數(shù)據(jù)庫在今天的商業(yè)世界中無疑起著非常關(guān)鍵的作用，盡管關(guān)系數(shù)據(jù)庫有著無法替代的重要性，但是面對(duì)海量數(shù)據(jù)時(shí)代還是存在其局限性，因此 NoSQL 就派上用場(chǎng)了，那么 NoSQL 具備什么優(yōu)勢(shì)，晚上它能快速崛起？這篇文章將帶你了解關(guān)于 NoSQL的一切，包括 NoSQL的優(yōu)勢(shì)。

什么是 NoSQL？

NoSQL 是指 “Not Only SQL” 的縮寫，而不是 “no SQL”，它是一種數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，用于存儲(chǔ)和檢索大量非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。與傳統(tǒng)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（RDBMS）不同，NoSQL數(shù)據(jù)庫不需要固定的表格結(jié)構(gòu)，可以更靈活地存儲(chǔ)各種類型的數(shù)據(jù)，如文檔、鍵值對(duì)、圖形等。NoSQL數(shù)據(jù)庫通常用于需要處理大量數(shù)據(jù)和需要高度可伸縮性的應(yīng)用程序，如社交媒體平臺(tái)、大數(shù)據(jù)分析和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理。

NoSQL的類型

NoSQL數(shù)據(jù)庫通常分為四種類型：

• Document Stores（文檔存儲(chǔ)）
• Key-Value Stores（鍵值存儲(chǔ)）
• Column-Based Stores（面向列的存儲(chǔ)）
• Graph Stores（圖形存儲(chǔ)）

每個(gè)類別都有其獨(dú)特的特點(diǎn)和局限性，因此，我們需要根據(jù)實(shí)際項(xiàng)目需求選擇最適合的存儲(chǔ)方式。

1.文檔數(shù)據(jù)庫

文檔存儲(chǔ)主要用于不包含復(fù)雜交易的博客平臺(tái)或電子商務(wù)商店。它們的主要功能是將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)為文檔和其他格式，包括JSON文件，這些系統(tǒng)也可以用于存儲(chǔ)XML文檔。如下圖所示：

特點(diǎn)：

• 適用于更復(fù)雜的對(duì)象的良好適應(yīng)性。
• 信息模型：文檔集合。
• 類似于JSON和XML。
• 執(zhí)行ACID事務(wù)并調(diào)整RDBMS特性。
• 允許根據(jù)其主要標(biāo)識(shí)符和屬性對(duì)文檔進(jìn)行索引。
• 支持查詢交易。
• 配置設(shè)計(jì)允許在單個(gè)操作中檢索數(shù)據(jù)。
• 避免在應(yīng)用程序內(nèi)執(zhí)行連接。

文檔數(shù)據(jù)庫最具有代表性的是 MongoDB，OpenSearch（ES）。

2.鍵值存儲(chǔ)

鍵值存儲(chǔ)是最簡(jiǎn)單的 NoSQL數(shù)據(jù)庫類型，基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是字典或映射。值可以存儲(chǔ)為整數(shù)、字符串、JSON 或數(shù)組，并使用用于引用該值的鍵。例如，可以將一個(gè)鍵作為客戶 ID，該 ID 引用包含客戶名稱字符串的值。如下圖所示：

特點(diǎn)：

• 出色的適應(yīng)性，大量數(shù)據(jù)和用戶。
• 大量查詢。
• 全面的信息模型。
• 高可靠性。
• 快速和安全的交易。
• 良好的查詢能力。

鍵值存儲(chǔ)最具有代表性的是 Redis, Memcached, Oracle NoSQL, Redis, Amazon Dynamo。

3.面向列的存儲(chǔ)

面向列的存儲(chǔ)這種類型的 NoSQL 將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在分組列中，而不是存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)行中。他們使用一個(gè)稱為鍵空間的概念，該概念類似于關(guān)系模型中的架構(gòu)。

如下圖所示，鍵空間包含多個(gè)列族，列族類似于關(guān)系模型中的表：

特點(diǎn)：

• 非常有效地進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮和/或分區(qū)。
• 在累積查詢方面表現(xiàn)良好。
• 靈活。
• 加載和查詢速度快。

面向列的存儲(chǔ)最具有代表性的是 Google’s Bigtable, Cassandra, HBase。

4.圖形存儲(chǔ)

圖形存儲(chǔ)，顧名思義，這種類型使用圖表來定義保存實(shí)體之間的關(guān)系，它保存所有實(shí)體以及這些實(shí)體之間的連接。

特點(diǎn)：

• 適應(yīng)數(shù)據(jù)的復(fù)雜性。
• 專注于互連性。
• 支持多種查詢語言。

Neo4j 和 Giraph 是兩個(gè)著名的圖形存儲(chǔ)。

NoSQL的優(yōu)勢(shì)

NoSQL數(shù)據(jù)庫的出現(xiàn)是為了解決傳統(tǒng)關(guān)系數(shù)據(jù)庫技術(shù)的局限性，與關(guān)系數(shù)據(jù)庫相比，NoSQL 數(shù)據(jù)庫通常具備以下優(yōu)勢(shì)：

• 可擴(kuò)展性：NoSQL 數(shù)據(jù)庫使用水平擴(kuò)展方法，使它們能夠有效地處理大量數(shù)據(jù)和流量。
• 高性能：NoSQL數(shù)據(jù)庫靈活的數(shù)據(jù)模型和分布式架構(gòu)有助于實(shí)現(xiàn)高性能和低延遲。
• 高可用性：NoSQL 數(shù)據(jù)庫旨在保持高可用性，即使在故障期間也能確保數(shù)據(jù)的可訪問性。
• 靈活的數(shù)據(jù)建模：處理非結(jié)構(gòu)化或半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的能力使 NoSQL 數(shù)據(jù)庫能夠高度適應(yīng)不斷變化的數(shù)據(jù)需求。

NoSQL的缺點(diǎn)

盡管 NoSQL 是一種具備多種用途的數(shù)據(jù)庫，但它仍然有一些缺點(diǎn)，這里列舉了 NoSQL數(shù)據(jù)庫幾個(gè)缺點(diǎn)：

• 每個(gè) NoSQL 數(shù)據(jù)庫都有自己的查詢和管理數(shù)據(jù)的語法，不像 SQL一樣具有統(tǒng)一的 SQL數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的語言。
• 缺乏 ACID 事務(wù)：NoSQL 數(shù)據(jù)庫可能會(huì)犧牲一些 ACID 屬性（原子性、一致性、隔離性、持久性）來換取可擴(kuò)展性和性能。
• 對(duì)于 NoSQL來說，應(yīng)用程序開發(fā)人員可以任意執(zhí)行數(shù)據(jù)模型的修改，而不是由數(shù)據(jù)庫管理員執(zhí)行。
• 有限的聯(lián)接：在一些 NoSQL 數(shù)據(jù)庫中，執(zhí)行復(fù)雜的聯(lián)接和關(guān)系查詢可能具有挑戰(zhàn)性，需要仔細(xì)的數(shù)據(jù)建模。

什么是SQL？

結(jié)構(gòu)化查詢語言（SQL）是一種標(biāo)準(zhǔn)化的編程語言，用于管理關(guān)系數(shù)據(jù)庫并對(duì)其中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)執(zhí)行各種操作。SQL于上世紀(jì)70年代推出，不僅被那些管理和管理數(shù)據(jù)的人員經(jīng)常使用，還被編寫數(shù)據(jù)集成腳本和數(shù)據(jù)分析人員用于設(shè)置和運(yùn)行分析查詢。

SQL的常見用途如下：

• 更改數(shù)據(jù)庫表和索引結(jié)構(gòu)
• 添加、更新和刪除數(shù)據(jù)集記錄；
• 從關(guān)系數(shù)據(jù)庫中檢索數(shù)據(jù)的子集，這些數(shù)據(jù)可以進(jìn)一步用于處理交易、說服應(yīng)用程序和其他需要與關(guān)系數(shù)據(jù)庫接口的應(yīng)用程序。

NoSQL與SQL的比較

NoSQL：

• 沒有固定的架構(gòu)
• 簡(jiǎn)單的查詢語言
• 僅在開始時(shí)一致
• 不遵循ACID屬性
• 管理海量數(shù)據(jù)

關(guān)系數(shù)據(jù)庫：

• 固定架構(gòu)
• 復(fù)雜的查詢語言
• 遵循ACID屬性
• 管理相對(duì)少量的數(shù)據(jù)

NoSQL為什么能快速崛起？

NoSQL數(shù)據(jù)庫能夠快速崛起的原因主要有以下幾點(diǎn)：

• 大數(shù)據(jù)需求：隨著互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)應(yīng)用的快速發(fā)展，數(shù)據(jù)量不斷增長(zhǎng)，傳統(tǒng)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫在處理大規(guī)模數(shù)據(jù)時(shí)性能不足。NOSQL數(shù)據(jù)庫能夠更好地應(yīng)對(duì)大數(shù)據(jù)量和高并發(fā)的需求，因此受到了廣泛關(guān)注。
• 靈活性：NOSQL數(shù)據(jù)庫不需要事先定義數(shù)據(jù)模式，可以存儲(chǔ)各種形式的數(shù)據(jù)，包括結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。這種靈活性使得NOSQL數(shù)據(jù)庫更適合存儲(chǔ)和處理不規(guī)則或動(dòng)態(tài)變化的數(shù)據(jù)。
• 高性能：NOSQL數(shù)據(jù)庫通常采用分布式存儲(chǔ)和處理技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)水平擴(kuò)展，提高數(shù)據(jù)處理和訪問的性能。同時(shí)，NOSQL數(shù)據(jù)庫還具有較低的讀寫延遲，能夠快速響應(yīng)用戶請(qǐng)求。
• 高可用性和可擴(kuò)展性：NOSQL數(shù)據(jù)庫通常具有高可用性和容錯(cuò)性，能夠在硬件故障或網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)保持?jǐn)?shù)據(jù)可靠性。同時(shí)，NOSQL數(shù)據(jù)庫也具有良好的可擴(kuò)展性，可以根據(jù)業(yè)務(wù)需求方便地進(jìn)行擴(kuò)展。
• 開源社區(qū)支持：許多NOSQL數(shù)據(jù)庫是開源項(xiàng)目，擁有龐大的開源社區(qū)支持和活躍的開發(fā)者社區(qū)，能夠快速響應(yīng)用戶需求，不斷改進(jìn)和完善產(chǎn)品。這也是NOSQL數(shù)據(jù)庫能夠快速崛起的重要原因之一。

總結(jié)

本文分析了什么是 NoSQL 以及它的常用 4種類型：

• Document Stores（文檔存儲(chǔ)）
• Key-Value Stores（鍵值存儲(chǔ)）
• Column-Based Stores（面向列的存儲(chǔ)）
• Graph Stores（圖形存儲(chǔ)）

接著，我們分析了 NoSQL的優(yōu)缺點(diǎn)以及它和 SQL的對(duì)比，SQL 和 NoSQL是日常開發(fā)中經(jīng)常使用的兩種數(shù)據(jù)庫，具體如何選擇需要根據(jù)業(yè)務(wù)需求而定。