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什么是NoSQL？
NoSQL是一种非关系型DMS，不需要固定的架构，可以避免joins链接，并且易于扩展。NoSQL数据库用于具有庞大数据存储需求的分布式数据存储。NoSQL用于大数据和实时Web应用程序。例如，像Twitter，Facebook，Google这样的大型公司，每天可能产生TB级的用户数据。
NoSQL数据库代表“不仅仅是SQL”或“不是SQL”。虽然NoRELNoSQL会是一个更好的名词。Carl Strozz在1998年引入了NoSQL概念。
传统的RDBMS使用SQL语法来存储和查询数据。相反，NoSQL数据库系统包含可存储结构化，半结构化，非结构化和多态数据的多种数据库技术。
通过本节教程，我们将学习如下内容——
- 什么是NoSQL？
- 为什么使用NoSQL？
- NoSQL数据库的简要历史
- NoSQL的功能
- NoSQL数据库的类型
- NoSQL的查询机制工具
- 什么是CAP定理？
- 最终一致性
- NoSQL的优势
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为什么使用NoSQL ?
每个数据库都包含集合，而集合又包含文档。每个文档可以有不同的字段数。每个文档的大小和内容可以彼此不同。
文档结构更符合开发人员如何用各自的编程语言构造类和对象。开发人员通常会说，他们的类不是行和列，而是有一个带有键值对的清晰结构。
正如NoSQL数据库简介中所看到的，行（或MongoDB中调用的文档）不需要预先定义模式。相反，可以动态创建字段。
NoSQL数据库是非关系数据库，因此在设计时考虑到Web应用程序，比关系数据库更好地扩展。
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NoSQL数据库的简要历史
- 1998年-Carlo Strozzi在他的轻量级开源关系数据库中使用术语NoSQL
- 2000-图形数据库Neo4j启动
- 2004年-推出Google BigTable
- 2005年-启动CouchDB
- 2007年-发布有关Amazon Dynamo的研究论文
- 2008年-Facebook开源Cassandra项目
- 2009年-重新引入NoSQL术语
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NoSQL的功能
非关系
- NoSQL数据库从不遵循关系模型
- 切勿为tables 提供固定的固定列记录
- 使用自包含的聚合或BLOB
- 不需要对象关系映射和数据规范化
- 没有复杂的功能，例如查询语言，查询计划者，
参照完整性联接，ACID
动态架构
- NoSQL数据库是无模式的或具有宽松模式的数据库
- 不需要对数据架构进行任何形式的定义
- 提供同一域中的异构数据结构
简单的API
- 提供易于使用的界面，用于存储和查询提供的数据
- API允许进行低级数据操作和选择方法
- 基于文本的协议，通常与带有JSON的HTTP REST一起使用
- 多数不使用基于标准的查询语言
- 支持Web的数据库作为面向互联网的服务运行
分布式
- 可以以分布式方式执行多个NoSQL数据库
- 提供自动缩放和故障转移功能
- 通常可牺牲ACID概念来实现可伸缩性和吞吐量
- 分布式节点之间几乎没有同步复制，多为异步多主复制，对等，HDFS复制
- 仅提供最终的一致性
- 无共享架构。这样可以减少协调并提高分布。
NoSQL不共享
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NoSQL数据库的类型
下面是为什么应该开始使用MongoDB的几个原因
NoSQL数据库主要有四类。这些类别中的每一个都有其独特的属性和局限性。没有特定的数据库可以更好地解决所有问题。您应该根据您的产品需求选择一个数据库。
让我们看看所有这些：
- 基于键值对
- Column-oriented Graph
- Graphs based
- 面向文档
基于键值对
数据存储在键/值对中。它以这种方式设计，可以处理大量数据和繁重的工作。
键值对存储数据库将数据存储为哈希表，其中每个键都是唯一的，并且值可以是JSON，BLOB（二进制大对象），字符串等。
例如，键值对可能包含与“Guru99”的值，相关联到包含“Website”的键。
它是NoSQL数据库的最基本类型之一。这种NoSQL数据库用作集合，dictionaries，关联数组等。键值存储可帮助开发人员存储较少架构的数据。它们最适合购物车中的物品。
Redis，Dynamo，Riak是键值存储数据库的一些示例。它们全部基于亚马逊的Dynamo论文
基于列
面向列的数据库在列上工作，基于Google的BigTable论文。每列都单独处理。单列数据库的值连续存储。
在聚合查询（例如SUM，COUNT，AVG，MIN等）上提供了高性能，因为数据在列中随时可用。
基于列的NoSQL数据库被广泛用于管理数据仓库，商业智能，CRM，图书馆书籍目录，
Base，Cassandra，HBase，Hypertable是基于列的数据库。
面向文档：
面向文档的NoSQL DB将数据存储和检索为键值对，但值部分存储为文档。该文档以JSON或XML格式存储。DB可以理解该值，并且可以查询该值。
在上图中的左侧，我们溃疡看到有行和列，而在右侧，我们有一个文档数据库，该数据库的结构与JSON类似。现在，对于关系数据库，必须知道拥有哪些列，依此类推。但是，对于文档数据库，具有JSON对象之类的数据存储。我们不需要定义，以便使其灵活。
文档类型主要用于CMS系统，博客平台，实时分析和电子商务应用程序。它不应用于需要多种操作或针对不同聚合结构进行查询的复杂交易。
Amazon SimpleDB，CouchDB，MongoDB，Riak，Lotus Notes，MongoDB是流行的基于文档的DBMS系统。
Graph-Based（基于图形）
图类型数据库存储实体以及这些实体之间的关系。实体存储为节点，关系作为边。一条边给出了节点之间的关系。每个节点和边缘都有唯一的标识符。
与关系数据库中表的松散连接相比，Graph数据库本质上是多关系的。遍历关系很快，因为它们已被存在于数据库中，因此无需计算它们。
基于图形数据库主要用于社交网络，物流，空间数据。
Neo4J, Infinite Graph, OrientDB, FlockDB是一些比较流行的基于图形的数据库。
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NoSQL的查询机制工具
最常见的数据检索机制是基于REST 的值检索，该值基于其key/ID，获取数据。
文档存储数据库提供了更困难的查询，因为他们了解键值对中的值。例如，CouchDB允许使用MapReduce定义视图。
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什么是CAP原理？
CAP定理也称为Brewer定理。它指出，分布式数据存储不可能同时满足CAP，只能满足CAP其中的两部分。
1. 一致性
2. 可用性
3. 分区容错性
一致性：
即在执行操作之后，数据也应保持一致。这意味着一旦写入数据，以后的任何读取请求都应包含该数据。例如，更新订单状态后，所有客户端都应该能够看到相同的数据。
可用性：
该数据库应始终可用且响应迅速。它不应有任何宕机时间。
分区容限：
分区容限意味着即使服务器之间的通信不稳定，系统也应继续运行。例如，可以将服务器划分为可能无法相互通信的多个组。在此，如果数据库的一部分不可用，则其他部分始终不受影响。
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最终一致性
“最终一致性”是指在多台计算机上具有数据副本，以获得高可用性和可伸缩性。因此，必须将在一台计算机上对任何数据项所做的更改复制到其他副本。
数据复制可能不是瞬时的，因为某些副本将在适当的时间范围内立即更新，而另一些副本将在一段时间内更新。这些副本可能是相互的，但随着时间的推移，它们将变得一致。所以，称为最终保持一致。
BASE: Basically Available, Soft state, Eventual consistency
- 基本上，可用性表示根据CAP定理，DB始终可用
- Soft state意味着即使没有输入；系统状态可能会改变
- 最终的一致性意味着系统将随着时间的推移变得一致
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NoSQL的优势
- 可用作主要数据库或分析数据源
- 大数据能力
- 没有单点故障
- 轻松复制
- 无需单独的缓存层
- 它提供了快速的性能和水平可伸缩性。
- 可以平等地处理结构化，半结构化和非结构化数据
- 易于使用且灵活的面向对象编程
- NoSQL数据库不需要专用的高性能服务器
- 支持关键的开发语言和平台
- 比使用RDBMS易于实现
- 它可以用作在线应用程序的主要数据源。
- 处理大数据，以管理数据的速度，多样性，数量和复杂性
- 在分布式数据库和多数据中心操作方面表现出色
- 无需使用特定的缓存层来存储数据
- 提供灵活的架构设计，可以轻松进行更改而不会造成停机或服务中断
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NoSQL的缺点
- 没有标准化规则
- 有限的查询功能
- RDBMS数据库和工具相对成熟
- 它不提供任何传统的数据库功能，例如同时执行多个事务时的一致性。
- 当数据量增加时，由于密钥变得困难，很难维护唯一值
- 与关系数据配合使用效果不佳
- 对于新开发者而言，学习曲线是僵硬的
- 开源选项在企业中并不那么受欢迎。
11 摘要
- NoSQL是非关系DMS，它不需要固定的架构，可以避免联接，并且易于扩展
- NoSQL数据库的概念在处理大量数据的Internet巨头（例如Google，Facebook，Amazon等）中广受欢迎
- 1998年，Carlo Strozzi在他的轻量级开源关系数据库中使用了NoSQL一词。
- NoSQL数据库永远不会遵循关系模型，因为它要么没有架构，要么拥有宽松的架构
- NoSQL数据库的四种类型是1）。基于键值对的2）。面向列的图3）。基于图的4）。面向文档
- NOSQL可以平等地处理结构化，半结构化和非结构化数据
- CAP定理由一致性，可用性和分区容忍度三个词组成
- BASE代表 Basically Available, Soft state,Eventual consistency
- “最终一致性”是指在多台计算机上具有数据副本，以获得高可用性和可伸缩性
- NOSQL提供有限的查询功能
译者
徐杨
