數據庫在今天的商業世界中無疑起著非常關鍵的作用，盡管關系數據庫有著無法替代的重要性，但是面對海量數據時代還是存在其局限性，因此 NoSQL 就派上用場了，那么 NoSQL 具備什么優勢，晚上它能快速崛起？這篇文章將帶你了解關于 NoSQL的一切，包括 NoSQL的優勢。

什么是 NoSQL？

NoSQL 是指 “Not Only SQL” 的縮寫，而不是 “no SQL”，它是一種數據庫管理系統，用于存儲和檢索大量非結構化數據。與傳統的關系數據庫管理系統（RDBMS）不同，NoSQL數據庫不需要固定的表格結構，可以更靈活地存儲各種類型的數據，如文檔、鍵值對、圖形等。NoSQL數據庫通常用于需要處理大量數據和需要高度可伸縮性的應用程序，如社交媒體平臺、大數據分析和實時數據處理。

NoSQL的類型

NoSQL數據庫通常分為四種類型：

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

每個類別都有其獨特的特點和局限性，因此，我們需要根據實際項目需求選擇最適合的存儲方式。

1.文檔數據庫

文檔存儲主要用于不包含復雜交易的博客平臺或電子商務商店。它們的主要功能是將數據存儲為文檔和其他格式，包括JSON文件，這些系統也可以用于存儲XML文檔。如下圖所示：

特點：

• 適用于更復雜的對象的良好適應性。
• 信息模型：文檔集合。
• 類似于JSON和XML。
• 執行ACID事務并調整RDBMS特性。
• 允許根據其主要標識符和屬性對文檔進行索引。
• 支持查詢交易。
• 配置設計允許在單個操作中檢索數據。
• 避免在應用程序內執行連接。

文檔數據庫最具有代表性的是 MongoDB，OpenSearch（ES）。

2.鍵值存儲

鍵值存儲是最簡單的 NoSQL數據庫類型，基本數據結構是字典或映射。值可以存儲為整數、字符串、JSON 或數組，并使用用于引用該值的鍵。例如，可以將一個鍵作為客戶 ID，該 ID 引用包含客戶名稱字符串的值。如下圖所示：

特點：

• 出色的適應性，大量數據和用戶。
• 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。

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

3.面向列的存儲

面向列的存儲這種類型的 NoSQL 將數據存儲在分組列中，而不是存儲在數據行中。他們使用一個稱為鍵空間的概念，該概念類似于關系模型中的架構。

如下圖所示，鍵空間包含多個列族，列族類似于關系模型中的表：

特點：

• 非常有效地進行數據壓縮和/或分區。
• 在累積查詢方面表現良好。
• 靈活。
• 加載和查詢速度快。

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

4.圖形存儲

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

特點：

• 適應數據的復雜性。
• 專注于互連性。
• 支持多種查詢語言。

Neo4j 和 Giraph 是兩個著名的圖形存儲。

NoSQL的優勢

NoSQL數據庫的出現是為了解決傳統關系數據庫技術的局限性，與關系數據庫相比，NoSQL 數據庫通常具備以下優勢：

• 可擴展性：NoSQL 數據庫使用水平擴展方法，使它們能夠有效地處理大量數據和流量。
• 高性能：NoSQL數據庫靈活的數據模型和分布式架構有助于實現高性能和低延遲。
• 高可用性：NoSQL 數據庫旨在保持高可用性，即使在故障期間也能確保數據的可訪問性。
• 靈活的數據建模：處理非結構化或半結構化數據的能力使 NoSQL 數據庫能夠高度適應不斷變化的數據需求。

NoSQL的缺點

盡管 NoSQL 是一種具備多種用途的數據庫，但它仍然有一些缺點，這里列舉了 NoSQL數據庫幾個缺點：

• 每個 NoSQL 數據庫都有自己的查詢和管理數據的語法，不像 SQL一樣具有統一的 SQL數據庫系統的語言。
• 缺乏 ACID 事務：NoSQL 數據庫可能會犧牲一些 ACID 屬性（原子性、一致性、隔離性、持久性）來換取可擴展性和性能。
• 對于 NoSQL來說，應用程序開發人員可以任意執行數據模型的修改，而不是由數據庫管理員執行。
• 有限的聯接：在一些 NoSQL 數據庫中，執行復雜的聯接和關系查詢可能具有挑戰性，需要仔細的數據建模。

什么是SQL？

結構化查詢語言（SQL）是一種標準化的編程語言，用于管理關系數據庫并對其中存儲的數據執行各種操作。SQL于上世紀70年代推出，不僅被那些管理和管理數據的人員經常使用，還被編寫數據集成腳本和數據分析人員用于設置和運行分析查詢。

SQL的常見用途如下：

• 更改數據庫表和索引結構
• 添加、更新和刪除數據集記錄；
• 從關系數據庫中檢索數據的子集，這些數據可以進一步用于處理交易、說服應用程序和其他需要與關系數據庫接口的應用程序。

NoSQL與SQL的比較

NoSQL：

• 沒有固定的架構
• 簡單的查詢語言
• 僅在開始時一致
• 不遵循ACID屬性
• 管理海量數據

關系數據庫：

• 固定架構
• 復雜的查詢語言
• 遵循ACID屬性
• 管理相對少量的數據

NoSQL為什么能快速崛起？

NoSQL數據庫能夠快速崛起的原因主要有以下幾點：

• 大數據需求：隨著互聯網和移動應用的快速發展，數據量不斷增長，傳統關系型數據庫在處理大規模數據時性能不足。NOSQL數據庫能夠更好地應對大數據量和高并發的需求，因此受到了廣泛關注。
• 靈活性：NOSQL數據庫不需要事先定義數據模式，可以存儲各種形式的數據，包括結構化、半結構化和非結構化數據。這種靈活性使得NOSQL數據庫更適合存儲和處理不規則或動態變化的數據。
• 高性能：NOSQL數據庫通常采用分布式存儲和處理技術，能夠實現水平擴展，提高數據處理和訪問的性能。同時，NOSQL數據庫還具有較低的讀寫延遲，能夠快速響應用戶請求。
• 高可用性和可擴展性：NOSQL數據庫通常具有高可用性和容錯性，能夠在硬件故障或網絡故障時保持數據可靠性。同時，NOSQL數據庫也具有良好的可擴展性，可以根據業務需求方便地進行擴展。
• 開源社區支持：許多NOSQL數據庫是開源項目，擁有龐大的開源社區支持和活躍的開發者社區，能夠快速響應用戶需求，不斷改進和完善產品。這也是NOSQL數據庫能夠快速崛起的重要原因之一。

總結

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

接著，我們分析了 NoSQL的優缺點以及它和 SQL的對比，SQL 和 NoSQL是日常開發中經常使用的兩種數據庫，具體如何選擇需要根據業務需求而定。