关系型数据库和非关系型数据库介绍及优劣势比较

关系型数据库和非关系型数据库介绍及优劣势比较

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关系型数据库

关系模型指的就是二维表格模型，而一个关系型数据库就是由二维表及其之间的联系所组成的一个数据组织。

关系型数据库的优势

容易理解：二维表结构是很是贴近逻辑世界的一个概念 使用方便：通用的SQL语言使得操做关系型数据库很是方便 易于维护：丰富的完整性大大减低了数据冗余和数据不一致的几率

瓶颈

高并发读写需求

网站的用户并发性很是高，每每达到每秒上万次读写请求，对于传统关系型数据库来讲，硬盘I/O是一个很大的瓶颈

海量数据的高效率读写

网站天天产生的数据量是巨大的，对于关系型数据库来讲，在一张包含海量数据的表中查询，效率是很是低的

高扩展性和可用性

在基于web的结构当中，数据库是最难进行横向扩展的，当一个应用系统的用户量和访问量与日俱增的时候，数据库却没有办法像web server和app server那样简单的经过添加更多的硬件和服务节点来扩展性能和负载能力。对于不少须要提供24小时不间断服务的网站来讲，对数据库系统进行升级和扩展是很是痛苦的事情，每每须要停机维护和数据迁移。

关系型数据库的相于web应用缺陷

事务一致性

关系型数据库在对事物一致性的维护中有很大的开销，而如今不少web2.0系统对事物的读写一致性都不高，事务的一致性不那么重要。

读写实时性

关系型数据库为了维护一致性所付出的巨大代价就是其读写性能比较差，

对关系数据库来讲，插入一条数据以后马上查询，是确定能够读出这条数据的，可是对于不少web应用来讲，并不要求这么高的实时性，而并发读写能力要求极高，关系型数据库没法应付，必须用新的一种数据结构存储来代替关系数据库。

固定的表结构

扩展性极差，系统的升级，功能的增长，每每意味着数据结构巨大变更，这一点关系型数据库也难以应付，须要新的结构化数据存储。

复杂SQL，特别是多表关联查询

任何大数据量的web系统，都很是忌讳多个大表的关联查询，以及复杂的数据分析类型的复杂SQL报表查询，从需求以及产品阶级角度，就避免了这种状况的产生。每每更多的只是单表的主键查询，以及单表的简单条件分页查询，SQL的功能极大的弱化了

非关系型数据库

用于指代那些非关系型的，分布式的，且通常不保证遵循ACID原则的数据存储系统。

非关系型数据库提出另外一种理念，例如，以键值对存储，且结构不固定，每个元组能够有不同的字段，每一个元组能够根据须要增长一些本身的键值对，这样就不会局限于固定的结构，能够减小一些时间和空间的开销。使用这种方式，用户能够根据须要去添加本身须要的字段，这样，为了获取用户的不一样信息，不须要像关系型数据库中，要对多表进行关联查询。仅须要根据id取出相应的value就能够完成查询。但非关系型数据库因为不多的约束，他也不可以提供像SQL所提供的where这种对于字段属性值状况的查询。而且难以体现设计的完整性。他只适合存储一些较为简单的数据，对于须要进行较复杂查询的数据，关系型数据库显的更为合适。

注：数据库事务必须具有ACID特性，ACID是Atomic原子性，Consistency一致性，Isolation隔离性，Durability持久性。

关系型数据库和非关系型数据库比较

关系型数据库的优点：

1. 复杂查询能够用SQL语句方便的在一个表以及多个表之间作很是复杂的数据查询。

2. 事务支持使得对于安全性能很高的数据访问要求得以实现。对于这两类数据库，对方的优点就是本身的弱势，反之亦然。

非关系型数据库的优点：

1. 性能NOSQL是基于键值对的，能够想象成表中的主键和值的对应关系，并且不须要通过SQL层的解析，因此性能很是高。

2. 可扩展性一样也是由于基于键值对，数据之间没有耦合性，因此很是容易水平扩展。

非关系型数据库分类

除了一些共性外，很大一部分都是针对某些特定的应用需求出现的，所以，对于该类应用，具备极高的性能。依据结构化方法以及应用场合的不一样，主要分为如下几类：

面向高性能并发读写的key-value数据库：

key-value数据库的主要特色即便具备极高的并发读写性能，Redis,Tokyo Cabinet,Flare就是这类的表明

面向海量数据访问的面向文档数据库：

这类数据库的特色是，能够在海量的数据中快速的查询数据，典型表明为MongoDB以及CouchDB

面向可扩展性的分布式数据库：

这类数据库想解决的问题就是传统数据库存在可扩展性上的缺陷，这类数据库能够适应数据量的增长以及数据结构的变化

Hbase的优势

1.列的能够动态增长，而且列为空就不存储数据,节省存储空间. 2.Hbase自动切分数据，使得数据存储自动具备水平scalability. 3.Hbase能够提供高并发读写操做的支持 4.对海量数据高效存储和访问 5.高可扩展性和高可用性，线性扩展 6.表的格式不是固定的，经过键值对存储，减小时间空间开销 7.随机读写 8当行数小于10000的时候，开销和行数成正比。可是超过50000行时，不管是顺序仍是随机的插入操做，性能都会逐渐变好

Hbase的缺点

1 不能支持条件查询，只支持按照Row key来查询. 2 暂时不能支持Master server的故障切换 3 没有表与表之间的关联查询

Redis的优势

1. Redis不只仅支持简单的k/v类型的数据，同时还提供list，set，zset，hash等数据结构的存储。（Redis只会缓存全部的 key的信息） 2. Redis支持数据的备份，即master-slave模式的数据备份。 3. Redis支持数据的持久化，能够将内存中的数据保持在磁盘中，重启的时候能够再次加载进行使用。 4. Redis使用最佳方式是所有数据in-memory。

 

Redis的缺点

1. Redis不具有自动容错和恢复功能，主机从机的宕机都会致使前端部分读写请求失败，须要等待机器重启或者手动切换前端的IP才能恢复。 2. 主机宕机，宕机前有部分数据未能及时同步到从机，切换IP后还会引入数据不一致的问题，下降了系统的可用性。 3. redis的主从复制采用全量复制，复制过程当中主机会fork出一个子进程对内存作一份快照，并将子进程的内存快照保存为文件发送给从机，这一过程须要确保主机有足够多的空余内存。若快照文件较大，对集群的服务能力会产生较大的影响，并且复制过程是在从机新加入集群或者从机和主机网络断开重连时都会进行，也就是网络波动都会形成主机和从机间的一次全量的数据复制，这对实际的系统运营形成了不小的麻烦。 4. Redis较难支持在线扩容，在集群容量达到上限时在线扩容会变得很复杂。为避免这一问题，运维人员在系统上线时必须确保有足够的空间，这对资源形成了很大的浪费。

memcached的缺点

一、 数据是保存在内存当中的，一旦服务进程重启，数据会所有丢失 二、 Memcached以root权限运行，并且Memcached自己没有任何权限管理和认证功能，安全性不足

Redis和memcached比较

一、 Redis和Memcache都是将数据存放在内存中，都是内存数据库。不过memcache还可用于缓存其余东西，例如图片、视频等等； 二、 Redis不只仅支持简单的k/v类型的数据，同时还提供list，set，hash 三、 虚拟内存--Redis当物理内存用完时，能够将一些好久没用到的value 交换到磁盘； 四、 过时策略--memcache在set时就指定，例如set key1 0 0 8,即永不过时。Redis能够经过例如expire 设定，例如expire name 10； 五、 分布式--设定memcache集群，利用magent作一主多从;redis能够作一主多从。均可以一主一从； 六、 存储数据安全--memcache挂掉后，数据没了；redis能够按期保存到磁盘（持久化）； 七、 灾难恢复--memcache挂掉后，数据不可恢复; redis数据丢失后能够经过aof恢复； 八、 Redis支持数据的备份，即master-slave模式的数据备份；

关系型数据库产品比较

sqlserver
优势：

1. 易用性、适合分布式组织的可伸缩性、用于决策支持的数据仓库功能、与许多其余服务器软件紧密关联的集成性、良好的性价比等； 2. SQLServer是一个具有彻底Web支持的数据库产品，提供了对可扩展标记语言 (XML)的核心支持以及在Internet上和防火墙外进行查询的能力；

缺点：

1. 开放性 ：SQL Server 只能windows上运行，稳定对数据库十分重要。Windows9X系列产品偏重于桌面应用，NT server只适合小型企业并且windows平台靠性安全性和伸缩性很是有限。 2. 伸缩性并行性 ：SQL server 并行实施和共存模型并成熟难处理日益增多用户数和    数据卷伸缩性有限； 3. 安全性：没有得到任何安全证书。 4. 性能 ：SQL Server 多用户时性能佳 ； 5. 客户端支持及应用模式： 客户端支持及应用模式。只支持C/S模式，SQL Server C  /S结构只支持windows客户用ADO、DAO、OLEDB、ODBC链接； 6. 使用风险：SQL server 彻底重写代码经历了长期测试断延迟许多功能须要时间来证   明并十分兼容；

Oracle
优势：

1. 开放性：Oracle 能全部主流平台上运行（包括 windows）彻底支持全部工业标准采用彻底开放策略使客户选择适合解决方案对开发商全力支持； 2. 可伸缩性,并行性：Oracle 并行服务器经过使组结点共享同簇工做来扩展windownt能力提供高用性和高伸缩性簇解决方案windowsNT能知足须要用户把数据库移UNIXOracle并行服务器对各类UNIX平台集群机制都有着至关高集成度； 3. 安全性：得到最高认证级别的ISO标准认证。  4. 性能高 保持开放平台下TPC-D和TPC-C世界记录； 5. 客户端支持及应用模式：Oracle 多层次网络计算支持多种工业标准用ODBC、JDBC、OCI等网络客户链接 6. 使用风险：Oracle 长时间开发经验彻底向下兼容得普遍应用地风险低

缺点：

对硬件的要求很高； 价格比较昂贵； 管理维护麻烦一些； 操做比较复杂，须要技术含量较高；

MySql

优势

1. 体积小、速度快、整体拥有成本低，开源 2. 支持多种操做系统 3. 是开源数据库，提供的接口支持多种语言链接操做 4. MySql的核心程序采用彻底的多线程编程。线程是轻量级的进程，它能够灵活地为用户提供服务，而不过多的系统资源。用多线程和C语言实现的MySql能很容易充分利用CPU 5. MySql有一个很是灵活并且安全的权限和口令系统。当客户与MySql服务器链接时，他们之间全部的口令传送被加密，并且MySql支持主机认证 6. 支持ODBC for Windows， 支持全部的ODBC 2.5函数和其余许多函数， 能够用Access链接MySql服务器， 使得应用被扩展 7. 支持大型的数据库， 能够方便地支持上千万条记录的数据库。做为一个开放源代码的数据库，能够针对不一样的应用进行相应的修改 8. 拥有一个很是快速并且稳定的基于线程的内存分配系统，能够持续使用面没必要担忧其稳定性 9. MySQL同时提供高度多样性，可以提供不少不一样的使用者介面，包括命令行客户端操做，网页浏览器，以及各式各样的程序语言介面，例如C+，Perl，Java，PHP，以及Python。你可使用事先包装好的客户端，或者干脆本身写一个合适的应用程序。MySQL可用于Unix，Windows，以及OS/2等平台，所以它能够用在我的电脑或者是服务器上

缺点：

1. 不支持热备份； 2. MySQL最大的缺点是其安全系统，主要是复杂而非标准，另外只有到调mysqladmi 来重读用户权限时才发生改变；3. 没有一种存储过程(Stored Procedure)语言，这是对习惯于企业级数据库的程序员的最大限制；