非关系型数据库 NoSQL 的特性解析

Posted 2021-05-01 研发云

随着时代的发展

互联网业务对数据库的要求越来越高

由于关系型数据库的数据建模相对简单

而通用的SQL（结构化的查询语言）

又使得对其所进行的编程操作比较便捷

因此关系型数据库得到了业内人士的亲睐

大部分企业的核心数据

都被存储在各自的关系型数据库中

主要代表有 Oracle、mysql、DB2、

PostgreSQL 和 SQL Server 等等

关系型数据库是建立在关系模型基础上的数据库，它借助于集合代数等数学概念和方法来处理数据库中的数据，由多张能互相联接的二维行列表格组成，且主要遵循ACID规则。ACID 规则是指数据库管理系统写入或更新资料的过程中，为保证事务（transaction）是正确可靠的，所必须具备的四个特性：原子性（atomicity，或称不可分割性）、一致性（consistency）、隔离性（isolation，又称独立性）、持久性（durability），所以关系型数据库的最大特点就是要满足以上四个特性（特别是一致性）。

关系型数据库可以用SQL语句

在一个或多个表之间方便的进行复杂数据查询

但其优秀的读写实时性和对事务一致性的维护

免不了会产生很大开销

并且这些功能对很多web应用来说并不实用

在基于web的结构当中，由于不支持分布式集群

关系型数据库也难以进行横向扩展

因此它并不适合数据量大（PB级别）

同时又有高并发读写需求的web应用

为了解决这一系列问题

非关系型数据库闪亮登场

NoSQL（NoSQL = Not Only SQL，意即“不仅仅是SQL”）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可以被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。

由于 NoSQL的基本需求就是支持分布式存储，因此它不必遵循ACID规则，而是遵循 CAP 理论。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（Consistency），可用性（Availability）和分区容错性（Partition tolerance）这三个需求，最多只能同时较好的满足两个，因此需要根据不同的应用场景做出偏向取舍。于是根据该理论，NoSQL 数据库被分成了满足 CA 原则、满足 CP 原则和满足 AP 原则这三大类。其数据模型相对灵活，可以有效处理非结构化/半结构化的大数据。

NoSQL 的主要优势

• 易扩展

由于去掉了关系型数据库的关系型特性，NoSQL 的数据之间无关系，因此在架构层面上拥有了很强的扩展能力。

• 高性能

同样由于去掉了关系型数据库的关系型特性。NoSQL 的结构简单，将数据存储于缓存之中，具有极高的并发读写性能（关系型数据库将数据存储在硬盘中，因此读写相对缓慢）。

• 灵活的数据模型

NoSQL无需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（而关系型数据库则只支持基础格式类型）

• 高可用性

NoSQL在不太影响性能的情况下，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。

• 部署成本低

NoSQL数据库简单易部署，基本都是开源软件，不需要像使用oracle那样花费大量成本购买使用，相比关系型数据库价格便宜。主流的NoSQL数据库有HBase、Redis、MongoDB、Couchbase 和LevelDB 等等几种。

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