大数据技术原理与应用【第五讲】NoSQL数据库：5.1 NoSQL概论&5.2 NoSQL与关系数据库的比较

5.1 NoSQL概论

最初：反SQL

概念演变，现在：Not only SQL

特点：

1.灵活的可扩展性

所以支持海量数据存储

2.灵活的数据模型

例如：HBase

3.和云计算的紧密结合

（一）nosql兴起原因:

1.关系性数据库无法满足web2.0的需求;

传统的关系数据库优点：

1.非常完备的关系理论基础

2.具有事务机制的支持

3.高效的查询优化机制

传统的关系数据库性能上的缺陷：

1.无法满足海量数据的管理需求：

互联网时代，数据产生速度非常快，那么庞大的数据如果还是按照传统的关系数据库进行搜索，效率低下，响应时间慢。

 

2.无法满足高并发的需求：

网页先访问底层数据库，找到相关满足要求的记录，再去生成网页。

以前：动态网页静态化，事先保存HTML。存在性能瓶颈。

现在：很多网页（动态数据）需要实时生成；实时生成的数据对关系数据库的负载很高；基本上用关系数据库无法满足这个高并发的需求。

3.无法满足高扩展性和高可用性的需求;

某些网站很多时候会面临负载高峰期。对于关系数据库来讲无法在短时间提升整个对外的服务能力，因为关系数据库不具备非常好的可扩展性。

 

很多企业采用mysql集群。

mysql集群：主从备份，一主一从。主从机制读写分离，可以解决阶段性问题，无法完全解决问题。

 缺陷:

1.复杂性：整个集群部署管理配置都非常复杂。

2.延迟性：（一般采取异步方式）当主库压力较大时，会带来较大的延迟。

3.扩容问题：整个集群压力过大时，需要增加新的机器，对整个数据集进行重新分区，非常复杂。

 

 

2.数据模型的局限性

关系数据库设计提出理想的模式：One size fits all.

提出一个关系模型去适用于所有的业务场景。

 

不同业务场景的特性不同，不实际。

 

3.web2.0关系数据库许多特性没有发挥

没有发挥作用，反而成了鸡肋：完善的事务机制，高效的查询机制

1.Web2.0通常是不用严格数据库事务

2.Web2.0不要求严格的读写实时性

3.Web2.0不包含复杂的sql语句(有范式)

 

5.2 NoSQL与关系数据库的比较

 

一、数据库原理方面：

NoSQL数据库产品没有同一的理论基础。分为不同的大类，每个大类都有自己的产品规范。

二、数据规模方面:

 

纵向扩展：加CPU，加内存。再怎么加都是有上限的。

NoSQL数据库:增加结点的方式，扩大性能，提升处理能力。

三、数据库模式方面:

 

 关系数据库:严格的数据库模式，不灵活。

NoSQL数据库:不存在固定的数据库模式。

 

四、查询效率方面:

 

关系数据库:有索引机制，也有非常好的查询优化引擎；在适当数量级的时候，查询效率很高；数据量大，查询效率下降；

NoSQL数据库:很多数据库没有构建起面向复杂查询的索引，面对复杂的查询时的性能不如关系数据库。

 

五、事务一致性方面:

NoSQL：很多产品在设计时，放松了对ACID四种性质的要求；采用另一种方法，BASE模型（BASE模型是NoSQL数据库三大理论基础之一）；很多NoSQL只能保证最终一致性，不能保证事务强一致性。

（NoSQL有ACID特性，NewSQL没有ACID）

 

六、数据完整性方面：

关系数据库：会设置主键或相关的约束，来实现实体完整性、参照完整性、用户自定义完整性。

NoSQL：

七:可扩展方面：

八，在可用性方面:

关系：优先目标是，保证数据的一致性。

NoSQL:为了提高可用性来设计的，有时会适当牺牲一致性。

九、在标准化方面:

关系：遵循一套标准

NoSQL：有很多不同类别，不可能统一标准。

十、技术支持方面:

 

十一、在可维护性方面:

NoSQL：不像关系数据库一样有成熟的基础，以及实践的操作规范，维护起来较为复杂。

 

 

总结：

1.关系数据库的优势：

2.关系数据库的劣势

3.nosql优势与劣势：

很多NoSQL产品不支持事务强一致性，直接影响了它在一些企业的关键业务系统中的应用。

 

这两种数据库各有优缺点，所以无法互相取代。

 

 

（二）两种数据库的应用场景:(可采用混合型架构)

电信银行等关键业务，需要保证事务的强一致性。

 

 

慕课链接：https://www.icourse163.org/learn/XMU-1002335004?tid=1003965001#/learn/announce