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什么是NoSql?

2013年10月07日 ⁄ 综合 ⁄ 共 3252字 ⁄ 字号 评论关闭

什么是NoSql?

        随着web2.0的快速发展,非关系型、分布式数据存储得到了快速的发展,它们不保证关系数据的ACID特性。NoSQL概念在2009年被提了出来。NoSQL最常见的解释是“non-relational”,“Not
Only SQL”也被很多人接受

        NoSQL一词首先是Carlo Strozzi在1998年提出来的,指的是他开发的一个没有SQL功能,轻量级的,开源的关系型数据库。注意,这个定义跟我们现在对NoSQL的定义有很大的区别,它确确实实字如其名,指的就是“没有SQL”的数据库。不过,NoSQL的发展慢慢偏离了初衷,Carlo Strozzi也发觉,其实我们要的不是”no sql”,而应该是”no relational”,也就是我们现在常说的非关系型数据库了。

        Wikipedia上对NoSQL的定义:“NoSQL是一项运动,这个运动推动了广义定义的非关系型数据储存系统的发展,并破除了长久以来关系型数据库一家独大的局面。论文和研究中一般将这些数据库称为结构化储存系统。”        

        NoSQL被我们用得最多的当数key-value存储,当然还有其他的文档型的、列存储、图型数据库、xml数据库等。在NoSQL概念提出之前,这些数据库就被用于各种系统当中,但是却很少用于web互联网应用。比如cdb、qdbm、bdb数据库。

        来自mongodb官网的解释是:“NoSql,全称是 Not Only Sql,指的是非关系型的数据库。下一代数据库主要解决几个要点:非关系型的、分布式的、开源的、水平可扩展的。原始的目的是为了大规模web应用,这场运动开始于2009年初,通常特性应用如:模式自由、支持简易复制、简单的API、最终的一致性(非ACID)、大容量数据等。NoSQL被我们用得最多的当数key-value存储,当然还有其他的文档型的、列存储、图型数据库、xml数据库等。”

为什么NoSql开始火了?

     最主要的原因是:传统关系数据库遇到了瓶颈!

      高并发读写,对海量数据的高效率读写,高扩展性和高可用性成了关系数据的三把杀手锏,从90年代到如今,关系数据库(以MqSql为例)采用从Memcached+MySQL到Mysql主从读写分离,再到分表分库的方式逐步应付着访问量的增加和高性能的要求,然后随着web2.0的继续高速发展,关系型数据库在应付这三个问题时显得越来越吃力

        1、High performance - 对数据库高并发读写的需求 

        web2.0网站要根据用户个性化信息来实时生成动态页面和提供动态信息,所以基本上无法使用动态页面静态化技术,因此数据库并发负载非常高,往往要达到每秒上万次读写请求。关系数据库应付上万次SQL查询还勉强顶得住,但是应付上万次SQL写数据请求,硬盘IO就已经无法承受了。其实对于普通的BBS网站,往往也存在对高并发写请求的需求,例如像JavaEye网站的实时统计在线用户状态,记录热门帖子的点击次数,投票计数等,因此这是一个相当普遍的需求。 

        2、Huge Storage - 对海量数据的高效率存储和访问的需求 
        类似Facebook,twitter,Friendfeed这样的SNS网站,每天用户产生海量的用户动态,以Friendfeed为例,一个月就达到了2.5亿条用户动态,对于关系数据库来说,在一张2.5亿条记录的表里面进行SQL查询,效率是极其低下乃至不可忍受的。再例如大型web网站的用户登录系统,例如腾讯,盛大,动辄数以亿计的帐号,关系数据库也很难应付。 

        3、High Scalability && High Availability- 对数据库的高可扩展性和高可用性的需求 
        在基于web的架构当中,数据库是最难进行横向扩展的,当一个应用系统的用户量和访问量与日俱增的时候,你的数据库却没有办法像web server和app server那样简单的通过添加更多的硬件和服务节点来扩展性能和负载能力。对于很多需要提供24小时不间断服务的网站来说,对数据库系统进行升级和扩展是非常痛苦的事情,往往需要停机维护和数据迁移,为什么数据库不能通过不断的添加服务器节点来实现扩展呢?  

        在上面提到的“三高”需求面前,关系数据库遇到了难以克服的障碍,而对于web2.0网站来说,关系数据库的很多主要特性却往往无用武之地,例如: 

        1、数据库事务一致性需求 
        很多web实时系统并不要求严格的数据库事务,对读一致性的要求很低,有些场合对写一致性要求也不高。因此数据库事务管理成了数据库高负载下一个沉重的负担。 

        2、数据库的写实时性和读实时性需求 
        对关系数据库来说,插入一条数据之后立刻查询,是肯定可以读出来这条数据的,但是对于很多web应用来说,并不要求这么高的实时性,比方说我(JavaEye的robbin)发一条消息之后,过几秒乃至十几秒之后,我的订阅者才看到这条动态是完全可以接受的。 

        3、对复杂的SQL查询,特别是多表关联查询的需求 
        任何大数据量的web系统,都非常忌讳多个大表的关联查询,以及复杂的数据分析类型的复杂SQL报表查询,特别是SNS类型的网站,从需求以及产品设计角度,就避免了这种情况的产生。往往更多的只是单表的主键查询,以及单表的简单条件分页查询,SQL的功能被极大的弱化了。 

         因此,关系数据库在这些越来越多的应用场景下显得不那么合适了,为了解决这类问题的非关系数据库应运而生,现在这两年,各种各样非关系数据库,特别是键值数据库(Key-Value Store DB)风起云涌,多得让人眼花缭乱,我们看看NoSql有什么优势?


        1、易扩展

        NoSQL数据库种类繁多,但是一个共同的特点都是去掉关系数据库的关系型特性。数据之间无关系,这样就非常容易扩展。也无形之间,在架构的层面上带来了可扩展的能力。

        2、大数据量,高性能

        NoSQL数据库都具有非常高的读写性能,尤其在大数据量下,同样表现优秀。这得益于它的无关系性,数据库的结构简单。一般MySQL使用Query Cache,每次表的更新Cache就失效,是一种大粒度的Cache,在针对web2.0的交互频繁的应用,Cache性能不高。而NoSQL的Cache是记录级的,是一种细粒度的Cache,所以NoSQL在这个层面上来说就要性能高很多了。

        3、灵活的数据模型

        NoSQL无需事先为要存储的数据建立字段,随时可以存储自定义的数据格式。而在关系数据库里,增删字段是一件非常麻烦的事情。如果是非常大数据量的表,增加字段简直就是一个噩梦。这点在大数据量的web2.0时代尤其明显。

        4、高可用

        NoSQL在不太影响性能的情况,就可以方便的实现高可用的架构。比如Cassandra,HBase模型,通过复制模型也能实现高可用。

NoSQL只是一个概念,并不是一个数据库 产品,MySQL也可以是NoSQL


        从MySQL5.6.2开始,MySQL提供NoSQL的功能。NoSQL从架构上就约束了开发者的架构和开发方式,从而提高扩展性和性能,而NoSQL和MySQL的融合,也同时提供了复杂查询功能。虽然MySQL提供了NoSQL功能,如果你要尝试的话,你的数据库设计必须从NoSQL从发,然后再考虑SQL查询功能。

        MySQL和NoSQL都有各自的特点和使用的应用场景,两者的紧密结合将会给web2.0的数据库发展带来新的思路。让关系数据库关注在关系上,NoSQL关注在存储和读写效率上

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