大數據技術原理與應用學習筆記（五）

• 本系列歷史文章
• NoSQL數據庫
• • NoSQL概述（Not Only SQL）
  • • NoSQL特點
    • MySQL集群方式的缺陷
    • 傳統關系型數據庫缺陷
    • NoSQL興起的原因
  • NoSQL與關系型數據庫的比較
  • NoSQL的四大類型
  • • 鍵值數據庫——鍵值對
    • 列族數據庫——列族
    • 文檔數據庫——文檔
    • 圖數據庫——圖
  • NoSQL的理論基石
  • • CAP理論
  • 從NoSQL到NewSQL數據庫
  • MongoDB——（C++、分布式、開源）
  • 補充

本系列歷史文章

大數據技術原理與應用學習筆記（一）
大數據技術原理與應用學習筆記（二）
大數據技術原理與應用學習筆記（三）
大數據技術原理與應用學習筆記（四）

NoSQL數據庫

NoSQL概述（Not Only SQL）

NoSQL特點

• 靈活的擴展性
• 靈活的數據模型
• 和云計算緊密結合

MySQL集群方式的缺陷

• 復雜性
• 延遲性
• 擴容問題

傳統關系型數據庫缺陷

• 無法滿足海量數據的管理要求
• 無法滿足數據高并發需求
• 無法滿足高擴展性和高可用性要求

NoSQL興起的原因

• 關系型數據庫無法滿足Web 2.0需求
• 數據模型的局限性
• Web 2.0關系型數據庫中許多特性沒有發揮

NoSQL與關系型數據庫的比較

• 數據庫原理方面，關系數據庫有完備的關系代數理論作為基礎，而NoSQL缺乏統一的理論基礎；
• 數據規模方面，關系型數據庫很難實現橫向擴展，縱向擴展非常有限，而NoSQL具有非常好的水平可擴展性；
• 數據庫模式方面，關系型數據庫定義了嚴格的數據庫模式，而且要嚴格遵守，而NoSQL的數據模型非常靈活；
• 在查詢效率方面，關系型數據庫適當量級查詢效率較高，當量級較大時，效率會下降，而NoSQL在未構建面向復雜查詢的索引查詢性能差；
• 在事務一致性方面，關系型數據庫遵循ACID事務模型可以保證事務強一致性；
• 在數據完整性方面，關系型數據庫具有保證完整性的完備機制，而NoSQL不能實現完整性約束；
• 在可用性方面，關系型數據庫保證了嚴格的一致性，所以其可用性就削弱，而NoSQL具有非常好的可用性，響應快；
• 在標準化方面，關系型數據庫遵循SQL標準，而NoSQL暫未形成通用的行業標準；
• 在技術支持方面，關系型數據庫已有商業版關系數據庫，擁有強大的技術支持，而NoSQL仍處于初期階段，大多為開源產品；
• 在可維護性方面，關系型數據庫需要管理員維護，而NoSQL還沒有成熟的基礎，且實踐維護較為復雜。

NoSQL的四大類型

NoSQL典型數據庫通常包括鍵值數據庫、列族數據庫、文檔數據庫和圖數據庫。

鍵值數據庫——鍵值對

列族數據庫——列族

文檔數據庫——文檔

圖數據庫——圖

NoSQL的理論基石

CAP理論

C： 一致性（任意讀操作總能讀到之前寫操作的結果）
A： 可用性（快速獲取數據，在確定時間內返回結果）
P： 分區容忍性（當出現網絡分區（一部分節點無法與其他節點通信時）也能正常運行）
（注：3個條件實現時最多實現2個。）
如：
CA（放棄P）： 把所有與事務相關的放到同一臺機上。（如：MySQL）
CP（放棄A）： 受影響服務器需等待數據一致。（如：Neo4j，HBase）
AP（放棄C）： 允許系統返回不一致的數據。（如：CouchDB，Cassandra）

BASE與ACID
BASE的意義：

• Basically Available：基本可用（允許分區失敗）
• Soft-State： 軟狀態（可有一段時間不同步（滯后性））
• Eventual consistency：最終一致性（可有不一致，但最終一定一致）
  與BASE對應的ACID
  ACID的意義：
• Atomicity：原子性（事物必須是原子工作單元）
• Consistency： 一致性（所有數據保持一致）
• Isolation：隔離性（并發事務間修改隔離）
• Durability：持久性（事務完成后，對系統的影響是永久性的）

設數據冗余份數為N，更新數據時需保證寫完成的節點數W，讀取時要讀的節點數R，
滿足強一致性的要求：W + R > N；
滿足弱一致性的要求：W + R ≤ N；

從NoSQL到NewSQL數據庫

最主要的是了解應用場景：
分析型應用：NewSQL
事務型應用：OldSQL
互聯網應用：NoSQL

MongoDB——（C++、分布式、開源）

這部分請參考廈大數據庫博客：Ubuntu下MongoDB安裝與使用教程

補充

關系型數據庫與NoSQL數據庫都起著不同的作用，彼此不可互相取代

項目優勢劣勢

關系型數據庫	以完善的關系代數理論作為基礎，有嚴格標準，支持事務ACID四性，借助索引機制可實現高效查詢，技術成熟，有專業公司的技術支持。	可擴展性交差，無法較好支持海量數據存儲，數據模型過于死板，事務機制影響了系統性能等。
NoSQL數據庫	支持超大規模數據存儲，數據模型靈活，強大的橫向擴展能力	缺乏數學理論基礎，復雜查詢性能不高，大都不能實現事務一致性，很難實現數據完整性，技術尚不成熟，缺缺乏專業團隊技術支持，維護較困難等。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的大数据技术原理与应用学习笔记（五）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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