nosql是什么

NoSQL，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)集合多重數(shù)據(jù)種類帶來的挑戰(zhàn)，尤其是大數(shù)據(jù)應(yīng)用難題。

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雖然NoSQL流行語火起來才短短一年的時間，但是不可否認，現(xiàn)在已經(jīng)開始了第二代運動。盡管早期的堆棧代碼只能算是一種實驗，然而現(xiàn)在的系統(tǒng)已經(jīng)更加的成熟、穩(wěn)定。不過現(xiàn)在也面臨著一個嚴酷的事實：技術(shù)越來越成熟——以至于原來很好的NoSQL數(shù)據(jù)存儲不得不進行重寫，也有少數(shù)人認為這就是所謂的2.0版本。這里列出一些比較知名的工具，可以為大數(shù)據(jù)建立快速、可擴展的存儲庫。

NoSQL(NoSQL = Not Only SQL )，意即“不僅僅是SQL”，是一項全新的數(shù)據(jù)庫革命性運動，早期就有人提出，發(fā)展至2009年趨勢越發(fā)高漲。NoSQL的擁護者們提倡運用非關(guān)系型的數(shù)據(jù)存儲，相對于鋪天蓋地的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫運用，這一概念無疑是一種全新的思維的注入。

對于NoSQL并沒有一個明確的范圍和定義，但是他們都普遍存在下面一些共同特征：

不需要預(yù)定義模式：不需要事先定義數(shù)據(jù)模式，預(yù)定義表結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)中的每條記錄都可能有不同的屬性和格式。當插入數(shù)據(jù)時，并不需要預(yù)先定義它們的模式。

無共享架構(gòu)：相對于將所有數(shù)據(jù)存儲的存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)中的全共享架構(gòu)。NoSQL往往將數(shù)據(jù)劃分后存儲在各個本地服務(wù)器上。因為從本地磁盤讀取數(shù)據(jù)的性能往往好于通過網(wǎng)絡(luò)傳輸讀取數(shù)據(jù)的性能，從而提高了系統(tǒng)的性能。

彈性可擴展：可以在系統(tǒng)運行的時候，動態(tài)增加或者刪除結(jié)點。不需要停機維護，數(shù)據(jù)可以自動遷移。

分區(qū)：相對于將數(shù)據(jù)存放于同一個節(jié)點，NoSQL數(shù)據(jù)庫需要將數(shù)據(jù)進行分區(qū)，將記錄分散在多個節(jié)點上面。并且通常分區(qū)的同時還要做復(fù)制。這樣既提高了并行性能，又能保證沒有單點失效的問題。

異步復(fù)制：和RAID存儲系統(tǒng)不同的是，NoSQL中的復(fù)制，往往是基于日志的異步復(fù)制。這樣，數(shù)據(jù)就可以盡快地寫入一個節(jié)點，而不會被網(wǎng)絡(luò)傳輸引起遲延。缺點是并不總是能保證一致性，這樣的方式在出現(xiàn)故障的時候，可能會丟失少量的數(shù)據(jù)。

BASE：相對于事務(wù)嚴格的ACID特性，NoSQL數(shù)據(jù)庫保證的是BASE特性。BASE是最終一致性和軟事務(wù)。

NoSQL數(shù)據(jù)庫并沒有一個統(tǒng)一的架構(gòu)，兩種NoSQL數(shù)據(jù)庫之間的不同，甚至遠遠超過兩種關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的不同。可以說，NoSQL各有所長，成功的NoSQL必然特別適用于某些場合或者某些應(yīng)用，在這些場合中會遠遠勝過關(guān)系型數(shù)據(jù)庫和其他的NoSQL。

高性能 NoSQL

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：

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(yīng)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(dǎo)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(yīng)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。

一、NoSQL數(shù)據(jù)庫簡介

Web1.0的時代，數(shù)據(jù)訪問量很有限，用一夫當關(guān)的高性能的單點服務(wù)器可以解決大部分問題。

隨著Web2.0的時代的到來，用戶訪問量大幅度提升，同時產(chǎn)生了大量的用戶數(shù)據(jù)。加上后來的智能移動設(shè)備的普及，所有的互聯(lián)網(wǎng)平臺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，而以簡單的key-value模式存儲。因此大大的增加了數(shù)據(jù)庫的擴展能力。

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項目中的數(shù)據(jù)庫。它用于需要對大量的數(shù)據(jù)進行隨機、實時的讀寫操作的場景中。

HBase的目標就是處理數(shù)據(jù)量非常龐大的表，可以用普通的計算機處理超過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是一款免費的開源NoSQL數(shù)據(jù)庫，其設(shè)計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)量通常達到PB級別)。在眾多顯著特性當中，Cassandra最為卓越的長處是對寫入及讀取操作進行規(guī)模調(diào)整，而且其不強調(diào)主集群的設(shè)計思路能夠以相對直觀的方式簡化各集群的創(chuàng)建與擴展流程。

主要應(yīng)用：社會關(guān)系，公共交通網(wǎng)絡(luò)，地圖及網(wǎng)絡(luò)拓譜(n*(n-1)/2)

企業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)架構(gòu)優(yōu)化方法

企業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)架構(gòu)優(yōu)化方法

系統(tǒng)優(yōu)化是一個全面而復(fù)雜的工作，很難通過某一方面的提升而獲得很好的效果，也很難在一朝一夕完成系統(tǒng)的全面優(yōu)化，每個系統(tǒng)都有其特性，需要綜合分析綜合考慮才能獲得比較好的效果。 我下面為大家整理了一些企業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)架構(gòu)優(yōu)化的方法，歡迎閱讀參考：

1 實現(xiàn)動靜分離

所謂“動靜”分離，就是將靜態(tài)資源如圖片、CSS、Js等和動態(tài)資源如JSP、Servlet等進行分開的處理，通過使用不同的服務(wù)器，從而加快頁面的響應(yīng)速度，這是目前互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用最常用的方式之一，但是在企業(yè)應(yīng)用端相對應(yīng)用較少。

動靜分離至少有兩個方面的好處，一是提高了靜態(tài)資源的處理速度，因為應(yīng)用服務(wù)器處理靜態(tài)資源的速度—般都不如專業(yè)的web服務(wù)器，第二個好處就是減少了應(yīng)用服務(wù)器的負擔(dān)，應(yīng)用服務(wù)器專注于處理動態(tài)請求，這對系統(tǒng)的穩(wěn)定運行是有很大的幫助的。

要實現(xiàn)動靜分離，有兩種方式，一種是在加載靜態(tài)資源的HTML語言中，將地址指定到不同的IP/域名上，實現(xiàn)徹底的分離。這種方式需要在設(shè)計之初進行考慮，并不適合優(yōu)化項目，因為這種修改會產(chǎn)生很大的工作量。第二種方式是通過分發(fā)器，攔截對靜態(tài)資源的訪問，將動態(tài)資源轉(zhuǎn)發(fā)給后端的應(yīng)用服務(wù)器，實現(xiàn)動靜分離。這種方式的好處是不需要改動現(xiàn)有的代碼，僅需要做部署方式故調(diào)整，增加web服務(wù)器進行靜態(tài)資源的處理。示意圖如下：

目前轉(zhuǎn)發(fā)器比較多，既有老牌的Apache Web Server、有性能卓越的Zeus，也有目前如日中天的Nainx，不同的項目可以按照各自的需求進行選擇。

2 使用緩存技術(shù)

緩存技術(shù)是巨型項目、超大型項目中最重要的技術(shù)，范圍也比較廣，從前端的頁面、應(yīng)用中的數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)庫本身等均可以進行緩存，每個方面使用的技術(shù)也千差萬別。使用緩存可以帶來兩個方面的好處，一是緩存的數(shù)據(jù)可以被高速加載，從內(nèi)存中讀取數(shù)據(jù)比通過數(shù)據(jù)庫或磁盤讀取具有更好的效率;二是最重要的，減少了數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的壓力，有利于數(shù)據(jù)庫的穩(wěn)定，數(shù)據(jù)庫可以使用更多的資源進行查詢、統(tǒng)計等工作，有利于提高系統(tǒng)的整體運行速度。對于大中型應(yīng)用而言，應(yīng)用中的數(shù)據(jù)緩存和數(shù)據(jù)庫端的緩存是應(yīng)該被考慮的。數(shù)據(jù)庫端的緩存在本文數(shù)據(jù)庫章節(jié)中進行描述，本節(jié)描述應(yīng)用中數(shù)據(jù)的緩存。

要使用緩存，首先需要明確緩存的'內(nèi)容。一般優(yōu)化項目不建議做全部數(shù)據(jù)緩存，或者使用內(nèi)存數(shù)據(jù)庫之類的技術(shù)，這種修改工作量巨大，由此帶來的安全性、穩(wěn)定性、數(shù)據(jù)的一致性都可能存在較大的隱患。所以，緩存的內(nèi)容需要有所選擇，一般的說，應(yīng)該根據(jù)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量、被讀取的次數(shù)、增加/更新頻率進行選擇。如果數(shù)據(jù)較少、增加/更新頻率非常低，那么應(yīng)該考慮直接緩存在應(yīng)用服務(wù)器端，只有對于重要性較高、讀取次數(shù)較多、增加/更新頻率相對適中的數(shù)據(jù)，才適合使用獨立緩存。 確定緩存的內(nèi)容之后，就應(yīng)該確定緩存的方式。對于緩存于應(yīng)用服務(wù)器端的資源，一般選擇KEY-ALUE(OBJECT)進行緩存。對于獨立緩存，其內(nèi)容也KEY-VALUE的格式進行存儲(如果使用內(nèi)存數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)緩存，那么存儲的就是與數(shù)據(jù)庫相同的信息)，VALUE可以選擇SON或者Java Object，其中JSON占用空間較少，讀取的網(wǎng)絡(luò)流量較少，讀取之后需要進行轉(zhuǎn)換為Java對象;JavaXCN占用空間較大，讀取的網(wǎng)絡(luò)流量會較多，讀取之后無需進行轉(zhuǎn)化(前提是要求該對象已經(jīng)系列化)，不同系統(tǒng)可以各自特點進行選擇。

對于獨立緩存，接下來的工作是選擇緩存服務(wù)器，緩存服務(wù)器選擇需要具有一定的原則：是否滿足已經(jīng)確定的緩存方式、對操作系統(tǒng)要求如何、穩(wěn)定性如何、是否支持分布式、是否支持多節(jié)點熱備、客戶端(即JAVA調(diào)用接口)接口是否支持漂移(一個節(jié)點崩潰是否能轉(zhuǎn)移到另外的節(jié)點)、客戶端是否高效等等。從目前業(yè)界來看，memcached、redis都是應(yīng)用比較廣泛的緩存服務(wù)器。

選擇完緩存服務(wù)器之后，就需要對系統(tǒng)的代碼進行一定的改造。改造的內(nèi)容就是將通過數(shù)據(jù)庫讀取的信息改為從緩存服務(wù)器獲得，而對數(shù)據(jù)的保存、修改、刪除操作，既要操作數(shù)據(jù)庫上的數(shù)據(jù)，也需要對緩存服務(wù)器的信息進行更新，如下圖所示：

由于是對系統(tǒng)的優(yōu)化，那么系統(tǒng)中已經(jīng)具有很多數(shù)據(jù)且并未進入緩存，因此還需要將緩存服務(wù)器中的數(shù)據(jù)進行初始化。有兩種方式來進行，一種方式是直接將數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)一次性加載到緩存服務(wù)器，另外一種方式是在修改Load數(shù)據(jù)的方式，先從緩存服務(wù)器獲取，如果沒有，則從數(shù)據(jù)庫獲取，然后同步到緩存服務(wù)器上。對于優(yōu)化項目，建議使用第二種方式。第二種方式一個額外的好處就是當緩存服務(wù)器全部不可用時，系統(tǒng)也能提供完整的服務(wù)。

3 使用異步日志記錄

對于企業(yè)應(yīng)用而言，對用戶的操作的記錄是很重要的，在系統(tǒng)出現(xiàn)某些問題的時候，可以通過日志進行數(shù)據(jù)恢復(fù)。一般系統(tǒng)要么沒有進行記錄，要么使用數(shù)據(jù)庫進行同步記錄。這部分數(shù)據(jù)會比較龐大，少則百萬級，多則數(shù)億，并且隨著使用量的增加而逐漸增加。這些表屬于使用率最高的表之一，在這些表上進行經(jīng)常性數(shù)據(jù)插入，有可能會變成系統(tǒng)的噩夢。

為了解決這個問題，引入異步日志記錄，是較為理想的選擇。通過在web容器中增加過濾器，攔截用戶的請求，然后將用戶的請求和表單數(shù)據(jù)封裝為JSON格式的數(shù)據(jù)，采用異步方式發(fā)送到NoSQL數(shù)據(jù)庫，需要恢復(fù)的時候，通過對JSON數(shù)據(jù)進行還原。這種方式有如下好處：

1)不需要改動現(xiàn)有代碼而進行了用戶操作記錄;

2)由于采用異步模式，幾乎不會增加用戶操作的時間;

3)采用NoSQL+JSON存儲，不用為每一類操作特別設(shè)置特定的表結(jié)構(gòu)，修改簡單。

目前的NoSQL數(shù)據(jù)庫也逐漸顯露頭角，根據(jù)DB Engines在今年10月發(fā)布的數(shù)據(jù)庫排名中，MongoDB的NoSQL服務(wù)器已經(jīng)躍居第七位，因此NoSQL服務(wù)器目前推薦使用MongoDB。

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網(wǎng)頁標題：nosql服務(wù)器,NOSQL數(shù)據(jù)庫
網(wǎng)頁鏈接：http://chinadenli.net/article32/dseghpc.html

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