關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)與NOSQL的介紹

關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)把所有的數(shù)據(jù)都通過(guò)行和列的二元表現(xiàn)形式表示出來(lái)。

關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的優(yōu)勢(shì)：

1. 保持?jǐn)?shù)據(jù)的一致性（事務(wù)處理）

2.由于以標(biāo)準(zhǔn)化為前提，數(shù)據(jù)更新的開(kāi)銷很小（相同的字段基本上都只有一處）

3. 可以進(jìn)行Join等復(fù)雜查詢

其中能夠保持?jǐn)?shù)據(jù)的一致性是關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的最大優(yōu)勢(shì)。

關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的不足：

不擅長(zhǎng)的處理

1. 大量數(shù)據(jù)的寫入處理

2. 為有數(shù)據(jù)更新的表做索引或表結(jié)構(gòu)（schema）變更

3. 字段不固定時(shí)應(yīng)用

4. 對(duì)簡(jiǎn)單查詢需要快速返回結(jié)果的處理

--大量數(shù)據(jù)的寫入處理

讀寫集中在一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)上讓數(shù)據(jù)庫(kù)不堪重負(fù)，大部分網(wǎng)站已使用主從復(fù)制技術(shù)實(shí)現(xiàn)讀寫分離，以提高讀寫性能和讀庫(kù)的可擴(kuò)展性。

所以在進(jìn)行大量數(shù)據(jù)操作時(shí)，會(huì)使用數(shù)據(jù)庫(kù)主從模式。數(shù)據(jù)的寫入由主數(shù)據(jù)庫(kù)負(fù)責(zé)，數(shù)據(jù)的讀入由從數(shù)據(jù)庫(kù)負(fù)責(zé)，可以比較簡(jiǎn)單地通過(guò)增加從數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)實(shí)現(xiàn)規(guī)?；?，但是數(shù)據(jù)的寫入?yún)s完全沒(méi)有簡(jiǎn)單的方法來(lái)解決規(guī)?；瘑?wèn)題。

第一，要想將數(shù)據(jù)的寫入規(guī)?；梢钥紤]把主數(shù)據(jù)庫(kù)從一臺(tái)增加到兩臺(tái)，作為互相關(guān)聯(lián)復(fù)制的二元主數(shù)據(jù)庫(kù)使用，確實(shí)這樣可以把每臺(tái)主數(shù)據(jù)庫(kù)的負(fù)荷減少一半，但是更新處理會(huì)發(fā)生沖突，可能會(huì)造成數(shù)據(jù)的不一致，為了避免這樣的問(wèn)題，需要把對(duì)每個(gè)表的請(qǐng)求分別分配給合適的主數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)處理。

第二，可以考慮把數(shù)據(jù)庫(kù)分割開(kāi)來(lái)，分別放在不同的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器上，比如將不同的表放在不同的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器上，數(shù)據(jù)庫(kù)分割可以減少每臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器上的數(shù)據(jù)量，以便減少硬盤IO的輸入、輸出處理，實(shí)現(xiàn)內(nèi)存上的高速處理。但是由于分別存儲(chǔ)字不同服務(wù)器上的表之間無(wú)法進(jìn)行Join處理，數(shù)據(jù)庫(kù)分割的時(shí)候就需要預(yù)先考慮這些問(wèn)題，數(shù)據(jù)庫(kù)分割之后，如果一定要進(jìn)行Join處理，就必須要在程序中進(jìn)行關(guān)聯(lián)，這是非常困難的。

--為有數(shù)據(jù)更新的表做索引或表結(jié)構(gòu)變更

在使用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，為了加快查詢速度需要?jiǎng)?chuàng)建索引，為了增加必要的字段就一定要改變表結(jié)構(gòu)，為了進(jìn)行這些處理，需要對(duì)表進(jìn)行共享鎖定，這期間數(shù)據(jù)變更、更新、插入、刪除等都是無(wú)法進(jìn)行的。如果需要進(jìn)行一些耗時(shí)操作，例如為數(shù)據(jù)量比較大的表創(chuàng)建索引或是變更其表結(jié)構(gòu)，就需要特別注意，長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)數(shù)據(jù)可能無(wú)法進(jìn)行更新。

--字段不固定時(shí)的應(yīng)用

如果字段不固定，利用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)也是比較困難的，有人會(huì)說(shuō)，需要的時(shí)候加個(gè)字段就可以了，這樣的方法也不是不可以，但在實(shí)際運(yùn)用中每次都進(jìn)行反復(fù)的表結(jié)構(gòu)變更是非常痛苦的。你也可以預(yù)先設(shè)定大量的預(yù)備字段，但這樣的話，時(shí)間一長(zhǎng)很容易弄不清除字段和數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)狀態(tài)，即哪個(gè)字段保存有哪些數(shù)據(jù)。

--對(duì)簡(jiǎn)單查詢需要快速返回結(jié)果的處理  （這里的“簡(jiǎn)單”指的是沒(méi)有復(fù)雜的查詢條件）

這一點(diǎn)稱不上是缺點(diǎn)，但不管怎樣，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)并不擅長(zhǎng)對(duì)簡(jiǎn)單的查詢快速返回結(jié)果，因?yàn)殛P(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)是使用專門的sql語(yǔ)言進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取的，它需要對(duì)sql與越南進(jìn)行解析，同時(shí)還有對(duì)表的鎖定和解鎖等這樣的額外開(kāi)銷，這里并不是說(shuō)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的速度太慢，而只是想告訴大家若希望對(duì)簡(jiǎn)單查詢進(jìn)行高速處理，則沒(méi)有必要非使用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)不可。

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NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)

關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用廣泛，能進(jìn)行事務(wù)處理和表連接等復(fù)雜查詢。相對(duì)地，NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)只應(yīng)用在特定領(lǐng)域，基本上不進(jìn)行復(fù)雜的處理，但它恰恰彌補(bǔ)了之前所列舉的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的不足之處。

優(yōu)點(diǎn)：

易于數(shù)據(jù)的分散

各個(gè)數(shù)據(jù)之間存在關(guān)聯(lián)是關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)得名的主要原因，為了進(jìn)行join處理，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)不得不把數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在同一個(gè)服務(wù)器內(nèi)，這不利于數(shù)據(jù)的分散，這也是關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)并不擅長(zhǎng)大數(shù)據(jù)量的寫入處理的原因。相反NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)原本就不支持Join處理，各個(gè)數(shù)據(jù)都是獨(dú)立設(shè)計(jì)的，很容易把數(shù)據(jù)分散在多個(gè)服務(wù)器上，故減少了每個(gè)服務(wù)器上的數(shù)據(jù)量，即使要處理大量數(shù)據(jù)的寫入，也變得更加容易，數(shù)據(jù)的讀入操作當(dāng)然也同樣容易。

典型的NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)

臨時(shí)性鍵值存儲(chǔ)（memcached、Redis）、永久性鍵值存儲(chǔ)（ROMA、Redis）、面向文檔的數(shù)據(jù)庫(kù)（MongoDB、CouchDB）、面向列的數(shù)據(jù)庫(kù)（Cassandra、HBase）

一、 鍵值存儲(chǔ)

它的數(shù)據(jù)是以鍵值的形式存儲(chǔ)的，雖然它的速度非?？欤旧现荒芡ㄟ^(guò)鍵的完全一致查詢獲取數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)的保存方式可以分為臨時(shí)性、永久性和兩者兼具 三種。

（1）臨時(shí)性

      所謂臨時(shí)性就是數(shù)據(jù)有可能丟失，memcached把所有數(shù)據(jù)都保存在內(nèi)存中，這樣保存和讀取的速度非?？?，但是當(dāng)memcached停止時(shí)，數(shù)據(jù)就不存在了。由于數(shù)據(jù)保存在內(nèi)存中，所以無(wú)法操作超出內(nèi)存容量的數(shù)據(jù)，舊數(shù)據(jù)會(huì)丟失?？偨Y(jié)來(lái)說(shuō)：

      。在內(nèi)存中保存數(shù)據(jù)

      ?？梢赃M(jìn)行非?？焖俚谋４婧妥x取處理

      。數(shù)據(jù)有可能丟失

（2）永久性

       所謂永久性就是數(shù)據(jù)不會(huì)丟失，這里的鍵值存儲(chǔ)是把數(shù)據(jù)保存在硬盤上，與臨時(shí)性比起來(lái)，由于必然要發(fā)生對(duì)硬盤的IO操作，所以性能上還是有差距的，但數(shù)據(jù)不會(huì)丟失是它最大的優(yōu)勢(shì)。總結(jié)來(lái)說(shuō)：

       。在硬盤上保存數(shù)據(jù)

       ?？梢赃M(jìn)行非?？焖俚谋４婧妥x取處理（但無(wú)法與memcached相比）

       。數(shù)據(jù)不會(huì)丟失

（3） 兩者兼?zhèn)?/strong>

       Redis屬于這種類型。Redis有些特殊，臨時(shí)性和永久性兼具。Redis首先把數(shù)據(jù)保存在內(nèi)存中，在滿足特定條件（默認(rèn)是 15分鐘一次以上，5分鐘內(nèi)10個(gè)以上，1分鐘內(nèi)10000個(gè)以上的鍵發(fā)生變更）的時(shí)候?qū)?shù)據(jù)寫入到硬盤中，這樣既確保了內(nèi)存中數(shù)據(jù)的處理速度，又可以通過(guò)寫入硬盤來(lái)保證數(shù)據(jù)的永久性，這種類型的數(shù)據(jù)庫(kù)特別適合處理數(shù)組類型的數(shù)據(jù)。總結(jié)來(lái)說(shuō)：

       。同時(shí)在內(nèi)存和硬盤上保存數(shù)據(jù)

       ?？梢赃M(jìn)行非常快速的保存和讀取處理

       。保存在硬盤上的數(shù)據(jù)不會(huì)消失（可以恢復(fù)）

       。適合于處理數(shù)組類型的數(shù)據(jù)

二、面向文檔的數(shù)據(jù)庫(kù)

   MongoDB、CouchDB屬于這種類型，它們屬于NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)，但與鍵值存儲(chǔ)相異。

   （1）不定義表結(jié)構(gòu)

　　   即使不定義表結(jié)構(gòu)，也可以像定義了表結(jié)構(gòu)一樣使用，還省去了變更表結(jié)構(gòu)的麻煩。

   （2）可以使用復(fù)雜的查詢條件

　 跟鍵值存儲(chǔ)不同的是，面向文檔的數(shù)據(jù)庫(kù)可以通過(guò)復(fù)雜的查詢條件來(lái)獲取數(shù)據(jù)，雖然不具備事務(wù)處理和Join這些關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)所具有的處理能力，但初次以外的其他處理基本上都能實(shí)現(xiàn)。

三、 面向列的數(shù)據(jù)庫(kù)

   Cassandra、HBae、HyperTable屬于這種類型，由于近年來(lái)數(shù)據(jù)量出現(xiàn)爆發(fā)性增長(zhǎng)，這種類型的NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)尤其引入注目。

   普通的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)都是以行為單位來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的，擅長(zhǎng)以行為單位的讀入處理，比如特定條件數(shù)據(jù)的獲取。因此，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)也被成為面向行的數(shù)據(jù)庫(kù)。相反，面向列的數(shù)據(jù)庫(kù)是以列為單位來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的，擅長(zhǎng)以列為單位讀入數(shù)據(jù)。

面向列的數(shù)據(jù)庫(kù)具有搞擴(kuò)展性，即使數(shù)據(jù)增加也不會(huì)降低相應(yīng)的處理速度（特別是寫入速度），所以它主要應(yīng)用于需要處理大量數(shù)據(jù)的情況。另外，把它作為批處理程序的存儲(chǔ)器來(lái)對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行更新也是非常有用的。但由于面向列的數(shù)據(jù)庫(kù)跟現(xiàn)行數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)的思維方式有很大不同，故應(yīng)用起來(lái)十分困難。

總結(jié)：關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)與NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)并非對(duì)立而是互補(bǔ)的關(guān)系，即通常情況下使用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)，在適合使用NoSQL的時(shí)候使用NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)，讓NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的不足進(jìn)行彌補(bǔ)。

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作者：黑馬程序員JavaEE培訓(xùn)學(xué)院

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