“什么是NoSQL? “

存储架构 2017-11-15

什么是NoSQL?

NoSQL ,指的是非关系型的数据库。 NoSQL 有时也称作 Not Only SQL 的缩写,是对不同于传统的关系型数据库的数据库管理系统的统称。

NoSQL 用于超大规模数据的存储。(例如谷歌或 Facebook 每天为他们的用户收集万亿比特的数据)。这些类型的数据存储不需要固定的模式,无需多余操作就可以横向扩展。

RDBMS 回顾

RDBMS 即关系数据库管理系统 (Relational Database Management System) ,是将数据 组织 为相关的行和列的 系统 ,而管理关系数据库的计算机软件就是 关系 数据库管理系统,常用的 数据库 软件有 Oracle SQL Server 等。

关系型数据库遵循 ACID 规则

事务在英文中是 transaction ,和现实世界中的交易很类似,它有如下四个特性:

1 A (Atomicity) 原子性

原子性很容易理解,也就是说事务里的所有操作要么全部做完,要么都不做,事务成功的条件是事务里的所有操作都成功,只要有一个操作失败,整个事务就失败,需要回滚。

比如银行转账,从 A 账户转 100 元至 B 账户,分为两个步骤: 1 )从 A 账户取 100 元; 2 )存入 100 元至 B 账户。这两步要么一起完成,要么一起不完成,如果只完成第一步,第二步失败,钱会莫名其妙少了 100 元。

2 C (Consistency) 一致性

一致性也比较容易理解,也就是说数据库要一直处于一致的状态,事务的运行不会改变数据库原本的一致性约束。

例如现有完整性约束 a+b=10 ,如果一个事务改变了 a ,那么必须得改变 b ,使得事务结束后依然满足 a+b=10 ,否则事务失败。

3 I (Isolation) 独立性

所谓的独立性是指并发的事务之间不会互相影响,如果一个事务要访问的数据正在被另外一个事务修改,只要另外一个事务未提交,它所访问的数据就不受未提交事务的影响。

比如现有有个交易是从 A 账户转 100 元至 B 账户,在这个交易还未完成的情况下,如果此时 B 查询自己的账户,是看不到新增加的 100 元的。

4 D (Durability) 持久性

持久性是指一旦事务提交后,它所做的修改将会永久的保存在数据库上,即使出现宕机也不会丢失。

RDBMS vs NoSQL

RDBMS - 高度组织化结构化数据 - 结构化查询语言( SQL

- 数据和关系都存储在单独的表中。 - 数据操纵语言,数据定义语言 - 严格的一致性 - 基础事务

NoSQL

-
代表着不仅仅是

SQL

-


没有声明性查询语言
-
没有预定义的模式
-

-
值对存储,列存储,文档存储,图形数据库
-
最终一致性,而非
ACID
属性
-
非结构化和不可预知的数据
- CAP
定理

-
高性能,高可用性和可伸缩性

NoSQL 的优点 / 缺点

优点 :

· - 高可扩展性

· - 分布式计算

· - 低成本

· - 架构的灵活性,半结构化数据

· - 没有复杂的关系

缺点 :

· - 没有标准化

· - 有限的查询功能(到目前为止)

· - 最终一致是不直观的程序

CAP定理(CAP theorem)

在计算机科学中 , CAP 定理( CAP theorem , 又被称作 布鲁尔定理( Brewer's theorem , 它指出对于一个分布式计算系统来说,不可能同时满足以下三点 :

· 一致性 (Consistency) ( 所有节点在同一时间具有相同的数据 )

· 可用性 (Availability) ( 保证每个请求不管成功或者失败都有响应 )

· 分隔容忍 (Partition tolerance) ( 系统中任意信息的丢失或失败不会影响系统的继续运作 )

CAP 理论的核心是:一个分布式系统不可能同时很好的满足一致性,可用性和分区容错性这三个需求,最多只能同时较好的满足两个。

因此,根据 CAP 原理将 NoSQL 数据库分成了满足 CA 原则、满足 CP 原则和满足 AP 原则三 大类:

· CA - 单点集群,满足一致性,可用性的系统,通常在可扩展性上不太强大。

· CP - 满足一致性,分区容忍性的系统,通常性能不是特别高。

· AP - 满足可用性,分区容忍性的系统,通常可能对一致性要求低一些。

· NoSQL 数据库分类

类型

部分代表

特点

列存储

Hbase

Cassandra

Hypertable

顾名思义,是按列存储数据的。最大的特点是方便存储结构化和半结构化数据,方便做数据压缩,对针对某一列或者某几列的查询有非常大的IO优势。

文档存储

MongoDB

CouchDB

文档存储一般用类似json的格式存储,存储的内容是文档型的。这样也就有有机会对某些字段建立索引,实现关系数据库的某些功能。

key-value 存储

Tokyo Cabinet / Tyrant

Berkeley DB

MemcacheDB

Redis

可以通过key快速查询到其value。一般来说,存储不管value的格式,照单全收。(Redis包含了其他功能)

图存储

Neo4J

FlockDB

图形关系的最佳存储。使用传统关系数据库来解决的话性能低下,而且设计使用不方便。

对象存储

db4o

Versant

通过类似面向对象语言的语法操作数据库,通过对象的方式存取数据。

xml 数据库

Berkeley DB XML

BaseX

高效的存储XML数据,并支持XML的内部查询语法,比如XQuery,Xpath。

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