NoSQL(NoSQL = Not Only SQL ),意即"不仅仅是SQL"。

关系型数据库管理系统(RDMBSs)


关系型数据库遵循ACID规则

事务在英文中是transaction,和现实世界中的交易很类似,它有如下四个特性:

1、A (Atomicity) 原子性

原子性很容易理解,也就是说事务里的所有操作要么全部做完,要么都不做,事务成功的条件是事务里的所有操作都成功,只要有一个操作失败,整个事务就失败,需要回滚。

比如银行转账,从A账户转100元至B账户,分为两个步骤:1)从A账户取100元;2)存入100元至B账户。这两步要么一起完成,要么一起不完成,如果只完成第一步,第二步失败,钱会莫名其妙少了100元。

2、C (Consistency) 一致性

一致性也比较容易理解,也就是说数据库要一直处于一致的状态,事务的运行不会改变数据库原本的一致性约束。

例如现有完整性约束a+b=10,如果一个事务改变了a,那么必须得改变b,使得事务结束后依然满足a+b=10,否则事务失败。

3、I (Isolation) 独立性

所谓的独立性是指并发的事务之间不会互相影响,如果一个事务要访问的数据正在被另外一个事务修改,只要另外一个事务未提交,它所访问的数据就不受未提交事务的影响。

比如现有有个交易是从A账户转100元至B账户,在这个交易还未完成的情况下,如果此时B查询自己的账户,是看不到新增加的100元的。

4、D (Durability) 持久性

持久性是指一旦事务提交后,它所做的修改将会永久的保存在数据库上,即使出现宕机也不会丢失。


分布式计算的优点

可靠性(容错) :

分布式计算系统中的一个重要的优点是可靠性。一台服务器的系统崩溃并不影响到其余的服务器。

可扩展性:

在分布式计算系统可以根据需要增加更多的机器。

资源共享:

共享数据是必不可少的应用,如银行,预订系统。

灵活性:

由于该系统是非常灵活的,它很容易安装,实施和调试新的服务。

更快的速度:

分布式计算系统可以有多台计算机的计算能力,使得它比其他系统有更快的处理速度。

开放系统:

由于它是开放的系统,本地或者远程都可以访问到该服务。

更高的性能:

相较于集中式计算机网络集群可以提供更高的性能(及更好的性价比)。


分布式计算的缺点

故障排除:

故障排除和诊断问题。

软件:

更少的软件支持是分布式计算系统的主要缺点。

网络:

网络基础设施的问题,包括:传输问题,高负载,信息丢失等。

安全性:

开发系统的特性让分布式计算系统存在着数据的安全性和共享的风险等问题。


RDBMS vs NoSQL

RDBMS

高度组织化结构化数据

结构化查询语言(SQL) (SQL)

数据和关系都存储在单独的表中

数据操纵语言,数据定义语言

严格的一致性

基础事务

NoSQL

代表着不仅仅是SQL

没有声明性查询语言

没有预定义的模式

键 - 值 对存储,列存储,文档存储,图形数据库

最终一致性,而非ACID属性

非结构化和不可预知的数据

CAP定理

高性能,高可用性和可伸缩性


CAP定理(CAP theorem)

在计算机科学中, CAP定理(CAP theorem), 又被称作 布鲁尔定理(Brewer's theorem), 它指出对于一个分布式计算系统来说,不可能同时满足以下三点:

一致性(Consistency) (所有节点在同一时间具有相同的数据)

可用性(Availability) (保证每个请求不管成功或者失败都有响应)

分隔容忍(Partition tolerance) (系统中任意信息的丢失或失败不会影响系统的继续运作)

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,可用性和分区容错性这三个需求,最多只能同时较好的满足两个。

因此,根据 CAP 原理将 NoSQL 数据库分成了满足 CA 原则、满足 CP 原则和满足 AP 原则三 大类:

CA - 单点集群,满足一致性,可用性的系统,通常在可扩展性上不太强大。

CP - 满足一致性,分区容忍性的系统,通常性能不是特别高。

AP - 满足可用性,分区容忍性的系统,通常可能对一致性要求低一些。

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NoSQL的优点/缺点

优点:

高可扩展性

分布式计算

低成本

架构的灵活性,半结构化数据

没有复杂的关系

缺点:

没有标准化

有限的查询功能(到目前为止)

最终不是直观的程序

NoSQL 数据库分类

类型部分代表特点
列存储HbaseCassandraHypertable顾名思义,是按列存储数据的。最大的特点是方便存储结构化和半结构化数据,方便做数据压缩,对针对某一列或者某几列的查询有非常大的IO优势。
文档存储MongoDBCouchDB文档存储一般用类似json的格式存储,存储的内容是文档型的。这样也就有有机会对某些字段建立索引,实现关系数据库的某些功能。
key-value存储Tokyo Cabinet / TyrantBerkeley DBMemcacheDBRedis可以通过key快速查询到其value。一般来说,存储不管value的格式,照单全收。(Redis包含了其他功能)
图存储Neo4JFlockDB图形关系的最佳存储。使用传统关系数据库来解决的话性能低下,而且设计使用不方便。
对象存储db4oVersant通过类似面向对象语言的语法操作数据库,通过对象的方式存取数据。
xml数据库Berkeley DB XMLBaseX高效的存储XML数据,并支持XML的内部查询语法,比如XQuery,Xpath。
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