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数据库在今天的商业世界中无疑起着非常关键的作用，尽管关系数据库有着无法替代的重要性，但是面对海量数据时代还是存在其局限性，因此 NoSQL 就派上用场了，那么 NoSQL 具备什么优势，晚上它能快速崛起？这篇文章将带你了解关于 NoSQL的一切，包括 NoSQL的优势。

什么是 NoSQL？

NoSQL 是指 “Not Only SQL” 的缩写，而不是 “no SQL”，它是一种数据库管理系统，用于存储和检索大量非结构化数据。与传统的关系数据库管理系统（RDBMS）不同，NoSQL数据库不需要固定的表格结构，可以更灵活地存储各种类型的数据，如文档、键值对、图形等。NoSQL数据库通常用于需要处理大量数据和需要高度可伸缩性的应用程序，如社交媒体平台、大数据分析和实时数据处理。

以下是四种常见 NoSQL 类型：

NoSQL的类型

NoSQL数据库通常分为四种类型：

• Document Stores（文档数据库）
• Key-Value Stores（键值数据库）
• Column-Based Stores（面向列的数据库）
• Graph Stores（图形数据库）

每个类别都有其独特的特点和局限性，因此，我们需要根据实际项目需求选择最适合的数据库。

文档数据库

文档数据库（Document databases）主要用于不包含复杂交易的博客平台或电子商务商店。它们的主要功能是将数据存储为文档和其他格式，包括JSON文件，这些系统也可以用于存储XML文档。如下图所示：

特点

• 适用于更复杂的对象的良好适应性。
• 信息模型：文档集合。
• 类似于JSON和XML。
• 执行ACID事务并调整RDBMS特性。
• 允许根据其主要标识符和属性对文档进行索引。
• 支持查询交易。
• 配置设计允许在单个操作中检索数据。
• 避免在应用程序内执行连接。

文档数据库最具有代表性的是 MongoDB，OpenSearch（ES）。

键值存储

键值存储（Key-value stores）是最简单的 NoSQL数据库类型，基本数据结构是字典或映射。值可以存储为整数、字符串、JSON 或数组，并使用用于引用该值的键。例如，可以将一个键作为客户 ID，该 ID 引用包含客户名称字符串的值。如下图所示：

特点

• 出色的适应性，大量数据和用户。
• 大量查询。
• 全面的信息模型。
• 高可靠性。
• 快速和安全的交易。
• 良好的查询能力。

键值存储最具有代表性的是 Redis, Memcached, Oracle NoSQL, Redis, Amazon Dynamo。

面向列数据库

面向列的数据库（Column-based databases）这种类型的 NoSQL 将数据存储在分组列中，而不是存储在数据行中。他们使用一个称为键空间的概念，该概念类似于关系模型中的架构。

如下图所示，键空间包含多个列族，列族类似于关系模型中的表： 特点

• 非常有效地进行数据压缩和/或分区。
• 在累积查询方面表现良好。
• 灵活。
• 加载和查询速度快。

面向列的据库最具有代表性的是 Google’s Bigtable, Cassandra, HBase。

图形数据库

基于图的数据库（Graph based Database）顾名思义，这种数据库类型使用图表来定义保存实体之间的关系。它保存所有实体以及这些实体之间的连接。如今，基于图的数据库对于识别非结构化和半结构化数据中的模式非常有用。

特点

• 适应数据的复杂性。
• 专注于互连性。
• 支持多种查询语言。

Neo4j 和 Giraph 是两个著名的图形数据库。

NoSQL的优势

NoSQL数据库的出现是为了解决传统关系数据库技术的局限性，与关系数据库相比，NoSQL 数据库通常具备以下优势：

• 可扩展性：NoSQL 数据库使用水平扩展方法，使它们能够有效地处理大量数据和流量。
• 高性能：NoSQL数据库灵活的数据模型和分布式架构有助于实现高性能和低延迟。
• 高可用性：NoSQL 数据库旨在保持高可用性，即使在故障期间也能确保数据的可访问性。
• 灵活的数据建模：处理非结构化或半结构化数据的能力使 NoSQL 数据库能够高度适应不断变化的数据需求。

NoSQL的缺点

尽管 NoSQL 是一种具备多种用途的数据库，但它仍然有一些缺点，这里列举了 NoSQL数据库几个缺点：

• 每个 NoSQL 数据库都有自己的查询和管理数据的语法，不像 SQL一样具有统一的 SQL数据库系统的语言。
• 缺乏 ACID 事务：NoSQL 数据库可能会牺牲一些 ACID 属性（原子性、一致性、隔离性、持久性）来换取可扩展性和性能。
• 对于 NoSQL来说，应用程序开发人员可以任意执行数据模型的修改，而不是由数据库管理员执行。
• 有限的联接：在一些 NoSQL 数据库中，执行复杂的联接和关系查询可能具有挑战性，需要仔细的数据建模。

什么是SQL？

结构化查询语言（SQL）是一种标准化的编程语言，用于管理关系数据库并对其中存储的数据执行各种操作。SQL于上世纪70年代推出，不仅被那些管理和管理数据的人员经常使用，还被编写数据集成脚本和数据分析人员用于设置和运行分析查询。

SQL的常见用途如下：

• 更改数据库表和索引结构
• 添加、更新和删除数据集记录；
• 从关系数据库中检索数据的子集，这些数据可以进一步用于处理交易、说服应用程序和其他需要与关系数据库接口的应用程序。

NoSQL与SQL的比较

NoSQL

• 没有固定的架构
• 简单的查询语言
• 仅在开始时一致
• 不遵循ACID属性
• 管理海量数据

关系数据库

• 固定架构
• 复杂的查询语言
• 遵循ACID属性
• 管理相对少量的数据

NOSQL 为什么能快速崛起？

NoSQL数据库能够快速崛起的原因主要有以下几点：

• 大数据需求：随着互联网和移动应用的快速发展，数据量不断增长，传统关系型数据库在处理大规模数据时性能不足。NOSQL数据库能够更好地应对大数据量和高并发的需求，因此受到了广泛关注。
• 灵活性：NOSQL数据库不需要事先定义数据模式，可以存储各种形式的数据，包括结构化、半结构化和非结构化数据。这种灵活性使得NOSQL数据库更适合存储和处理不规则或动态变化的数据。
• 高性能：NOSQL数据库通常采用分布式存储和处理技术，能够实现水平扩展，提高数据处理和访问的性能。同时，NOSQL数据库还具有较低的读写延迟，能够快速响应用户请求。
• 高可用性和可扩展性：NOSQL数据库通常具有高可用性和容错性，能够在硬件故障或网络故障时保持数据可靠性。同时，NOSQL数据库也具有良好的可扩展性，可以根据业务需求方便地进行扩展。
• 开源社区支持：许多NOSQL数据库是开源项目，拥有庞大的开源社区支持和活跃的开发者社区，能够快速响应用户需求，不断改进和完善产品。这也是NOSQL数据库能够快速崛起的重要原因之一。

总结

本文分析了什么是 NoSQL 以及它的常用 4种类型：

• Document Stores（文档数据库）
• Key-Value Stores（键值数据库）
• Column-Based Stores（面向列的数据库）
• Graph Stores（图形数据库） 接着，我们分析了 NoSQL的优缺点以及它和 SQL的对比，SQL 和 NoSQL是日常开发中经常使用的两种数据库，具体如何选择需要根据业务需求而定。

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