为何要使用NoSQL

转载自：http://www.infoq.com/cn/news/2011/01/nosql-why

【编者按】NoSQL在2010年风生水起，大大小小的Web站点在追求高性能高可靠性方面，不禁自主都选择了NoSQL技术做为优先考虑的方面。今年伊始，InfoQ中文站有幸邀请到凤凰网的孙立先生，为你们分享他之于NoSQL方面的经验和体会。

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很是荣幸能受邀在InfoQ开辟这样一个关于NoSQL的专栏，InfoQ是我很是尊重的一家技术媒体，同时我也但愿借助InfoQ，在国内推进NoSQL的发展，但愿跟我同样有兴趣的朋友加入进来。此次的NoSQL专栏系列将先总体介绍NoSQL，而后介绍如何把NoSQL运用到本身的项目中合适的场景中，还会适当地分析一些成功案例，但愿有成功使用NoSQL经验的朋友给我提供一些线索和信息。

NoSQL概念

随着web2.0的快速发展，非关系型、分布式数据存储获得了快速的发展，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最多见的解释是“non-relational”，“Not Only SQL”也被不少人接受。（“NoSQL”一词最先于1998年被用于一个轻量级的关系数据库的名字。）

NoSQL被咱们用得最多的当数key-value存储，固然还有其余的文档型的、列存储、图型数据库、xml数据库等。在NoSQL概念提出以前，这些数据库就被用于各类系统当中，可是却不多用于web互联网应用。好比cdb、qdbm、bdb数据库。

传统关系数据库的瓶颈

传统的关系数据库具备不错的性能，高稳定型，久经历史考验，并且使用简单，功能强大，同时也积累了大量的成功案例。在互联网领域，MySQL成为了绝对靠前的王者，绝不夸张的说，MySQL为互联网的发展作出了卓越的贡献。

在90年代，一个网站的访问量通常都不大，用单个数据库彻底能够轻松应付。在那个时候，更多的都是静态网页，动态交互类型的网站很少。

到了最近10年，网站开始快速发展。火爆的论坛、博客、sns、微博逐渐引领web领域的潮流。在初期，论坛的流量其实也不大，若是你接触网络比较早，你可能还记得那个时候还有文本型存储的论坛程序，能够想象通常的论坛的流量有多大。

Memcached+MySQL

后来，随着访问量的上升，几乎大部分使用MySQL架构的网站在数据库上都开始出现了性能问题，web程序再也不仅仅专一在功能上，同时也在追求性能。程序员们开始大量的使用缓存技术来缓解数据库的压力，优化数据库的结构和索引。开始比较流行的是经过文件缓存来缓解数据库压力，可是当访问量继续增大的时候，多台web机器经过文件缓存不能共享，大量的小文件缓存也带了了比较高的IO压力。在这个时候，Memcached就天然的成为一个很是时尚的技术产品。

Memcached做为一个独立的分布式的缓存服务器，为多个web服务器提供了一个共享的高性能缓存服务，在Memcached服务器上，又发展了根据hash算法来进行多台Memcached缓存服务的扩展，而后又出现了一致性hash来解决增长或减小缓存服务器致使从新hash带来的大量缓存失效的弊端。当时，若是你去面试，你说你有Memcached经验，确定会加分的。

Mysql主从读写分离

因为数据库的写入压力增长，Memcached只能缓解数据库的读取压力。读写集中在一个数据库上让数据库不堪重负，大部分网站开始使用主从复制技术来达到读写分离，以提升读写性能和读库的可扩展性。Mysql的master-slave模式成为这个时候的网站标配了。

分表分库

随着web2.0的继续高速发展，在Memcached的高速缓存，MySQL的主从复制，读写分离的基础之上，这时MySQL主库的写压力开始出现瓶颈，而数据量的持续猛增，因为MyISAM使用表锁，在高并发下会出现严重的锁问题，大量的高并发MySQL应用开始使用InnoDB引擎代替MyISAM。同时，开始流行使用分表分库来缓解写压力和数据增加的扩展问题。这个时候，分表分库成了一个热门技术，是面试的热门问题也是业界讨论的热门技术问题。也就在这个时候，MySQL推出了还不太稳定的表分区，这也给技术实力通常的公司带来了但愿。虽然MySQL推出了MySQL Cluster集群，可是因为在互联网几乎没有成功案例，性能也不能知足互联网的要求，只是在高可靠性上提供了很是大的保证。

MySQL的扩展性瓶颈

在互联网，大部分的MySQL都应该是IO密集型的，事实上，若是你的MySQL是个CPU密集型的话，那么极可能你的MySQL设计得有性能问题，须要优化了。大数据量高并发环境下的MySQL应用开发愈来愈复杂，也愈来愈具备技术挑战性。分表分库的规则把握都是须要经验的。虽然有像淘宝这样技术实力强大的公司开发了透明的中间件层来屏蔽开发者的复杂性，可是避免不了整个架构的复杂性。分库分表的子库到必定阶段又面临扩展问题。还有就是需求的变动，可能又须要一种新的分库方式。

MySQL数据库也常常存储一些大文本字段，致使数据库表很是的大，在作数据库恢复的时候就致使很是的慢，不容易快速恢复数据库。好比1000万4KB大小的文本就接近40GB的大小，若是能把这些数据从MySQL省去，MySQL将变得很是的小。

关系数据库很强大，可是它并不能很好的应付全部的应用场景。MySQL的扩展性差（须要复杂的技术来实现），大数据下IO压力大，表结构更改困难，正是当前使用MySQL的开发人员面临的问题。

NOSQL的优点

易扩展

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

大数据量，高性能

NoSQL数据库都具备很是高的读写性能，尤为在大数据量下，一样表现优秀。这得益于它的无关系性，数据库的结构简单。通常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，因此NoSQL在这个层面上来讲就要性能高不少了。

灵活的数据模型

NoSQL无需事先为要存储的数据创建字段，随时能够存储自定义的数据格式。而在关系数据库里，增删字段是一件很是麻烦的事情。若是是很是大数据量的表，增长字段简直就是一个噩梦。这点在大数据量的web2.0时代尤为明显。

高可用

NoSQL在不太影响性能的状况，就能够方便的实现高可用的架构。好比Cassandra，HBase模型，经过复制模型也能实现高可用。

总结

NoSQL数据库的出现，弥补了关系数据（好比MySQL）在某些方面的不足，在某些方面能极大的节省开发成本和维护成本。

MySQL和NoSQL都有各自的特色和使用的应用场景，二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关注在存储上。

参考阅读

1. NoSQL：http://nosql-database.org/
2. NoSQL在wiki上的介绍：http://en.wikipedia.org/wiki/NoSQL
3. NoSQL相关博客：http://nosql.mypopescu.com/
4. NoSQL相关博客：http://blog.nosqlfan.com/
5. 新浪微博NoSQL微群：http://q.t.sina.com.cn/127870

关于做者

孙立，目前在凤凰网负责底层组的研发工做。曾就任于搜狐和ku6。多年互联网从业经验和程序开发，对分布式搜索引擎的开发，高并发，大数据量网站系统架构优化，高可用性，可伸缩性，分布式系统缓存,数据库分表分库（sharding）等有丰富的经验，而且对运维监控和自动化运维控制有经验。开源项目phplock，phpbuffer的做者。近期开发了一个NOSQL数据库存储INetDB,是NoSQL数据库爱好者。他的新浪微博是：http://t.sina.com.cn/sunli1223