新疆國(guó)土資源信息中心 吾木提·那合曼

?

NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)綜述

新疆國(guó)土資源信息中心 吾木提·那合曼

【摘要】NoSQL（Not Only SQL的縮寫(xiě)）是一種非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品的總稱。本文首先介紹了NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)，其次闡述了NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)優(yōu)缺點(diǎn)和應(yīng)用現(xiàn)狀；最后對(duì)在NoSQL產(chǎn)品之間進(jìn)行了比較。

【關(guān)鍵詞】關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)；NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)；非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)

1 引語(yǔ)

回顧數(shù)據(jù)庫(kù)的發(fā)展歷程，數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)從上世紀(jì)60年代末開(kāi)始，經(jīng)歷了層次數(shù)據(jù)庫(kù)、網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫(kù)和關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)而進(jìn)入數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)(DBMS)階段至今，數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的研究也不斷取得進(jìn)展[1]。傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)已在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方面占據(jù)了不可動(dòng)搖的地位。近年來(lái)，隨著互聯(lián)網(wǎng)Web2.0技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用出現(xiàn)了一些新的變化，對(duì)與此相關(guān)的數(shù)據(jù)模型、分布式架構(gòu)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等數(shù)據(jù)庫(kù)相關(guān)的技術(shù)指標(biāo)也提出了新的要求。但由于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)本身的一些不足，已經(jīng)越來(lái)越無(wú)法滿足互聯(lián)網(wǎng)對(duì)數(shù)據(jù)擴(kuò)展、讀寫(xiě)速度、支撐容量以及建設(shè)和運(yùn)營(yíng)成本的要求。NoSQL是在這種新變化、新要求之下產(chǎn)出的一種非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品的總稱。

2 NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)概述

NoSQL（Not Only SQL的縮寫(xiě)）數(shù)據(jù)庫(kù)是目前比較流行的，不同于傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的統(tǒng)稱。Wikipedia上定義：NoSQL是一種打破了關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)長(zhǎng)久以來(lái)占主導(dǎo)地位的，快速成長(zhǎng)起來(lái)的非關(guān)系松散數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)類型，這種數(shù)據(jù)存儲(chǔ)不需要事先設(shè)計(jì)好的表結(jié)構(gòu)，它也不會(huì)出現(xiàn)表之間的連接操作和水平分割，學(xué)術(shù)界稱這種數(shù)據(jù)庫(kù)為非結(jié)構(gòu)化存儲(chǔ)[2]。

作為新型的下一代數(shù)據(jù)庫(kù)，NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)主要解決以下要點(diǎn)：非關(guān)系型，分布式的，開(kāi)源代碼和水平可擴(kuò)展等。NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)往往具有無(wú)架構(gòu)、易于復(fù)制、簡(jiǎn)單的API、最終一致、大數(shù)據(jù)量等特點(diǎn)。目前有25種以上的NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)，各有各自的特點(diǎn)，是基于不同應(yīng)用場(chǎng)景而開(kāi)發(fā)的，其中MongoDB和Redis最受歡迎。

3 NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)優(yōu)勢(shì)

NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)相比其他模型的數(shù)據(jù)庫(kù)而言，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)模式自由：目前NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)有列存儲(chǔ)、文檔存儲(chǔ)、鍵值對(duì)存儲(chǔ)、圖存儲(chǔ)、對(duì)象存儲(chǔ)、XML存儲(chǔ)等數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模式，并且不需要事先為存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)建立字段，不需要固定的表結(jié)構(gòu)，可以隨時(shí)存儲(chǔ)自定義的數(shù)據(jù)格式。

(2)水平擴(kuò)展：傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)采用向上擴(kuò)展方式提高性能，而NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)則采用水平擴(kuò)展的方式提高性能，即負(fù)載平均地分配到各個(gè)主機(jī)上。

(3)低廉的成本：NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)可以運(yùn)行在廉價(jià)的PC服務(wù)器集群上。PC集群擴(kuò)充起來(lái)便宜且成本低；此外輕松地添加新的節(jié)點(diǎn)來(lái)擴(kuò)展集群。而且大部分NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)都是開(kāi)源軟件，沒(méi)有昂貴的許可成本。

4 NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)的缺陷

與傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)相比，NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)雖然有很多優(yōu)勢(shì)，但也存在著一些缺陷，主要是：

(1)復(fù)雜性：因?yàn)樵贜oSQL數(shù)據(jù)庫(kù)中不使用SQL查詢語(yǔ)言，所以它需要用戶自主編寫(xiě)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)查詢功能，這種編程查詢的方式在完成簡(jiǎn)單任務(wù)時(shí)會(huì)很快，但對(duì)使用者來(lái)說(shuō)會(huì)耗費(fèi)大量的時(shí)間。此外，想要通過(guò)編寫(xiě)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的數(shù)據(jù)庫(kù)查詢也是很困難的。

(2)可靠性：NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)本身是不支持ACID事務(wù)，因此NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)也不具有ACID所提供的可靠性。如果用戶想要在NoSQL的一個(gè)數(shù)據(jù)集里應(yīng)用ACID事務(wù)，那么他們必須得通過(guò)額外的編程來(lái)實(shí)現(xiàn)。

(3)一致性：因?yàn)镹oSQL數(shù)據(jù)庫(kù)本身是不支持ACID事務(wù)的，除非通過(guò)額外的編程才能實(shí)現(xiàn)，所以NoSQL的一致性可能會(huì)受到威脅。NoSQL不提供一致性，這讓它擁有更好的性能和可擴(kuò)展性，但這使某些應(yīng)用程序和交易系統(tǒng)存在隱患，比如銀行[3]。

(1)成熟度低：大多數(shù)企業(yè)不熟悉NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)，因此沒(méi)有足夠的知識(shí)去做NoSQL是最好的數(shù)據(jù)庫(kù)的選擇。

5 NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用現(xiàn)狀

雖然NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)一詞早出現(xiàn)于1998年[4],其真正的發(fā)展是開(kāi)始于2007年，先后出現(xiàn)了十多種NoSQL產(chǎn)品[5]，例如：HBase、Cassandra、Hypertable、SimpleDB、MongoDB、CouchDB、DynamoDB、Redis、Neo4J等。從2009開(kāi)始國(guó)內(nèi)也陸續(xù)有公司或團(tuán)隊(duì)進(jìn)行NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)的開(kāi)發(fā)，例如：豆瓣開(kāi)源的BeansDB、新浪的MemcacheDB，淘寶網(wǎng)自主開(kāi)發(fā)的Tair數(shù)據(jù)庫(kù)，人人網(wǎng)的Nucbar以及盛大創(chuàng)新院的TCDatabase紛紛發(fā)布。NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)在短短十幾年內(nèi)得到如此快的發(fā)展是因?yàn)閃eb2.0與云計(jì)算技術(shù)的廣泛應(yīng)用[6]。

表1　NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)之間的比較

6 NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品

目前市場(chǎng)上出現(xiàn)的NoSQL有二十多種[7]，而它們之間也有一定的關(guān)聯(lián)與繼承，同時(shí)每個(gè)NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)有它獨(dú)到之處。表1是NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品之間的比較。

7 結(jié)束語(yǔ)

隨著現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的爆炸式增長(zhǎng)，NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)得到了廣泛的使用，它具有海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，高性價(jià)比，靈活的擴(kuò)展性等特點(diǎn)，一定程度上是傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的代替品。目前，在某些場(chǎng)景下，可以將NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)與關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)合使用，互相彌補(bǔ)各自的缺陷，這種數(shù)據(jù)庫(kù)組合對(duì)解決Web2.0所遇到的性能、擴(kuò)展性等問(wèn)題具有指導(dǎo)意義[30]。

參考文獻(xiàn)

[1]張華強(qiáng).關(guān)系型數(shù)據(jù)男不男女不女 庫(kù)與NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)[J].電腦知識(shí)與技術(shù),2011,7(20):4802.

[2]謝毅,高宏偉,范朝冬,楊望仙.NoSQL非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)綜述[J].先進(jìn)技術(shù)研究通報(bào),2010,4(8):46-48.

[3]NealLeavitt.WillNoSQLDatabasesliveUpto their Promise?[J].Computer,2010:12-13.

[4]張冬.淺談互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商的特殊集群——NoSQL[J].網(wǎng)絡(luò)世界,2011,026:1-2.

[5]黃賢立.NoSQL非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的發(fā)展及應(yīng)用初探[J].福建電腦,2010,7:30-31.

[6]盧益陽(yáng).NoSQL數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)綜述[J].企業(yè)科技與發(fā)展,2011,17:31-32.

[7]徐娟娟,朱成亮.NoSQL在WEB日志分析中的應(yīng)用[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品,2011(10):27.

吾木提·那合曼（1986-），女，新疆沙灣人，新疆國(guó)土資源信息中心工程師。

作者簡(jiǎn)介：