NoSql的三大基石：CAP理论&BASE&最终一致性

关系型数据库的局限

      NoSql出如今关系型数据库以后，主要是为了解决关系型数据库的短板，咱们先来看看随着软件行业的发展，关系型数据库面临了哪些挑战：

      一、高并发

      一个最典型的就是电商网站，例如双11，几亿大军的点击形成在某一时刻的并发量是很高的，传统的关系型数据库确定已是不堪重负了，如Oracle的Session数量推荐的才只有500。

      二、高效率存储海量数据

      大数据时代，数据量已经不是用GB、TB来衡量了，而是EB、ZB了，面对这海量的数据，如何高效率的存储这些数据，关系型数据库没法解决这个问题，以Oracle为例，单机的物理扩展不只成本高，并且难度也加大了。

      三、高可用&高扩展

      Oracle即便RAC能扩展数台机器，但数量也是有限。

      NoSql的出现便是为了解决这些问题了，可是NoSql并非用来替代关系型数据库的，由于它自己也有着不可克服的缺陷，俗话说，好处不可能都让你占了。

 

关系型数据库与NoSql一致性的比较

      通常来讲,构建NoSql，为了高可用和海量数据存储，咱们会选择牺牲一致性，但这并不意味着咱们不要一致性，而是咱们能够选择不实现强一致性，而实现弱一致性或者最终一致性。不管是在关系型数据库或者NoSql中，咱们都是经过事务来实现一致性，下面咱们来讨论二者在一致性方面的差别：

      关系型数据库事务的4个基本特性ACID，即原子性（Atomicity）、一致性（Consistency）、隔离性（Isolation）、持久性（Durability）。

      而对于分布式事务的特性BASE，则是反这个标准的，即基本可用（Basically Availble）、软状态/柔性事务（Soft-state）、最终一致性（Eventual Consistency）。下面是Brewer教授在PODC大会展现的ACID vs BASE：

     

      前面咱们说过，NoSql的出现是为了解决高并发、海量数据、高可用等问题的，于是通常分布式是最优选项，咱们先来讲一下分布式系统的特性：CAP理论，固然，这也是NoSql的特性：

 

CAP理论

      CAP理论是Brewer教授提出的：一个分布式系统不能同时知足一致性（Consistency）、可用性（Availability）和分区容错性（Tolerance of network Partition）。鱼和熊掌不可兼得。

       一致性：任何一个读操做老是能读取到以前完成的写操做结果，也就是在分布式环境中，多点的数据是一致的。

      可用性：每个操做老是能在肯定的时间内返回，也不是系统随时都是可用的。

      分区容错性：在出现网络分区（如断网）的状况下，分离的系统也能正常运行。

      PS：这里有人可能会问，可用性与分区容错性是否是一个意思（既然分区均可以容错了，不就是可用么），我的理解这里可用性说的是调用不会被阻塞。

      而市场上的NoSql则以CAP理论为指导，大多选择实现了CAP理论的两点（如CA、CP、AP），未实现的即其缺陷部分。下面则是常见NoSql系统的特性：

     

     

    常见NoSql的分类

类型	部分表明	特色
列存储	Hbase Cassandra Hypertable	顾名思义，是按列存储数据的。最大的特色是方便存储结构化和半结构化数据，方便作数据压缩，对针对某一列或者某几列的查询有很是大的IO优点。
文档存储	MongoDB CouchDB	文档存储通常用相似json的格式存储，存储的内容是文档型的。这样也就有有机会对某些字段创建索引，实现关系数据库的某些功能。
kv存储	Tokyo Cabinet / Tyrant Berkeley DB MemcacheDB Redis	能够经过key快速查询到其value。通常来讲，存储无论value的格式，照单全收。（Redis包含了其余功能）
图存储	Neo4J FlockDB	图形关系的最佳存储。使用传统关系数据库来解决的话性能低下，并且设计使用不方便。
对象存储	db4o Versant	经过相似面向对象语言的语法操做数据库，经过对象的方式存取数据。
xml数据库	Berkeley DB XML	高效的存储XML数据，并支持XML的内部查询语法，好比XQuery,Xpath。

 

 参考文档

     https://www.zhihu.com/question/54105974

     http://blog.sina.com.cn/s/blog_3fe961ae010139u6.html

     http://www.javashuo.com/article/p-biouxmif-hm.html

     https://baike.baidu.com/item/NoSQL/8828247

     http://www.studyofnet.com/news/365.html