非关系型数据库NoSQL

傷城~ 2022-11-05 11:51 29阅读 0赞

### 1、概念 ###

**非关系型数据库**，也称**NoSQL**，泛指非关系型的数据库。随着互联网web2.0网站的兴起，传统的关系数据库在处理web2.0网站，特别是超大规模和高并发的SNS类型的web2.0纯动态网站已经显得力不从心，出现了很多难以克服的问题，而非关系型的数据库则由于其本身的特点得到了非常迅速的发展。NoSQL数据库的产生就是为了解决大规模数据集合多重数据种类带来的挑战，特别是大数据应用难题。

NoSQL最常见的解释是“non-relational”， “Not Only SQL”也被很多人接受。NoSQL仅仅是一个概念，泛指非关系型的数据库，区别于关系数据库，它们不保证关系数据的ACID特性。NoSQL是一项全新的数据库革命性运动，其拥护者们提倡运用非关系型的数据存储，相对于铺天盖地的关系型数据库运用，这一概念无疑是一种全新的思维的注入。

### 2、优点 ###

**1、易扩展**

NoSQL数据库种类繁多，但是一个共同的特点都是去掉关系数据库的关系型特性。数据之间无关系，这样就非常容易扩展。无形之间，在架构的层面上带来了可扩展的能力。

**2、大数据量，高性能**

NoSQL数据库都具有非常高的读写性能，尤其在大数据量下，同样表现优秀。这得益于它的无关系性，数据库的结构简单。一般MySQL使用Query Cache。NoSQL的Cache是记录级的，是一种细粒度的Cache，所以NoSQL在这个层面上来说性能就要高很多。

**3、灵活的数据模型**

NoSQL无须事先为要存储的数据建立字段，随时可以存储自定义的数据格式。而在关系数据库里，增删字段是一件非常麻烦的事情。如果是非常大数据量的表，增加字段简直就是——个噩梦。这点在大数据量的Web 2.0时代尤其明显。 \[2\]

**4、高可用**

NoSQL在不太影响性能的情况，就可以方便地实现高可用的架构。比如Cassandra、HBase模型，通过复制模型也能实现高可用。

### 3、分类与存储方式 ###

**键值(Key-Value)存储数据库**

此类数据库主要使用到**[哈希表][Link 1]**，表中有一特定的键和一个指针指向特定的数据。Key/value模型的优势是简单、易部署。但是如果[数据库管理员][Link 2]([DBA][])只对部分值进行查询或更新的时候，Key/value就显得效率低下。举例如：Tokyo Cabinet/Tyrant， Redis， Voldemort， Oracle BDB。

**列存储数据库**

此类数据库，通常用来应对分布式存储海量数据。键仍然存在，但特点是指向了多个列。这些列是由列家族来安排的。如：Cassandra， HBase， Riak.

**文档型数据库**

文档型数据库的灵感是来自于Lotus Notes办公软件，而且它同第一种键值存储相类似。该类型的数据模型是版本化的文档，半结构化的文档以特定的格式存储，比如JSON。文档型数据库可以看作是键值数据库的升级版，允许之间嵌套键值，在处理网页等复杂数据时，文档型数据库比传统键值数据库的查询效率更高。如：CouchDB， MongoDb. 国内也有文档型数据库SequoiaDB，已经开源。

**图形(Graph)数据库**

图形结构的数据库同其他行列以及刚性结构的SQL数据库不同，它是使用灵活的图形模型，并且能够扩展到多个服务器上。NoSQL数据库没有标准的查询语言(SQL)，因此进行数据库查询需要制定数据模型。许多NoSQL数据库都有REST式的数据接口或者查询API。如：Neo4J， InfoGrid， Infinite Graph。

**不同分类特点对比**

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <th style="width:117px;"> 分类 </th> 
 <th style="width:153px;"> Examples举例 </th> 
 <th style="width:179px;"> 典型应用场景 </th> 
 <th style="width:175px;"> 数据模型 </th> 
 <th style="width:186px;"> 优点 </th> 
 <th> 缺点 </th> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:117px;"> 键值（key-value） </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:153px;"> Tokyo Cabinet/Tyrant， Redis， Voldemort， Oracle BDB </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:179px;"> 内容缓存，主要用于处理大量数据的高访问负载，也用于一些日志系统等等。 </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:175px;"> Key 指向 Value 的键值对，通常用hash table来实现 </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:186px;"> 查找速度快 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 数据无结构化，通常只被当作字符串或者二进制数据 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:117px;"> 列存储数据库 </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:153px;"> Cassandra， HBase， Riak </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:179px;"> 分布式的文件系统 </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:175px;"> 以列簇式存储，将同一列数据存在一起 </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:186px;"> 查找速度快，可扩展性强，更容易进行分布式扩展 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 功能相对局限 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:117px;"> 文档型数据库 </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:153px;"> CouchDB， MongoDb </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:179px;"> Web应用（与Key-Value类似，Value是结构化的，不同的是数据库能够了解Value的内容） </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:175px;"> Key-Value对应的键值对，Value为结构化数据 </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:186px;"> 数据结构要求不严格，表结构可变，不需要像关系型数据库一样需要预先定义表结构 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 查询性能不高，而且缺乏统一的查询语法。 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:117px;"> 图形(Graph)数据库 </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:153px;"> Neo4J， InfoGrid， Infinite Graph </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:179px;"> 社交网络，推荐系统等。专注于构建关系图谱 </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:175px;"> 图结构 </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:186px;"> 利用图结构相关算法。比如最短路径寻址，N度关系查找等 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 很多时候需要对整个图做计算才能得出需要的信息，而且这种结构不太好做分布式的集群方案。 </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

### 4、适用场景 ###

NoSQL数据库在以下的这几种情况下比较适用：

1、数据模型比较简单。

2、要求灵活性更强的应用系统。

3、对数据库性能要求较高，即查询要快。

4、不需要高度的[数据一致性][Link 3]，即对事物要求不高。

5、对于给定key，比较容易映射复杂值的环境。

[Link 1]: https://baike.baidu.com/item/%E5%93%88%E5%B8%8C%E8%A1%A8
[Link 2]: https://baike.baidu.com/item/%E6%95%B0%E6%8D%AE%E5%BA%93%E7%AE%A1%E7%90%86%E5%91%98/1216449
[DBA]: https://baike.baidu.com/item/DBA/3349
[Link 3]: https://baike.baidu.com/item/%E6%95%B0%E6%8D%AE%E4%B8%80%E8%87%B4%E6%80%A7/9895547