2. 什么是NoSQL?

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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(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,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(wàn)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(wú)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(kù)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(yǔ)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(yǔ)言,數(shù)據(jù)定義語(yǔ)言
嚴(yán)格的一致性
基礎(chǔ)事務(wù)
ACID
關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)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(shuō)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(shuō)數(shù)據(jù)庫(kù)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(kù)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(wèn)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(wèn)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(kù)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(méi)有聲明性查詢語(yǔ)言
沒(méi)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(kù)
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(kù)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(méi)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(kù)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),通常可能對(duì)一致性要求低一些。
CAP理論就是說(shuō)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(wèn)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(méi)有NoSQL系統(tǒng)能同時(shí)保證這三點(diǎn)。
說(shuō)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(kù)
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(kù)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(wàn)一臺(tái);O 是指 Oracle 數(shù)據(jù)庫(kù),也很貴的,好幾萬(wàn)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)。
數(shù)據(jù)庫(kù)可以按照內(nèi)容類型分類:書目、全文、數(shù)字和圖像。在計(jì)算中,數(shù)據(jù)庫(kù)有時(shí)根據(jù)其組織方法進(jìn)行分類。有許多不同類型的數(shù)據(jù)庫(kù),從最流行的方法關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)到分布式數(shù)據(jù)庫(kù)、云數(shù)據(jù)庫(kù)或NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)。
常用數(shù)據(jù)庫(kù):
1、關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)
關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)是由IBM的E.F. Codd于1970年發(fā)明的,它是一個(gè)表格數(shù)據(jù)庫(kù),其中定義了數(shù)據(jù),因此可以以多種不同的方式對(duì)其進(jìn)行重組和訪問(wèn)。
關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)由一組表組成,其中的數(shù)據(jù)屬于預(yù)定義的類別。每個(gè)表在一個(gè)列中至少有一個(gè)數(shù)據(jù)類別,并且每一行對(duì)于列中定義的類別都有一個(gè)特定的數(shù)據(jù)實(shí)例。
結(jié)構(gòu)化查詢語(yǔ)言(SQL)是關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的標(biāo)準(zhǔn)用戶和應(yīng)用程序接口。關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)易于擴(kuò)展,并且可以在原始數(shù)據(jù)庫(kù)創(chuàng)建之后添加新的數(shù)據(jù)類別,而不需要修改所有現(xiàn)有應(yīng)用程序。
2、分布式數(shù)據(jù)庫(kù)
分布式數(shù)據(jù)庫(kù)是一種數(shù)據(jù)庫(kù),其中部分?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)在多個(gè)物理位置,處理在網(wǎng)絡(luò)中的不同點(diǎn)之間分散或復(fù)制。
分布式數(shù)據(jù)庫(kù)可以是同構(gòu)的,也可以是異構(gòu)的。同構(gòu)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中的所有物理位置都具有相同的底層硬件,并運(yùn)行相同的操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序。異構(gòu)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)中的硬件、操作系統(tǒng)或數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序在每個(gè)位置上可能是不同的。
3、云數(shù)據(jù)庫(kù)
云數(shù)據(jù)庫(kù)是針對(duì)虛擬化環(huán)境(混合云、公共云或私有云)優(yōu)化或構(gòu)建的數(shù)據(jù)庫(kù)。云數(shù)據(jù)庫(kù)提供了一些好處,比如可以按每次使用支付存儲(chǔ)容量和帶寬的費(fèi)用,還可以根據(jù)需要提供可伸縮性和高可用性。
云數(shù)據(jù)庫(kù)還為企業(yè)提供了在軟件即服務(wù)部署中支持業(yè)務(wù)應(yīng)用程序的機(jī)會(huì)。
4、NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)
NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)于大型分布式數(shù)據(jù)集非常有用。
NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)于關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)無(wú)法解決的大數(shù)據(jù)性能問(wèn)題非常有效。當(dāng)組織必須分析大量非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)或存儲(chǔ)在云中多個(gè)虛擬服務(wù)器上的數(shù)據(jù)時(shí),它們是最有效的。
5、面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫(kù)
使用面向?qū)ο缶幊陶Z(yǔ)言創(chuàng)建的項(xiàng)通常存儲(chǔ)在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中,但是面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)非常適合于這些項(xiàng)。
面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫(kù)是圍繞對(duì)象(而不是操作)和數(shù)據(jù)(而不是邏輯)組織的。例如,關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中的多媒體記錄可以是可定義的數(shù)據(jù)對(duì)象,而不是字母數(shù)字值。
6、圖形數(shù)據(jù)庫(kù)
面向圖形的數(shù)據(jù)庫(kù)是一種NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù),它使用圖形理論存儲(chǔ)、映射和查詢關(guān)系。圖數(shù)據(jù)庫(kù)基本上是節(jié)點(diǎn)和邊的集合,其中每個(gè)節(jié)點(diǎn)表示一個(gè)實(shí)體,每個(gè)邊表示節(jié)點(diǎn)之間的連接。
圖形數(shù)據(jù)庫(kù)在分析互連方面越來(lái)越受歡迎。例如,公司可以使用圖形數(shù)據(jù)庫(kù)從社交媒體中挖掘關(guān)于客戶的數(shù)據(jù)。
常用數(shù)據(jù)庫(kù)有:
1、關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)
關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)是由IBM的E.F. Codd于1970年發(fā)明的,它是一個(gè)表格數(shù)據(jù)庫(kù),其中定義了數(shù)據(jù),因此可以以多種不同的方式對(duì)其進(jìn)行重組和訪問(wèn)。關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)由一組表組成,其中的數(shù)據(jù)屬于預(yù)定義的類別。每個(gè)表在一個(gè)列中至少有一個(gè)數(shù)據(jù)類別,并且每一行對(duì)于列中定義的類別都有一個(gè)特定的數(shù)據(jù)實(shí)例。
2、分布式數(shù)據(jù)庫(kù)
分布式數(shù)據(jù)庫(kù)是一種數(shù)據(jù)庫(kù),數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)在多個(gè)物理位置,處理在網(wǎng)絡(luò)中的不同點(diǎn)之間分散或復(fù)制。分布式數(shù)據(jù)庫(kù)可以是同構(gòu)的,也可以是異構(gòu)的。同構(gòu)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中的所有物理位置都具有相同的底層硬件,并運(yùn)行相同的操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序。異構(gòu)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)中的硬件、操作系統(tǒng)或數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序在每個(gè)位置上可能是不同的。
3、云數(shù)據(jù)庫(kù)
云數(shù)據(jù)庫(kù)是針對(duì)虛擬化環(huán)境優(yōu)化或構(gòu)建的數(shù)據(jù)庫(kù)。云數(shù)據(jù)庫(kù)提供了一些好處,比如可以按每次使用支付存儲(chǔ)容量和帶寬的費(fèi)用,還可以根據(jù)需要提供可伸縮性和高可用性。云數(shù)據(jù)庫(kù)還為企業(yè)提供了在軟件即服務(wù)部署中支持業(yè)務(wù)應(yīng)用程序的機(jī)會(huì)。
4、NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)
NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)于大型分布式數(shù)據(jù)集非常有用。NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)于關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)無(wú)法解決的大數(shù)據(jù)性能問(wèn)題非常有效。當(dāng)組織必須分析大量非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)或存儲(chǔ)在云中多個(gè)虛擬服務(wù)器上的數(shù)據(jù)時(shí),它們是最有效的。
5、面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫(kù)
使用面向?qū)ο缶幊陶Z(yǔ)言創(chuàng)建的項(xiàng)通常存儲(chǔ)在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中,但是面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)非常適合于這些項(xiàng)。面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫(kù)是圍繞對(duì)象(而不是操作)和數(shù)據(jù)(而不是邏輯)組織的。例如,關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中的多媒體記錄可以是可定義的數(shù)據(jù)對(duì)象,而不是字母數(shù)字值。
6、圖形數(shù)據(jù)庫(kù)
面向圖形的數(shù)據(jù)庫(kù)是一種NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù),它使用圖形理論存儲(chǔ)、映射和查詢關(guān)系。圖數(shù)據(jù)庫(kù)基本上是節(jié)點(diǎn)和邊的集合,其中每個(gè)節(jié)點(diǎn)表示一個(gè)實(shí)體,每個(gè)邊表示節(jié)點(diǎn)之間的連接。
互聯(lián)網(wǎng)公司常用的基本集中在以下幾種,每種只舉一個(gè)比較常見或者應(yīng)用比較成功的例子吧。
1. In-Memory KV Store : Redis
in memory key-value store,同時(shí)提供了更加豐富的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和運(yùn)算的能力,成功用法是替代memcached,通過(guò)checkpoint和commit log提供了快速的宕機(jī)恢復(fù),同時(shí)支持replication提供讀可擴(kuò)展和高可用。
2. Disk-Based KV Store: Leveldb
真正基于磁盤的key-value storage, 模型單一簡(jiǎn)單,數(shù)據(jù)量不受限于內(nèi)存大小,數(shù)據(jù)落盤高可靠,Google的幾位大神出品的精品,LSM模型天然寫優(yōu)化,順序?qū)懕P的方式對(duì)于新硬件ssd再適合不過(guò)了,不足是僅提供了一個(gè)庫(kù),需要自己封裝server端。
3. Document Store: Mongodb
分布式nosql,具備了區(qū)別mysql的最大亮點(diǎn):可擴(kuò)展性。mongodb 最新引人的莫過(guò)于提供了sql接口,是目前nosql里最像mysql的,只是沒(méi)有ACID的特性,發(fā)展很快,支持了索引等特性,上手容易,對(duì)于數(shù)據(jù)量遠(yuǎn)超內(nèi)存限制的場(chǎng)景來(lái)說(shuō),還需要慎重。
4. Column Table Store: HBase
這個(gè)富二代似乎不用贅述了,最大的優(yōu)勢(shì)是開源,對(duì)于普通的scan和基于行的get等基本查詢,性能完全不是問(wèn)題,只是只提供裸的api,易用性上是短板,可擴(kuò)展性方面是最強(qiáng)的,其次坐上了Hadoop的快車,社區(qū)發(fā)展很快,各種基于其上的開源產(chǎn)品不少,來(lái)解決諸如join、聚集運(yùn)算等復(fù)雜查詢。
當(dāng)前題目:分布式數(shù)據(jù)庫(kù)和nosql,分布式數(shù)據(jù)庫(kù)和關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)
文章URL:http://chinadenli.net/article17/dsgcedj.html
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