非关系型数据库也称为 NoSQL 数据库,请注意,NoSQL 的本意是“Not Only SQL”,指的是非关系型数据库,而不是“No SQL”(没有SQL)的意思。NoSQL 数据库的产生之初并不是要彻底地否定和终结关系型数据库,而是作为传统关系型数据库的一个有效补充。
一、什么是非关系型数据库
非关系型数据库也称为 NoSQL 数据库,请注意,NoSQL 的本意是“Not Only SQL”,指的是非关系型数据库,而不是“No SQL”(没有SQL)的意思。
NoSQL 数据库的产生之初并不是要彻底地否定和终结关系型数据库,而是作为传统关系型数据库的一个有效补充。
随着互联网 Web2.0、Web3.0 网站的兴起,传统的关系型数据库在应付这些网站,特别是对于规模日益扩大的海量数据,超大规模和高并发的微博、微信等类型的动态网站时已经显得力不从心,暴露了很多难以克服的问题,例如,传统关系型数据库的 I/O 瓶颈、性能瓶颈等都难以有效突破。
于是出现了大批针对特定场景,以高性能、高并发以及使用便利为目的的功能特异化的数据库产品,非关系型数据库就是在这样的情景中诞生并得到非常迅速发展的。在这些特定的场景下,NoSQL 数据库可以发挥出难以想象的高效率和高性能。近年来,NoSQL 这个术语得到了广泛认同。
NoSQL 是非关系型数据库的广义定义,它打破了长久以来关系型数据库与 ACID 理论大一统的局面。
NoSQL 数据库的数据存储不需要固定的表结构,通常也不存在连接操作,其在大数据存取上具备关系型数据库无法比拟的性能优势,满足了企业应用需要将数据存储在横向且伸缩性上更强的功能需求。例如,Google 的 BigTable、Amazon 的 Dynamo 都是非常成功的商业 NoSQL 实现。
在开源的 NoSQL 体系中,从早期的 Memcached 缓存软件到当今 Facebook 的 Cassandra、Apache 的 HBase,都得到了广泛应用,redis、MongoDB 等新兴的 NoSQL 数据库,也逐渐受到各类公司的欢迎和追捧。
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。
二、非关系型数据库种类介绍
1、键值存储数据库
键值(key-value)数据库类似于传统语言中使用的哈希表,可以通过 key 来添加、查询或者删除数据,因为是使用 key 主键访问,所以会获得很高的性能及扩展性。
键值数据库主要使用一个哈希表,表中有一个特定的键和一个指针(指向特定的数据)。对于 IT 系统来说,key/value 模型的优势在于简单、易部署、高并发。
2、列存储数据库
列存储(column-oriented)数据库会将数据储存在列族(column family)中,一个列族通常存储会被一起查询的相关数据。
举个例子,对于 Person 类,我们通常会查询他们的姓名和年龄,而不是薪资。在这种情况下,姓名和年龄就会放入一个列族中,而薪资则放在另一个列族中。
这部分数据库通常用于应对分布式存储的海量数据。键仍然存在,但是它们的特点是指向了多个列,这些列是由列族来安排的。
列存储数据库的典型产品为 Cassandra、HBase。
3、面向文档的数据库
面向文档(document-oriented)的数据库的灵感来自于 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。
面向文档(document-oriented)的数据库可以看作键值数据库的升级版,允许之间嵌套键值,而且面向文档(document-oriented)的数据库比键值数据库的查询更高效。
面向文档的数据库会将数据以文档的形式储存。每个文档都是自包含的数据单元,是一系列数据项的集合。每个数据项都有一个与名称对应的值,值既可以是简单的数据类型,如字符串、数字和日期等;也可以是复杂的类型,如有序列表和关联对象等。
数据存储的最小单位是文档,同一个表中存储的文档属性可以是不同的,数据可以使用 XML、JSON 或者 JSONB 等多种形式存储。
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