MySQL从零开始 20-关系型数据库与非关系型数据库

1. 关系数据库

 关系型数据库模型是把复杂的数据结构归结为简单的二元关系(即二维表格形式)。通过外键关联来建立表与表之间的关系，通常在关系型数据库中搜索一条数据，结果是一个对象。

2. 非关系数据库

非关系型数据库通常指数据以对象的形式存储在数据库中，而对象之间的关系通过每个对象自身的属性来决定。在非关系型数据库中搜索一条数据，结果是一个数组。

 非关系型数据库也被称为NoSQL数据库，NOSQL的本意是”Not Olnly SQL”。指的是非关系型数据库，而不是“No SQL”的意思，因此，NoSQL的产生并不是要彻底地否定关系型数据库，而是作为传统关系型数据库的一个有效补充。NOSQL数据库在特定的场景下可以发挥出难以想象的高效率和高性能。

 非关系行数据库主要针对的是高性能、高并发、对数据一致性要求不高的场景。

 开源的NoSQL体系，如Facebook的Cassandra，Apache的HBase，也得到了广泛认同，Redis，mongb也逐渐越来越受到各类大中小型公司的欢迎和追捧。

 非关系型数据库主要为如下几种：

2.1 键值（Key-Value）存储数据库

 键值数据库的存储形式类似于哈希表，以K-V的形式进行存储，通过key来添加、查询或删除数据。因为使用key主键访问，所以会获得很高的性能及扩展性。

 键值（Key-Value）数据库主要是使用一个哈希表，这个表中有一个特定的键和一个指针指向特定的数据。Key/value模型对于IT系统来说的优势在于简单、易部署、高并发。

 典型产品：Memcached、Redis、MemcacheDB、BerkeleyDB

2.2 列存储（Column-oriedted）数据库

 列存储数据库将数据库存储在列族（column family）中，一个列族存储经常被一起查询的相关数据。举个例子，如果我们有一个Person类，我们通常会一起查询他们的姓名和年龄而不是薪资。这种情况下，姓名和年龄就会被放入一个列族中，而薪资则在另一个列族中。

 这部分数据库通常用来分布式存储的海量数据，键仍然存在，但是他们的特点是指向了多个列。
 典型产品：Cassandra,HBase

2.3 面向文档（Document-Oriented）数据库

 面向文档数据库会将以文档的形式存储。每个文档都是自包含的数据单元，是一系列数据项的集合。每个数据项都有一个名称与对应的值，值既可以是简单的数据类型，如字符串、数字和日期等；也可以是复杂的类型，如有序列表和关系对象。数据存储的最小单位是文档，同一个表中存储的文档属性可以是不同的，数据可以使用XML、JSON或者JSONB等多种形式存储

 典型产品：MorgoDB、CouchDB

2.4 图形（Graph）数据库

 图形数据库是NoSQL数据库的一种类型，它应用图形理论存储实体之间的关系信息，应用图形理论存储实体之间的关系信息。最常见例子就是社会网络中人与人之间的关系。关系型数据库用于存储关系型数据的效果并不好，其查询复杂、缓慢、超出预期，而图形数据库的独特设计恰恰弥补了这个缺陷。

3. 主要关系型数据库介绍

Oracle、SQLServer、Sybase、Informix、access、DB2、mysql、vfp、INGRES、FoxPro等等，一般关系型数据库使用较多，所以这里不进行介绍。

4. 主要非关系型数据库介绍

• MongoDB

 MongoDB是个面向文档的数据库，使用JSON风格的数据格式。它非常适合于网站的数据存储、内容管理与缓存应用，并且通过配置可以实现复制与高可用性功能。

 MongoDB具有很强的可伸缩性，性能表现优异。它使用C++编写，基于文档存储。此外，MongoDB还支持全文检索、跨WAN与LAN的高可用性、易于实现的复制、水平扩展、基于文档的丰富查询、在数据处理与聚合等方面具有很强的灵活性。

• Cassandra

 这是个Apache软件基金会的项目，Cassandra是个分布式数据库，支持分散的数据存储，可以实现容错以及无单点故障等。换句话说，“Cassandra非常适合于那些无法忍受数据丢失的应用”。

• CouchDB

 这也是Apache软件基金会的一个项目，CouchDB是另一个面向文档的数据库，以JSON格式存储数据。它兼容于ACID，像MongoDB一样，CouchDB也可以用于存储网站的数据与内容，以及提供缓存等。

 可以通过JavaScript在CouchDB上运行MapReduce查询。此外，CouchDB还提供了一个非常方便的基于Web的管理控制台。它非常适合于Web应用。

• Hypertable

 Hypertable模仿的是Google的BigTable数据库系统。Hypertable的创建者将“成为高可用、PB规模的数据库开源标准”作为Hypertable的目标。换言之，Hypertable的设计目标是跨越多个廉价的服务器可靠地存储大量数据。

• Redis

 这是个开源、高级的键值存储。由于在键中使用了hash、set、string、sorted set及list，因此Redis也称作数据结构服务器。这个系统可以帮助你执行原子操作，比如说增加hash中的值、集合的交集运算、字符串拼接、差集与并集等。Redis通过内存中的数据集实现了高性能。此外，该数据库还兼容于大多数编程语言。

• Riak

 Riak是最为强大的分布式数据库之一，它提供了轻松且可预测的伸缩能力，向用户提供了快速测试、原型与应用部署能力，从而简化应用的开发过程。

• Neo4j

 Neo4j是一款NoSQL图型数据库，具有非常高的性能。它拥有一个健壮且成熟的系统的所有特性，向程序员提供了灵活且面向对象的网络结构，可以让开发者充分享受到拥有完整事务特性的数据库的所有好处。相较于RDBMS，Neo4j还对某些应用提供了不少性能改进。

• Hadoop HBase

 HBase是一款可伸缩、分布式的大数据存储。它可以用在数据的实时与随机访问的场景下。HBase拥有模块化与线性的可伸缩性，并且能够保证读写的严格一致性。HBase提供了一个Java API，可以实现轻松的客户端访问；提供了可配置且自动化的表分区功能；还有Bloom过滤器以及block缓存等特性。

• Couchbase

 虽然Couchbase是CouchDB的派生，不过它已经成为了一款功能完善的数据库产品。它向文档数据库转移的趋势会让MongoDB感到压力。每个节点上它都是多线程的，这是个非常主要的可伸缩性优势，特别是当托管在自定义或是Bare-Metal硬件上时更是如此。

 借助于一些非常棒的集成特性，诸如与Hadoop的集成，Couchbase对于数据存储来说是个非常不错的选择。

• MemcacheDB

 这是个分布式的键值存储系统，我们不应该将其与缓存解决方案搞混；相反，它是个持久化存储引擎，用于数据存储并以非常快速且可靠的方式检索数据。它遵循memcache协议。其存储后端用于Berkeley DB中，支持诸如复制与事务等特性。

• REVENDB

 RAVENDB是第二代开源数据库，它面向文档存储并且无模式，这样就可以轻松将对象存储到其中了。它提供了非常灵活且快速的查询，通过对复制、多租与分片提供开箱即用的支持使得我们可以非常轻松地实现伸缩功能。它对ACID事务提供了完整的支持，同时又能保证数据的安全性。除了高性能之外，它还通过bundle提供了轻松的可扩展性。

• Voldemort

 这是个自动复制的分布式存储系统。它提供了自动化的数据分区功能，透明的服务器失败处理、可插拔的序列化功能、独立的节点、数据版本化以及跨越各种数据中心的数据分发功能。