NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)有哪些優(yōu)點(diǎn)

本篇內(nèi)容主要講解“NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)有哪些優(yōu)點(diǎn)”，感興趣的朋友不妨來(lái)看看。本文介紹的方法操作簡(jiǎn)單快捷，實(shí)用性強(qiáng)。下面就讓小編來(lái)帶大家學(xué)習(xí)“NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)有哪些優(yōu)點(diǎn)”吧!

1. 簡(jiǎn)介

SQL：

SQL是結(jié)構(gòu)化查詢語(yǔ)言的縮寫。IT工程師在大型關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)(DBMS)中快速搜索信息已經(jīng)有很長(zhǎng)一段時(shí)間了。

SQL如今被廣泛使用，因?yàn)樗亲罱Y(jié)構(gòu)化、最快的數(shù)據(jù)庫(kù)組織和查詢?cè)O(shè)備之一;不同的名字代表不同的改進(jìn)版本，如Oracle的MySQL和微軟的SQL  Server。此外，SQL具有預(yù)定義的結(jié)構(gòu)和模式，是許多公司最推薦的選擇。

NoSQL：

“NoSQL”這個(gè)縮略語(yǔ)有兩種不同的解釋，目前尚不明確：

• 對(duì)有些人來(lái)說是“No SQL”，也就是說，使用了另一種不同于SQL的查詢語(yǔ)言。

• 對(duì)于其他人，它不僅是“SQL”，也就是說，是SQL與其他信息檢索工具的結(jié)合使用。

這個(gè)術(shù)語(yǔ)既與技術(shù)特征有關(guān)，也與20世紀(jì)10年代出現(xiàn)的歷史性一代DBMS有關(guān)。導(dǎo)致NoSQL發(fā)明的主要原因是，它解決了這樣一個(gè)問題，即一個(gè)網(wǎng)站上的同一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)可以在全世界范圍內(nèi)被數(shù)百萬(wàn)用戶同時(shí)使用;像亞馬遜這樣的公司就存在這種典型問題……

筆者試圖通過NoSQL來(lái)降低查詢語(yǔ)言的復(fù)雜性，簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)庫(kù)的體系結(jié)構(gòu)。這些數(shù)據(jù)庫(kù)包括面向列、面向文檔、面向圖形和面向鍵/值的數(shù)據(jù)。NoSQL由各種產(chǎn)品組成，每個(gè)產(chǎn)品都有一組獨(dú)特的功能。

主要差別：

• SQL數(shù)據(jù)庫(kù)有一個(gè)預(yù)定義的模式，而NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)有一個(gè)用于非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)模式。

• SQL數(shù)據(jù)庫(kù)是可垂直擴(kuò)展的，而NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)是可水平擴(kuò)展的。SQL數(shù)據(jù)庫(kù)是通過增加CPU、RAM或SSD等硬件的能力來(lái)擴(kuò)展的。

• NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)通過增加數(shù)據(jù)服務(wù)器的數(shù)量來(lái)減少負(fù)載。這就像在同一棟建筑上增加更多的樓層，而不是在鄰近地區(qū)增加更多的建筑。

• SQL數(shù)據(jù)庫(kù)使用SQL(結(jié)構(gòu)化查詢語(yǔ)言)來(lái)定義和操作數(shù)據(jù)，這是非常強(qiáng)大的。在NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)中，查詢的重點(diǎn)是文檔收集。有時(shí)也稱為UnQL(非結(jié)構(gòu)化查詢語(yǔ)言)。在不同的NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)之間，使用UnQL的語(yǔ)法差異很大。

• SQL數(shù)據(jù)庫(kù)是基于表的數(shù)據(jù)庫(kù)，而NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)是基于鍵值對(duì)的數(shù)據(jù)庫(kù)。這意味著SQL數(shù)據(jù)庫(kù)以表的形式表示數(shù)據(jù)，表由表示數(shù)據(jù)的一定數(shù)量的行組成，而NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)是鍵值對(duì)、文檔、圖形數(shù)據(jù)庫(kù)等的集合。

2. 歷史因素

(1) 關(guān)系型DBMS的歷史支配地位

• 20世紀(jì)70年代創(chuàng)建的關(guān)系型DBMS已經(jīng)逐漸成為主流， 20世紀(jì)90年代初成為了非常普遍的主流數(shù)據(jù)庫(kù)范式。

• 在20世紀(jì)90年代，許多物流公司的銷售人員開始使用它來(lái)存儲(chǔ)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。事實(shí)上，他們既沒有鼠標(biāo)，也沒有用戶界面來(lái)搜索存儲(chǔ)在服務(wù)器上的某些信息，服務(wù)器通常由專業(yè)線連接并且相距很遠(yuǎn)，它們用于通過鍵盤輸入SQL命令，并且能夠在幾秒內(nèi)檢索到特定產(chǎn)品或原材料可用性的相關(guān)信息。

• 出現(xiàn)了其他幾種數(shù)據(jù)庫(kù)模型，如面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、層次數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、對(duì)象關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，但它們的使用非常有限。

• 從本世紀(jì)初開始，隨著谷歌、亞馬遜等大型互聯(lián)網(wǎng)公司的發(fā)展，出現(xiàn)了大量的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，其增長(zhǎng)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過不再符合RDBMS關(guān)系模式的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。集群計(jì)算也得到了發(fā)展，關(guān)系模型的主導(dǎo)地位由于其在新實(shí)踐上的限制受到了質(zhì)疑。

(2) NoSQL模型的先驅(qū)

大型web公司必須處理非常大的數(shù)據(jù)量，這就是為什么它們首先要面對(duì)傳統(tǒng)關(guān)系型DBMS的固有限制。

這些系統(tǒng)嚴(yán)格應(yīng)用ACID屬性(原子性、一致性、隔離性、持久性)，通常設(shè)計(jì)為在單臺(tái)計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，很快就出現(xiàn)了可伸縮性問題。為了滿足這些限制，一些公司已經(jīng)開始開發(fā)自己的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，這些系統(tǒng)可以在分布式硬件架構(gòu)上運(yùn)行，可以處理大量數(shù)據(jù)：

• 谷歌(BigTable)，

• 亞馬遜(DynamoDB)，

• LinkedIn(Voldemort )，

• Facebook (Cassandra和HBase)，

• 百度(Hypertable)

通過簡(jiǎn)單增加服務(wù)器數(shù)量，性能保持良好，這是降低成本的合理解決方案，特別是如果收入隨著活動(dòng)的增長(zhǎng)而增長(zhǎng)的話。

3. 流行的數(shù)據(jù)庫(kù)

為了選擇合適的管理系統(tǒng)，了解市場(chǎng)上存在什么是很重要的?？纯聪旅?個(gè)流行的SQL和NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)，其中有付費(fèi)的也有免費(fèi)的。

(1) SQL數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品：

• MySql：它是免費(fèi)的，即使是免費(fèi)的數(shù)據(jù)庫(kù)引擎也提供了很多功能。

• Postgres：這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)管理引擎是可擴(kuò)展的，可以處理tb級(jí)的數(shù)據(jù)，具有各種預(yù)定義的功能。

• Oracle：Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)管理工具集最新的創(chuàng)意和功能于一身，非常強(qiáng)大。

• SQL Server：非常快速和穩(wěn)定，與微軟的其他產(chǎn)品配合得很好。

• SQLite：SQLite數(shù)據(jù)庫(kù)非常靈巧，并且可以快速地設(shè)置，它還可以用于在智能手機(jī)應(yīng)用程序(iPhone或Android)的實(shí)際數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。

(2) NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品：

• MongoDB：MongoDB是一個(gè)靈活/可靠的數(shù)據(jù)庫(kù)，它會(huì)把讀者吸引到NoSQL的世界中來(lái)。管理和維護(hù)非常簡(jiǎn)單快捷。

• Hbase：它是一個(gè)面向列的數(shù)據(jù)庫(kù)，有助于提高查詢性能和集合。

• Cassandra：Cassandra提供的線性可伸縮性，允許通過簡(jiǎn)單地添加/刪除服務(wù)器來(lái)輕松地?cái)U(kuò)展/縮小集群。

• Redis：使用非常簡(jiǎn)單和直接。下載Redis，并在接下來(lái)的五分鐘內(nèi)開始使用它。

• CouchDb：由于CouchDB能夠存儲(chǔ)序列化(JSON格式)的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和Restful HTTP API，因此它非常適合用于Web和移動(dòng)應(yīng)用程序。

4. NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

NoSQLDBMS的主要特點(diǎn)，在于支持對(duì)大量數(shù)據(jù)的操作和水平可伸縮性。然而，目前大多數(shù)公司面臨的困難是，如何用最適當(dāng)?shù)募夹g(shù)解決問題，使應(yīng)用作出反應(yīng)。

要解決這個(gè)問題，首先要很好地理解不同類型的NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)。

有一個(gè)普遍的誤解，所有的NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)都是平等創(chuàng)建的。實(shí)際上，這些數(shù)據(jù)庫(kù)可以分為四類：面向文檔的數(shù)據(jù)庫(kù)、鍵/值數(shù)據(jù)庫(kù)、列數(shù)據(jù)庫(kù)和面向圖形的數(shù)據(jù)庫(kù)。它們都有一個(gè)共同點(diǎn)：支持比傳統(tǒng)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)更靈活和更動(dòng)態(tài)的模型。

事實(shí)上，每個(gè)類別都有自己的屬性和限制。沒有數(shù)據(jù)庫(kù)可以解決所有問題。必須根據(jù)項(xiàng)目的需要選擇數(shù)據(jù)庫(kù)。

必須考慮將操作什么類型的數(shù)據(jù)，以及應(yīng)用程序最終將如何使用這些數(shù)據(jù)。

(1) 面向文檔的數(shù)據(jù)庫(kù)：混合結(jié)構(gòu)

面向文檔的NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和提取為鍵/值對(duì)，但是值部分存儲(chǔ)為文檔。文檔以JSON或XML格式存儲(chǔ)。

MongoDB, Apache CouchDB, MarkLogic是面向文檔的數(shù)據(jù)庫(kù)

(2) 鍵/值數(shù)據(jù)庫(kù)：

面向鍵值的數(shù)據(jù)庫(kù)有大量的鍵和值散列。它代表了NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)的最簡(jiǎn)單形式。將唯一的鍵與數(shù)據(jù)中的值相關(guān)聯(lián)，目的是基于相對(duì)簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)集極大地提高應(yīng)用程序的性能。

Redis, Riak, Memcached 和 Aerospike 就是鍵值數(shù)據(jù)庫(kù)的例子。

(3) 列數(shù)據(jù)庫(kù)：

列數(shù)據(jù)庫(kù)將數(shù)據(jù)保存在具有大量列的表中。每個(gè)存儲(chǔ)塊包含來(lái)自單個(gè)列的數(shù)據(jù)，并且每個(gè)列被單獨(dú)處理。它們?cè)谥T如COUNT、SUM、AVG、MAX等聚合查詢上有很高的性能，因?yàn)閿?shù)據(jù)很容易從列中取出。

HBase, Cassandra 和 Accumulo 就是列數(shù)據(jù)庫(kù)的例子。

(4) 面向圖形的數(shù)據(jù)庫(kù)：

基于圖的數(shù)據(jù)庫(kù)是一種網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)，它將數(shù)據(jù)元素存儲(chǔ)在“圖”結(jié)構(gòu)中，使得在節(jié)點(diǎn)之間創(chuàng)建關(guān)聯(lián)成為可能，最終成為推薦引擎或社交網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)。

從圖形數(shù)據(jù)庫(kù)中可以獲得很多信息。例如，可以使用圖形技術(shù)根據(jù)不同人的興趣來(lái)確定他們之間的關(guān)系。

圖源：neo4j.

Neo4J, InfiniteGraph 和 FlockDB 就是面向圖形數(shù)據(jù)庫(kù)的例子。

5. 為應(yīng)用程序選擇適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)庫(kù)類型的5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)

如何選擇哪種類型的數(shù)據(jù)庫(kù)最適合一個(gè)項(xiàng)目?可以根據(jù)以下清單做決定：

• 要存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)類型：SQL數(shù)據(jù)庫(kù)不適合分層數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。但是，NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)更適合分層數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，因?yàn)樗裱I值對(duì)方法或圖方法。NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)是大型數(shù)據(jù)集的首選。

• 可伸縮性：在大多數(shù)情況下，SQL數(shù)據(jù)庫(kù)是可垂直伸縮的?？梢酝ㄟ^增加單個(gè)服務(wù)器上的處理器、RAM、SSD等來(lái)管理增加的負(fù)載。另一方面，NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)是可水平伸縮的。可以簡(jiǎn)單地將一些額外的服務(wù)器添加到NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)設(shè)施中來(lái)處理繁重的數(shù)據(jù)流。因此，可以根據(jù)設(shè)備選擇適合的數(shù)據(jù)庫(kù)類型。

• 高度事務(wù)性應(yīng)用程序：SQL數(shù)據(jù)庫(kù)更穩(wěn)定并且可以保證原子性和數(shù)據(jù)完整性，因此更適合密集使用的事務(wù)類型的應(yīng)用程序。雖然可以將NoSQL用于事務(wù)性目的，但它仍然不能與SQL相提并論，但可以用于復(fù)雜的事務(wù)性應(yīng)用程序。

• 復(fù)雜查詢：SQL數(shù)據(jù)庫(kù)非常適合需要很多查詢的環(huán)境，而NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)不適合復(fù)雜查詢。所以NoSQL中的查詢不如SQL查詢語(yǔ)言強(qiáng)大。

• 屬性：SQL數(shù)據(jù)庫(kù)強(qiáng)調(diào)ACID屬性(原子性、一致性、隔離性、持久性)，而NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)遵循Brewers  CAP定理(一致性、可用性和分區(qū)容限)。

6. 從RDBMS轉(zhuǎn)向NoSQL

無(wú)論選擇哪種NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)，將數(shù)據(jù)遷移到其中都會(huì)遇到一些嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。NoSQL中數(shù)據(jù)模型的設(shè)計(jì)具有額外的復(fù)雜性，你需要知道數(shù)據(jù)的最終用途。僅僅知道應(yīng)用程序?qū)⑻幚碣~單和客戶信息是不夠的，還必須知道這些數(shù)據(jù)將如何展示給最終用戶。

因此，NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)建模除了需要對(duì)最終用戶的使用有深入的了解外，還需要真正的技術(shù)專長(zhǎng)。

是時(shí)候用NoSQL解決方案替換SQL了嗎?

在筆者看來(lái)，這是一個(gè)很難回答的問題。因?yàn)樵诖蠖鄶?shù)情況下，不是用NoSQL解決方案替換SQL，而是在應(yīng)用程序和用例顯示需要更改時(shí)，從一種解決方案轉(zhuǎn)換到另一種解決方案。

通常，在構(gòu)建現(xiàn)代Web和移動(dòng)應(yīng)用程序時(shí)，對(duì)靈活性和可伸縮性的需求將推動(dòng)這種轉(zhuǎn)變。

許多公司試圖在其web應(yīng)用程序中支持負(fù)載，因此選擇簡(jiǎn)單地將web服務(wù)器添加到負(fù)載平衡器之后以支持更多用戶。

毫無(wú)疑問，在日益重要的云計(jì)算世界中，擴(kuò)展能力是一個(gè)基本的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，可以輕松地添加或刪除虛擬機(jī)實(shí)例，以滿足變化不定的需求。

關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)(RDBMS)不允許簡(jiǎn)單的擴(kuò)展，也不提供靈活的數(shù)據(jù)模型。管理更多的用戶意味著添加更大的服務(wù)器，而大型服務(wù)器非常復(fù)雜和昂貴，不像低成本的硬件、“商品硬件”和云架構(gòu)。

組織開始看到現(xiàn)有或新應(yīng)用程序的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的性能問題。特別是隨著用戶數(shù)量的日益增加，他們意識(shí)到對(duì)更快速、更靈活的數(shù)據(jù)庫(kù)的需求變得非常重要。是時(shí)候轉(zhuǎn)移到NoSQL了!

從SQL到NoSQL的轉(zhuǎn)換需要哪些主要步驟?

應(yīng)用程序/項(xiàng)目可能因每個(gè)組織而有很大的差異，因此轉(zhuǎn)換將取決于使用用例。以下是一些關(guān)于過渡的通用準(zhǔn)則：

(1) 理解應(yīng)用的核心需求

以下是與NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)的需求相對(duì)應(yīng)的一些要求：

• 可擴(kuò)展性

• 快速的應(yīng)用程序開發(fā)：不斷變化的市場(chǎng)需求和持續(xù)的數(shù)據(jù)修改

• 性能穩(wěn)定：響應(yīng)時(shí)間短，可帶來(lái)更好的用戶體驗(yàn)

• 運(yùn)行可靠性：管理錯(cuò)誤的高可用性，對(duì)應(yīng)用程序的影響最小，并且集成了監(jiān)視API以便更好維護(hù)

(2) 了解NoSQL提供的不同類型

如前所述，有不同類型的NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)。例如面向文檔的NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)—Couchbase和MongoDB是兩個(gè)最著名和最廣泛采用的例子。

此外，Cassandra可能也是一個(gè)解決方案，可以使用它的柱狀模型進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。Neo4j是一個(gè)圖形數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)于需要存儲(chǔ)實(shí)體間關(guān)系的應(yīng)用程序來(lái)說，它可能是一個(gè)完美的數(shù)據(jù)庫(kù)。

(3) 建立一個(gè)原型

一旦縮小了數(shù)據(jù)庫(kù)類型的可能選擇范圍，就可以嘗試開發(fā)一個(gè)集成了應(yīng)用程序主要特征的原型。這個(gè)原型將幫助評(píng)估響應(yīng)時(shí)間、吞吐量方面的性能和易于擴(kuò)展的能力。

(4) 文檔建模與開發(fā)

對(duì)于面向文檔的數(shù)據(jù)庫(kù)，請(qǐng)花幾天時(shí)間從固定的表格圖開始對(duì)數(shù)據(jù)建模，以獲取靈活的文檔模型。

(5) 部署然后生產(chǎn)

操作穩(wěn)定性是交互式web應(yīng)用程序的一個(gè)非常重要的方面。對(duì)部署進(jìn)行一次又一次的測(cè)試，就像對(duì)通常使用傳統(tǒng)RDBMS系統(tǒng)的應(yīng)用程序進(jìn)行測(cè)試一樣。

(6) 緊跟最新趨勢(shì)

今天，有大量的高質(zhì)量培訓(xùn)提供了NoSQL的實(shí)踐課程，確保NoSQL成功實(shí)現(xiàn)的最佳方法是更新最新版本。

不要擔(dān)心，你會(huì)很容易接受某些NoSQL技術(shù)，特別是如果熟悉JSON文檔格式。廣泛使用SQL的開發(fā)人員可能需要適應(yīng)和學(xué)習(xí)文檔建模方法。重新思考如何使用文檔在邏輯上構(gòu)造數(shù)據(jù)，而不是將數(shù)據(jù)規(guī)范化為固定的數(shù)據(jù)庫(kù)模式，這是一個(gè)重要的方面。

到此，相信大家對(duì)“NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)有哪些優(yōu)點(diǎn)”有了更深的了解，不妨來(lái)實(shí)際操作一番吧！這里是億速云網(wǎng)站，更多相關(guān)內(nèi)容可以進(jìn)入相關(guān)頻道進(jìn)行查詢，關(guān)注我們，繼續(xù)學(xué)習(xí)！