鍵值數(shù)據(jù)庫

通常，只需要使用主鍵甚至是部分鍵來檢索應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)。鍵/值數(shù)據(jù)庫可以被看作一個非常大的哈希表，該表在唯一的鍵下存儲了一些值。存儲的值可以通過鍵或者部分鍵高效地檢索到。因為該值對于數(shù)據(jù)庫是不透明的，所以如果需要按值來查找一條記錄的話就需要逐條掃描。

鍵/值數(shù)據(jù)庫中的鍵可以包含多個元素，甚至可以排序以提高查詢效率。一些鍵/值數(shù)據(jù)庫允許使用鍵的前綴進(jìn)行查找，從而可以使用復(fù)合鍵。如果數(shù)據(jù)可以通過一些簡單的鍵嵌套查詢，那鍵/值數(shù)據(jù)庫會是個不錯的選擇。

例如，我們將客戶xyz的訂單存儲在鍵/值數(shù)據(jù)庫中，可以使用客戶ID作為鍵的前綴，結(jié)合訂單號組成鍵“xyz-1001”來存儲訂單?？梢允褂谜麄€鍵來檢索特定的訂單，也可以使用“xyz”前綴檢索客戶xyz的所有訂單。

說明：鍵/值數(shù)據(jù)庫通常是比較便宜的，且具有高度可伸縮性的數(shù)據(jù)存儲。鍵/值數(shù)據(jù)庫能夠根據(jù)鍵對數(shù)據(jù)進(jìn)行分區(qū)甚至重分區(qū)。使用鍵/值數(shù)據(jù)庫時，選擇鍵很重要，因為這將對數(shù)據(jù)存儲的規(guī)模和讀寫性能產(chǎn)生重大影響。

02 文檔數(shù)據(jù)庫

文檔數(shù)據(jù)庫和鍵/值數(shù)據(jù)庫類似，因為它也通過主鍵存儲文檔(值)。與鍵/值數(shù)據(jù)庫不同的是，文檔數(shù)據(jù)庫中的文檔需要符合某些定義好的結(jié)構(gòu)，而鍵/值數(shù)據(jù)庫幾乎可以存儲任意值。這使得文檔數(shù)據(jù)庫可以啟用諸如維護(hù)二級索引的功能以及基于文檔查詢數(shù)據(jù)的功能。

通常存儲在文檔數(shù)據(jù)庫中的值是哈希圖(JSON對象)和列表(JSON數(shù)組)的組合。JSON格式在文檔數(shù)據(jù)庫中很常用，盡管許多數(shù)據(jù)庫引擎使用了更高效的內(nèi)部存儲格式，例如MongoDB的BSON。

建議：當(dāng)你從關(guān)系型數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)換到基于文檔的數(shù)據(jù)庫時，你需要思考如何去組織數(shù)據(jù)。許多人需要時間來過渡到這種不同的數(shù)據(jù)建模方法。

傳統(tǒng)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(如PostgreSQL)存儲的數(shù)據(jù)大部分也可以存儲在文檔數(shù)據(jù)庫中。它們正變得越來越流行，與關(guān)系數(shù)據(jù)庫不同，這些存儲的文檔可以很好地映射成編程語言中的對象，并且不需要對象關(guān)系映射(ORM)工具。

這些數(shù)據(jù)庫通常不強(qiáng)制要求定義數(shù)據(jù)模式(schema)，這對于在軟件持續(xù)交付(CD)過程中需要更新數(shù)據(jù)模式的情形具有一些優(yōu)勢。

說明：不強(qiáng)制要求定義模式的數(shù)據(jù)庫通常被稱為“讀時模式(schema on read)”，因為盡管數(shù)據(jù)庫未強(qiáng)制要求模式，但是在使用數(shù)據(jù)的應(yīng)用中存在固有的模式，并且需要知道如何轉(zhuǎn)化讀到的數(shù)據(jù)。

03 關(guān)系型數(shù)據(jù)庫

關(guān)系型數(shù)據(jù)庫將數(shù)據(jù)組織到稱為表的二維結(jié)構(gòu)中，該結(jié)構(gòu)由列和行組成。一張表中的數(shù)據(jù)可以與另一表中的數(shù)據(jù)有關(guān)聯(lián)，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)可以保證這種關(guān)聯(lián)。關(guān)系型數(shù)據(jù)庫通常強(qiáng)制執(zhí)行嚴(yán)格的模式，也稱為“寫時模式(schema on write)”，在該模式中，向數(shù)據(jù)庫寫入的數(shù)據(jù)必須符合數(shù)據(jù)庫中定義的結(jié)構(gòu)。

關(guān)系型數(shù)據(jù)庫已經(jīng)存在很長時間了，許多開發(fā)人員都有使用它們的經(jīng)驗。迄今為止，最流行和最常用的數(shù)據(jù)庫仍然是關(guān)系型數(shù)據(jù)庫。這些數(shù)據(jù)庫非常成熟，可以處理包含大量關(guān)系的數(shù)據(jù)，并且擁有大量知道如何使用它們的工具和應(yīng)用程序生態(tài)系統(tǒng)。

在文檔數(shù)據(jù)庫中可能很難使用多對多關(guān)系，但是在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中這非常簡單。如果應(yīng)用的數(shù)據(jù)具有很多關(guān)系，尤其是有事務(wù)處理的需求，那么這些數(shù)據(jù)庫可能很合適。

04 圖數(shù)據(jù)庫

圖數(shù)據(jù)庫存儲兩種類型的信息：邊和節(jié)點。邊定義了節(jié)點之間的關(guān)系，你可以把節(jié)點看作實體。節(jié)點和邊都具有屬性，其中存儲了該節(jié)點或邊的一些信息。邊通常會定義關(guān)系的方向或性質(zhì)。

圖數(shù)據(jù)庫可以很好地分析實體之間的關(guān)系。圖數(shù)據(jù)也可以存儲在任何其他數(shù)據(jù)庫中，但是當(dāng)圖的遍歷變得越來越復(fù)雜時，其他類型的存儲可能很難滿足圖數(shù)據(jù)對性能和伸縮性的需求。

05 列族數(shù)據(jù)庫

列族數(shù)據(jù)庫(column family database)將數(shù)據(jù)組織成行和列，乍一看可能與關(guān)系型數(shù)據(jù)庫非常相似。你可以將列族數(shù)據(jù)庫視為行和列組成的表格數(shù)據(jù)，但是列被分了組，稱為列族。

每個列族包含了一組邏輯上相關(guān)的列，通常被作為一個單元進(jìn)行檢索或操作。能被單獨訪問的數(shù)據(jù)可以存儲在單獨的列族中。在一個列族中，可以動態(tài)添加新列，并且行可以是稀疏的(也就是說，行不需要在每個列下面都有值)。

06 時序數(shù)據(jù)庫

時序數(shù)據(jù)庫是針對時間進(jìn)行優(yōu)化的數(shù)據(jù)庫，可根據(jù)時間來存儲值。這些數(shù)據(jù)庫通常需要支持大量的寫操作。它們通常被用于從大量數(shù)據(jù)源實時收集大量數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)很少更新，刪除操作通常是批量進(jìn)行的。寫入時序數(shù)據(jù)庫的記錄通常很小，但記錄的量很多。

時序數(shù)據(jù)庫非常適合存儲遙測數(shù)據(jù)。流行的用途包括物聯(lián)網(wǎng)(IoT)傳感器或應(yīng)用程序/系統(tǒng)的計數(shù)器。時序數(shù)據(jù)庫通常會提供數(shù)據(jù)保持、下采樣以及根據(jù)數(shù)據(jù)使用模式的配置將數(shù)據(jù)保存到其他存儲中的功能。

07 搜索引擎

搜索引擎數(shù)據(jù)庫通常用于搜索保存在其他存儲和服務(wù)中的數(shù)據(jù)。搜索引擎數(shù)據(jù)庫可以對大量的數(shù)據(jù)建立索引，并提供近實時的索引查詢。

除了搜索像網(wǎng)頁這樣的非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)，許多應(yīng)用程序還使用它為其他數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)提供結(jié)構(gòu)化和即時搜索功能。有一些數(shù)據(jù)庫也能提供全文索引功能，但是搜索數(shù)據(jù)庫還具備通過詞干和泛化將單詞縮減為詞根的功能。