0的時(shí)代，數(shù)據(jù)訪問量很有限，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題。
隨著Web2.0的時(shí)代的到來，用戶訪問量大幅度提升，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。
NoSQL 不依賴業(yè)務(wù)邏輯方式存儲(chǔ)，而以簡單的key-value模式存儲(chǔ)。因此大大的增加了數(shù)據(jù)庫的擴(kuò)展能力。
Memcache Memcache Redis Redis MongoDB MongoDB 列式數(shù)據(jù)庫 列式數(shù)據(jù)庫 Hbase Hbase
HBase是Hadoop項(xiàng)目中的數(shù)據(jù)庫。它用于需要對(duì)大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行隨機(jī)、實(shí)時(shí)的讀寫操作的場景中。
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10億行數(shù)據(jù)，還可處理有數(shù)百萬列元素的數(shù)據(jù)表。
Cassandra Cassandra
Apache Cassandra是一款免費(fèi)的開源NoSQL數(shù)據(jù)庫，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最為卓越的長處是對(duì)寫入及讀取操作進(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)
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(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(chǔ)。
（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(chǔ)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(chǔ)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(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(huì)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(huì)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(huì)永久的保存在數(shù)據(jù)庫上，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
沒有聲明性查詢語言
沒有預(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
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(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?？赡軐?duì)一致性要求低一些。
CAP理論就是說在分布式存儲(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(tái)；O 是指 Oracle 數(shù)據(jù)庫，也很貴的，好幾萬呢；M 是指 EMC 的存儲(chǔ)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(tái)不需要大面積重構(gòu)。
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(dòng)，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(chǔ)，相對(duì)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。
隨著大數(shù)據(jù)的不斷發(fā)展，非關(guān)系型的數(shù)據(jù)庫現(xiàn)在成了一個(gè)極其熱門的新領(lǐng)域，非關(guān)系數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品的發(fā)展非常迅速?，F(xiàn)今的計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方面要有龐大的水平擴(kuò)展性，而NoSQL也正是致力于改變這一現(xiàn)狀。目前Google的
BigTable和Amazon
的Dynamo使用的就是NoSQL型數(shù)據(jù)庫，本文介紹了10種出色的NoSQL數(shù)據(jù)庫。
雖然NoSQL流行語火起來才短短一年的時(shí)間，但是不可否認(rèn)，現(xiàn)在已經(jīng)開始了第二代運(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。不過現(xiàn)在也面臨著一個(gè)嚴(yán)酷的事實(shí)：技術(shù)越來越成熟——以至于原來很好的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NoSQL工具，可以為大數(shù)據(jù)建立快速、可擴(kuò)展的存儲(chǔ)庫。
給一個(gè)地址吧
(1) 確保主存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)一旦失效就立刻切換到備用復(fù)制節(jié)點(diǎn)。這一般基于成熟健壯的看門狗技術(shù) （Watch Dog），看門狗持續(xù)的監(jiān)控節(jié)點(diǎn)，一旦發(fā)現(xiàn)失效就切換到健康的復(fù)制節(jié)點(diǎn)。
(2) 對(duì)于你的應(yīng)用程序而言切換過程應(yīng)盡可能透明；最理想的情況是無需更改任何配置。更高級(jí)的解決方案是僅僅修改DNS中存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的IP地址，確保修復(fù)過程在幾秒鐘之內(nèi)完成。
(3) 自動(dòng)切換應(yīng)當(dāng)基于Quorum并且是完全一致（Fully Consistent）或最終一致（Eventually Consistent）的。
nosql數(shù)據(jù)庫的四種類型如下：
1.key-value鍵值存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫:
相關(guān)產(chǎn)品: Redis、Riak、SimpleDB、Chordless、Scalaris、Memcached.
主要應(yīng)用: 內(nèi)容緩存,處理大量數(shù)據(jù)的高負(fù)載訪問,也用于系統(tǒng)日志。
優(yōu)點(diǎn):查找速度快,大量操作時(shí)性能高。
2.列存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫:
相關(guān)產(chǎn)品: BigTable、HBase、Cassandra、HadoopDB、GreenPlum、PNUTS.
主要應(yīng)用: 分布式數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存與管理。
優(yōu)點(diǎn):查找速度快,可擴(kuò)展性強(qiáng),容易進(jìn)行分布式擴(kuò)展。
缺點(diǎn):功能相對(duì)局限。
3.文檔型數(shù)據(jù)庫
相關(guān)產(chǎn)品:MongoDB、CouchDB、ThruDB、CloudKit、Perservere、Jackrabbit.
主要應(yīng)用: web應(yīng)用,管理面向文檔的數(shù)據(jù)或者類似的半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。
優(yōu)點(diǎn):數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)靈活,表結(jié)構(gòu)可變,復(fù)雜性低。
缺點(diǎn):查詢效率低,且缺乏統(tǒng)一的查詢語言。
4.Graph圖形數(shù)據(jù)庫
相關(guān)產(chǎn)品: Neo4J、OrientDB、InfoGrid、GraphDB.
主要應(yīng)用: 復(fù)雜,互連接,低結(jié)構(gòu)化的圖結(jié)構(gòu)場合, 專注構(gòu)建關(guān)系圖譜。
優(yōu)點(diǎn): 利用圖結(jié)構(gòu)相關(guān)算法, 可用于構(gòu)建復(fù)雜的關(guān)系圖譜。
缺點(diǎn): 復(fù)雜度高。
重慶分公司
重慶分公司
