NoSQL的四大種類

NoSQL數(shù)據(jù)庫在整個數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域的江湖地位已經(jīng)不言而喻。在大數(shù)據(jù)時代，雖然RDBMS很優(yōu)秀，但是面對快速增長的數(shù)據(jù)規(guī)模和日漸復(fù)雜的數(shù)據(jù)模型，RDBMS漸漸力不從心，無法應(yīng)對很多數(shù)據(jù)庫處理任務(wù)，這時NoSQL憑借易擴展、大數(shù)據(jù)量和高性能以及靈活的數(shù)據(jù)模型成功的在數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域站穩(wěn)了腳跟。

目前大家基本認同將NoSQL數(shù)據(jù)庫分為四大類：鍵值存儲數(shù)據(jù)庫，文檔型數(shù)據(jù)庫，列存儲數(shù)據(jù)庫和圖形數(shù)據(jù)庫，其中每一種類型的數(shù)據(jù)庫都能夠解決關(guān)系型數(shù)據(jù)不能解決的問題。在實際應(yīng)用中，NoSQL數(shù)據(jù)庫的分類界限其實沒有那么明顯，往往會是多種類型的組合體。

主流nosql的詳解：MongoDB、Hbase、Redis

MongoDB

MongoDB 是一個高性能，開源，無模式的文檔型數(shù)據(jù)庫，開發(fā)語言是C++。它在許多場景下可用于替代統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫或鍵/值存儲方式。

1.MongoDB特點

•  所用語言：C++
•  特點：保留了SQL一些友好的特性（查詢，索引）。
•  使用許可： AGPL（發(fā)起者： Apache）
•  協(xié)議： Custom, binary（ BSON）
•  Master/slave復(fù)制（支持自動錯誤恢復(fù)，使用 sets 復(fù)制）
•  內(nèi)建分片機制
•  支持 javascript表達式查詢
•  可在服務(wù)器端執(zhí)行任意的 javascript函數(shù)
•  update-in-place支持比CouchDB更好
•  在數(shù)據(jù)存儲時采用內(nèi)存到文件映射
•  對性能的關(guān)注超過對功能的要求
•  建議***打開日志功能（參數(shù) --journal）
•  在32位操作系統(tǒng)上，數(shù)據(jù)庫大小限制在約2.5Gb
•  空數(shù)據(jù)庫大約占 192Mb
•  采用 GridFS存儲大數(shù)據(jù)或元數(shù)據(jù)（不是真正的文件系統(tǒng)）

2.MongoDB優(yōu)點：

1）更高的寫負載，MongoDB擁有更高的插入速度。

2）處理很大的規(guī)模的單表，當數(shù)據(jù)表太大的時候可以很容易的分割表。

3）高可用性，設(shè)置M-S不僅方便而且很快，MongoDB還可以快速、安全及自動化的實現(xiàn)節(jié)點 （數(shù)據(jù)中心）故障轉(zhuǎn)移。

4）快速的查詢，MongoDB支持二維空間索引，比如管道，因此可以快速及精確的從指定位置 獲取數(shù)據(jù)。MongoDB在啟動后會將數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)以文件映射的方式加載到內(nèi)存中。如果內(nèi) 存資源相當豐富的話，這將極大地提高數(shù)據(jù)庫的查詢速度。

5）非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的爆發(fā)增長，增加列在有些情況下可能鎖定整個數(shù)據(jù)庫，或者增加負載從而 導(dǎo)致性能下降，由于MongoDB的弱數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模式，添加1個新字段不會對舊表格有任何影響， 整個過程會非常快速。

3.MongoDB缺點：

1）不支持事務(wù)。

2）MongoDB占用空間過大 。

3）MongoDB沒有成熟的維護工具。

4.MongoDB應(yīng)用場景

1.）適用于實時的插入、更新與查詢的需求，并具備應(yīng)用程序?qū)崟r數(shù)據(jù)存儲所需的復(fù)制及高度伸縮性；

2） 非常適合文檔化格式的存儲及查詢；

3.）高伸縮性的場景：MongoDB 非常適合由數(shù)十或者數(shù)百臺服務(wù)器組成的數(shù)據(jù)庫。

4.）對性能的關(guān)注超過對功能的要求。

HBase

HBase 是 Apache Hadoop 中的一個子項目，屬于 bigtable 的開源版本，所實現(xiàn)的語言為Java（故依賴 Java SDK）。HBase 依托于 Hadoop 的 HDFS（分布式文件系統(tǒng)）作為最基本存儲基礎(chǔ)單元。

1.HBase 特點：

•  所用語言： Java
•  特點：支持數(shù)十億行X上百萬列
•  使用許可： Apache
•  協(xié)議：HTTP/REST （支持 Thrift，見編注4）
•  在 BigTable之后建模
•  采用分布式架構(gòu) Map/reduce
•  對實時查詢進行優(yōu)化
•  高性能 Thrift網(wǎng)關(guān)
•  通過在server端掃描及過濾實現(xiàn)對查詢操作預(yù)判
•  支持 XML, Protobuf, 和binary的HTTP
•  Cascading, hive, and pig source and sink modules
•  基于 Jruby（ JIRB）的shell
•  對配置改變和較小的升級都會重新回滾
•  不會出現(xiàn)單點故障
•  堪比MySQL的隨機訪問性能

3. HBase 優(yōu)點

1） 存儲容量大，一個表可以容納上億行，上百萬列；

2.）可通過版本進行檢索，能搜到所需的歷史版本數(shù)據(jù)；

3.）負載高時，可通過簡單的添加機器來實現(xiàn)水平切分擴展，跟Hadoop的無縫集成保障了其數(shù)據(jù)可靠性（HDFS）和海量數(shù)據(jù)分析的高性能（MapReduce）；

4.）在第3點的基礎(chǔ)上可有效避免單點故障的發(fā)生。

4.HBase 缺點

1. 基于Java語言實現(xiàn)及Hadoop架構(gòu)意味著其API更適用于Java項目；

2. node開發(fā)環(huán)境下所需依賴項較多、配置麻煩（或不知如何配置，如持久化配置），缺乏文檔；

3. 占用內(nèi)存很大，且鑒于建立在為批量分析而優(yōu)化的HDFS上，導(dǎo)致讀取性能不高；

4. API相比其它 NoSql 的相對笨拙。

5.HBase 適用場景

1）bigtable類型的數(shù)據(jù)存儲；

2）對數(shù)據(jù)有版本查詢需求；

3）應(yīng)對超大數(shù)據(jù)量要求擴展簡單的需求。

Redis

Redis 是一個開源的使用ANSI C語言編寫、支持網(wǎng)絡(luò)、可基于內(nèi)存亦可持久化的日志型、Key-Value數(shù)據(jù)庫，并提供多種語言的API。目前由VMware主持開發(fā)工作。

1.Redis 特點：

•  所用語言：C/C++
•  特點：運行異常快
•  使用許可： BSD
•  協(xié)議：類 Telnet
•  有硬盤存儲支持的內(nèi)存數(shù)據(jù)庫，
•  但自2.0版本以后可以將數(shù)據(jù)交換到硬盤（注意， 2.4以后版本不支持該特性！）
•  Master-slave復(fù)制（見編注3）
•  雖然采用簡單數(shù)據(jù)或以鍵值索引的哈希表，但也支持復(fù)雜操作，例如 ZREVRANGEBYSCORE。
•  INCR & co （適合計算極限值或統(tǒng)計數(shù)據(jù)）
•  支持 sets（同時也支持 union/diff/inter）
•  支持列表（同時也支持隊列；阻塞式 pop操作）
•  支持哈希表（帶有多個域的對象）
•  支持排序 sets（高得分表，適用于范圍查詢）
•  Redis支持事務(wù)
•  支持將數(shù)據(jù)設(shè)置成過期數(shù)據(jù)（類似快速緩沖區(qū)設(shè)計）
•  Pub/Sub允許用戶實現(xiàn)消息機制

2. Redis 優(yōu)勢

1）非常豐富的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；

2.）Redis提供了事務(wù)的功能，可以保證一串 命令的原子性，中間不會被任何操作打斷；

3.）數(shù)據(jù)存在內(nèi)存中，讀寫非常的高速，可以達到10w/s的頻率。

3.Redis 缺點

1） Redis3.0后才出來官方的集群方案，但仍存在一些架構(gòu)上的問題；

2.）持久化功能體驗不佳——通過快照方法實現(xiàn)的話，需要每隔一段時間將整個數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)寫到磁盤上，代價非常高；而aof方法只追蹤變化的數(shù)據(jù)，類似于mysql的binlog方法，但追加log可能過大，同時所有操作均要重新執(zhí)行一遍，恢復(fù)速度慢；

3）由于是內(nèi)存數(shù)據(jù)庫，所以，單臺機器，存儲的數(shù)據(jù)量，跟機器本身的內(nèi)存大小。雖然redis本身有key過期策略，但是還是需要提前預(yù)估和節(jié)約內(nèi)存。如果內(nèi)存增長過快，需要定期刪除數(shù)據(jù)。

4.Redis 應(yīng)用場景：

***應(yīng)用場景：適用于數(shù)據(jù)變化快且數(shù)據(jù)庫大小可遇見（適合內(nèi)存容量）的應(yīng)用程序。

例如：微博、數(shù)據(jù)分析、實時數(shù)據(jù)搜集、實時通訊等。