關系型數(shù)據(jù)庫與NOSQL的介紹

關系型數(shù)據(jù)庫把所有的數(shù)據(jù)都通過行和列的二元表現(xiàn)形式表示出來。

關系型數(shù)據(jù)庫的優(yōu)勢：

1. 保持數(shù)據(jù)的一致性（事務處理）

2.由于以標準化為前提，數(shù)據(jù)更新的開銷很小（相同的字段基本上都只有一處）

3. 可以進行Join等復雜查詢

其中能夠保持數(shù)據(jù)的一致性是關系型數(shù)據(jù)庫的最大優(yōu)勢。

關系型數(shù)據(jù)庫的不足：

不擅長的處理

1. 大量數(shù)據(jù)的寫入處理

2. 為有數(shù)據(jù)更新的表做索引或表結構（schema）變更

3. 字段不固定時應用

4. 對簡單查詢需要快速返回結果的處理

--大量數(shù)據(jù)的寫入處理

讀寫集中在一個數(shù)據(jù)庫上讓數(shù)據(jù)庫不堪重負，大部分網(wǎng)站已使用主從復制技術實現(xiàn)讀寫分離，以提高讀寫性能和讀庫的可擴展性。

所以在進行大量數(shù)據(jù)操作時，會使用數(shù)據(jù)庫主從模式。數(shù)據(jù)的寫入由主數(shù)據(jù)庫負責，數(shù)據(jù)的讀入由從數(shù)據(jù)庫負責，可以比較簡單地通過增加從數(shù)據(jù)庫來實現(xiàn)規(guī)?；菙?shù)據(jù)的寫入?yún)s完全沒有簡單的方法來解決規(guī)?；瘑栴}。

第一，要想將數(shù)據(jù)的寫入規(guī)?；?，可以考慮把主數(shù)據(jù)庫從一臺增加到兩臺，作為互相關聯(lián)復制的二元主數(shù)據(jù)庫使用，確實這樣可以把每臺主數(shù)據(jù)庫的負荷減少一半，但是更新處理會發(fā)生沖突，可能會造成數(shù)據(jù)的不一致，為了避免這樣的問題，需要把對每個表的請求分別分配給合適的主數(shù)據(jù)庫來處理。

第二，可以考慮把數(shù)據(jù)庫分割開來，分別放在不同的數(shù)據(jù)庫服務器上，比如將不同的表放在不同的數(shù)據(jù)庫服務器上，數(shù)據(jù)庫分割可以減少每臺數(shù)據(jù)庫服務器上的數(shù)據(jù)量，以便減少硬盤IO的輸入、輸出處理，實現(xiàn)內存上的高速處理。但是由于分別存儲字不同服務器上的表之間無法進行Join處理，數(shù)據(jù)庫分割的時候就需要預先考慮這些問題，數(shù)據(jù)庫分割之后，如果一定要進行Join處理，就必須要在程序中進行關聯(lián)，這是非常困難的。

--為有數(shù)據(jù)更新的表做索引或表結構變更

在使用關系型數(shù)據(jù)庫時，為了加快查詢速度需要創(chuàng)建索引，為了增加必要的字段就一定要改變表結構，為了進行這些處理，需要對表進行共享鎖定，這期間數(shù)據(jù)變更、更新、插入、刪除等都是無法進行的。如果需要進行一些耗時操作，例如為數(shù)據(jù)量比較大的表創(chuàng)建索引或是變更其表結構，就需要特別注意，長時間內數(shù)據(jù)可能無法進行更新。

--字段不固定時的應用

如果字段不固定，利用關系型數(shù)據(jù)庫也是比較困難的，有人會說，需要的時候加個字段就可以了，這樣的方法也不是不可以，但在實際運用中每次都進行反復的表結構變更是非常痛苦的。你也可以預先設定大量的預備字段，但這樣的話，時間一長很容易弄不清除字段和數(shù)據(jù)的對應狀態(tài)，即哪個字段保存有哪些數(shù)據(jù)。

--對簡單查詢需要快速返回結果的處理  （這里的“簡單”指的是沒有復雜的查詢條件）

這一點稱不上是缺點，但不管怎樣，關系型數(shù)據(jù)庫并不擅長對簡單的查詢快速返回結果，因為關系型數(shù)據(jù)庫是使用專門的sql語言進行數(shù)據(jù)讀取的，它需要對sql與越南進行解析，同時還有對表的鎖定和解鎖等這樣的額外開銷，這里并不是說關系型數(shù)據(jù)庫的速度太慢，而只是想告訴大家若希望對簡單查詢進行高速處理，則沒有必要非使用關系型數(shù)據(jù)庫不可。

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NoSQL數(shù)據(jù)庫

關系型數(shù)據(jù)庫應用廣泛，能進行事務處理和表連接等復雜查詢。相對地，NoSQL數(shù)據(jù)庫只應用在特定領域，基本上不進行復雜的處理，但它恰恰彌補了之前所列舉的關系型數(shù)據(jù)庫的不足之處。

優(yōu)點：

易于數(shù)據(jù)的分散

各個數(shù)據(jù)之間存在關聯(lián)是關系型數(shù)據(jù)庫得名的主要原因，為了進行join處理，關系型數(shù)據(jù)庫不得不把數(shù)據(jù)存儲在同一個服務器內，這不利于數(shù)據(jù)的分散，這也是關系型數(shù)據(jù)庫并不擅長大數(shù)據(jù)量的寫入處理的原因。相反NoSQL數(shù)據(jù)庫原本就不支持Join處理，各個數(shù)據(jù)都是獨立設計的，很容易把數(shù)據(jù)分散在多個服務器上，故減少了每個服務器上的數(shù)據(jù)量，即使要處理大量數(shù)據(jù)的寫入，也變得更加容易，數(shù)據(jù)的讀入操作當然也同樣容易。

典型的NoSQL數(shù)據(jù)庫

臨時性鍵值存儲（memcached、Redis）、永久性鍵值存儲（ROMA、Redis）、面向文檔的數(shù)據(jù)庫（MongoDB、CouchDB）、面向列的數(shù)據(jù)庫（Cassandra、HBase）

一、 鍵值存儲

它的數(shù)據(jù)是以鍵值的形式存儲的，雖然它的速度非?？?，但基本上只能通過鍵的完全一致查詢獲取數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)的保存方式可以分為臨時性、永久性和兩者兼具 三種。

（1）臨時性

      所謂臨時性就是數(shù)據(jù)有可能丟失，memcached把所有數(shù)據(jù)都保存在內存中，這樣保存和讀取的速度非常快，但是當memcached停止時，數(shù)據(jù)就不存在了。由于數(shù)據(jù)保存在內存中，所以無法操作超出內存容量的數(shù)據(jù)，舊數(shù)據(jù)會丟失?？偨Y來說：

      。在內存中保存數(shù)據(jù)

      ?？梢赃M行非?？焖俚谋４婧妥x取處理

      。數(shù)據(jù)有可能丟失

（2）永久性

       所謂永久性就是數(shù)據(jù)不會丟失，這里的鍵值存儲是把數(shù)據(jù)保存在硬盤上，與臨時性比起來，由于必然要發(fā)生對硬盤的IO操作，所以性能上還是有差距的，但數(shù)據(jù)不會丟失是它最大的優(yōu)勢?？偨Y來說：

       。在硬盤上保存數(shù)據(jù)

       。可以進行非?？焖俚谋４婧妥x取處理（但無法與memcached相比）

       。數(shù)據(jù)不會丟失

（3） 兩者兼?zhèn)?/strong>

       Redis屬于這種類型。Redis有些特殊，臨時性和永久性兼具。Redis首先把數(shù)據(jù)保存在內存中，在滿足特定條件（默認是 15分鐘一次以上，5分鐘內10個以上，1分鐘內10000個以上的鍵發(fā)生變更）的時候將數(shù)據(jù)寫入到硬盤中，這樣既確保了內存中數(shù)據(jù)的處理速度，又可以通過寫入硬盤來保證數(shù)據(jù)的永久性，這種類型的數(shù)據(jù)庫特別適合處理數(shù)組類型的數(shù)據(jù)?？偨Y來說：

       。同時在內存和硬盤上保存數(shù)據(jù)

       ?？梢赃M行非?？焖俚谋４婧妥x取處理

       。保存在硬盤上的數(shù)據(jù)不會消失（可以恢復）

       。適合于處理數(shù)組類型的數(shù)據(jù)

二、面向文檔的數(shù)據(jù)庫

   MongoDB、CouchDB屬于這種類型，它們屬于NoSQL數(shù)據(jù)庫，但與鍵值存儲相異。

   （1）不定義表結構

　　   即使不定義表結構，也可以像定義了表結構一樣使用，還省去了變更表結構的麻煩。

   （2）可以使用復雜的查詢條件

　 跟鍵值存儲不同的是，面向文檔的數(shù)據(jù)庫可以通過復雜的查詢條件來獲取數(shù)據(jù)，雖然不具備事務處理和Join這些關系型數(shù)據(jù)庫所具有的處理能力，但初次以外的其他處理基本上都能實現(xiàn)。

三、 面向列的數(shù)據(jù)庫

   Cassandra、HBae、HyperTable屬于這種類型，由于近年來數(shù)據(jù)量出現(xiàn)爆發(fā)性增長，這種類型的NoSQL數(shù)據(jù)庫尤其引入注目。

   普通的關系型數(shù)據(jù)庫都是以行為單位來存儲數(shù)據(jù)的，擅長以行為單位的讀入處理，比如特定條件數(shù)據(jù)的獲取。因此，關系型數(shù)據(jù)庫也被成為面向行的數(shù)據(jù)庫。相反，面向列的數(shù)據(jù)庫是以列為單位來存儲數(shù)據(jù)的，擅長以列為單位讀入數(shù)據(jù)。

面向列的數(shù)據(jù)庫具有搞擴展性，即使數(shù)據(jù)增加也不會降低相應的處理速度（特別是寫入速度），所以它主要應用于需要處理大量數(shù)據(jù)的情況。另外，把它作為批處理程序的存儲器來對大量數(shù)據(jù)進行更新也是非常有用的。但由于面向列的數(shù)據(jù)庫跟現(xiàn)行數(shù)據(jù)庫存儲的思維方式有很大不同，故應用起來十分困難。

總結：關系型數(shù)據(jù)庫與NoSQL數(shù)據(jù)庫并非對立而是互補的關系，即通常情況下使用關系型數(shù)據(jù)庫，在適合使用NoSQL的時候使用NoSQL數(shù)據(jù)庫，讓NoSQL數(shù)據(jù)庫對關系型數(shù)據(jù)庫的不足進行彌補。

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作者：黑馬程序員JavaEE培訓學院

首發(fā)：http://java.itheima.com/