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关系数据库还是NoSQL数据库

作者 孙立 发布于 2011年1月23日 | 被首富的“一个亿”刷屏?不如定个小目标,先把握住QCon上海的优惠吧!

上一篇简单的说明了为什么要使用NoSQL。接下来我们看下如何把NoSQL引入到我们的项目中,我们到底要不要把NoSQL引入到项目中。

在过去,我们只需要学习和使用一种数据库技术,就能做几乎所有的数据库应用开发。因为成熟稳定的关系数据库产品并不是很多,而供你选择的免费版本就更加少了,所以互联网领域基本上都选择了免费的MySQL数据库。在高速发展的WEB2.0时代,我们发现关系数据库在性能、扩展性、数据的快速备份和恢复、满足需求的易用性上并不总是能很好的满足我们的需要,我们越来越趋向于根据业务场景选择合适的数据库,以及进行多种数据库的融合运用。几年前的一篇文章《One Size Fits All - An Idea Whose Time Has Come and Gone》就已经阐述了这个观点。

当我们在讨论是否要使用NoSQL的时候,你还需要理解NoSQL也是分很多种类的,在NoSQL百花齐放的今天,NoSQL的正确选择比选择关系数据库还具有挑战性。虽然NoSQL的使用很简单,但是选择却是个麻烦事,这也正是很多人在观望的一个原因。

NoSQL的分类

NoSQL仅仅是一个概念,NoSQL数据库根据数据的存储模型和特点分为很多种类。

类型

部分代表

特点

列存储

Hbase

Cassandra

Hypertable

顾名思义,是按列存储数据的。最大的特点是方便存储结构化和半结构化数据,方便做数据压缩,对针对某一列或者某几列的查询有非常大的IO优势。

文档存储

MongoDB

CouchDB

文档存储一般用类似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建立索引,实现关系数据库的某些功能。

key-value存储

Tokyo Cabinet / Tyrant

Berkeley DB

MemcacheDB

Redis

可以通过key快速查询到其value。一般来说,存储不管value的格式,照单全收。(Redis包含了其他功能)

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,而且设计使用不方便。

对象存储

db4o

Versant

通过类似面向对象语言的语法操作数据库,通过对象的方式存取数据。

xml数据库

Berkeley DB XML

BaseX

高效的存储XML数据,并支持XML的内部查询语法,比如XQuery,Xpath。

以上NoSQL数据库类型的划分并不是绝对,只是从存储模型上来进行的大体划分。它们之间没有绝对的分界,也有交差的情况,比如Tokyo Cabinet / Tyrant的Table类型存储,就可以理解为是文档型存储,Berkeley DB XML数据库是基于Berkeley DB之上开发的。

NoSQL还是关系数据库

虽然09年出现了比较激进的文章《关系数据库已死》,但是我们心里都清楚,关系数据库其实还活得好好的,你还不能不用关系数据库。但是也说明了一个事实,关系数据库在处理WEB2.0数据的时候,的确已经出现了瓶颈。

那么我们到底是用NoSQL还是关系数据库呢?我想我们没有必要来进行一个绝对的回答。我们需要根据我们的应用场景来决定我们到底用什么。

如果关系数据库在你的应用场景中,完全能够很好的工作,而你又是非常善于使用和维护关系数据库的,那么我觉得你完全没有必要迁移到NoSQL上面,除非你是个喜欢折腾的人。如果你是在金融,电信等以数据为王的关键领域,目前使用的是Oracle数据库来提供高可靠性的,除非遇到特别大的瓶颈,不然也别贸然尝试NoSQL。

然而,在WEB2.0的网站中,关系数据库大部分都出现了瓶颈。在磁盘IO、数据库可扩展上都花费了开发人员相当多的精力来优化,比如做分表分库(database sharding)、主从复制、异构复制等等,然而,这些工作需要的技术能力越来越高,也越来越具有挑战性。如果你正在经历这些场合,那么我觉得你应该尝试一下NoSQL了。

选择合适的NoSQL

如此多类型的NoSQL,而每种类型的NoSQL又有很多,到底选择什么类型的NoSQL来作为我们的存储呢?这并不是一个很好回答的问题,影响我们选择的因素有很多,而选择也可能有多种,随着业务场景,需求的变更可能选择又会变化。我们常常需要根据如下情况考虑:

  1. 数据结构特点。包括结构化、半结构化、字段是否可能变更、是否有大文本字段、数据字段是否可能变化。
  2. 写入特点。包括insert比例、update比例、是否经常更新数据的某一个小字段、原子更新需求。
  3. 查询特点。包括查询的条件、查询热点的范围。比如用户信息的查询,可能就是随机的,而新闻的查询就是按照时间,越新的越频繁。

NoSQL和关系数据库结合

其实NoSQL数据库仅仅是关系数据库在某些方面(性能,扩展)的一个弥补,单从功能上讲,NoSQL的几乎所有的功能,在关系数据库上都能够满足,所以选择NoSQL的原因并不在功能上。

所以,我们一般会把NoSQL和关系数据库进行结合使用,各取所长,需要使用关系特性的时候我们使用关系数据库,需要使用NoSQL特性的时候我们使用NoSQL数据库,各得其所。

举个简单的例子吧,比如用户评论的存储,评论大概有主键id、评论的对象aid、评论内容content、用户uid等字段。我们能确定的是评论内容content肯定不会在数据库中用where content=’’查询,评论内容也是一个大文本字段。那么我们可以把 主键id、评论对象aid、用户id存储在数据库,评论内容存储在NoSQL,这样数据库就节省了存储content占用的磁盘空间,从而节省大量IO,对content也更容易做Cache。

//从MySQL中查询出评论主键id列表 
commentIds=DB.query("SELECT id FROM comments where aid='评论对象id' LIMIT 0,20"); 
//根据主键id列表,从NoSQL取回评论实体数据 
CommentsList=NoSQL.get(commentIds);

NoSQL代替MySQL

在某些应用场合,比如一些配置的关系键值映射存储、用户名和密码的存储、Session会话存储等等,用NoSQL完全可以替代MySQL存储。不但具有更高的性能,而且开发也更加方便。

NoSQL作为缓存服务器

MySQL+Memcached的架构中,我们处处都要精心设计我们的缓存,包括过期时间的设计、缓存的实时性设计、缓存内存大小评估、缓存命中率等等。

NoSQL数据库一般都具有非常高的性能,在大多数场景下面,你不必再考虑在代码层为NoSQL构建一层Memcached缓存。NoSQL数据本身在Cache上已经做了相当多的优化工作。

Memcached这类内存缓存服务器缓存的数据大小受限于内存大小,如果用NoSQL来代替Memcached来缓存数据库的话,就可以不再受限于内存大小。虽然可能有少量的磁盘IO读写,可能比Memcached慢一点,但是完全可以用来缓存数据库的查询操作。

规避风险

由于NoSQL是一个比较新的东西,特别是我们选择的NoSQL数据库还不是非常成熟的产品,所以我们可能会遇到未知的风险。为了得到NoSQL的好处,又要考虑规避风险,鱼与熊掌如何兼得?

现在业内很多公司的做法就是数据的备份。在往NoSQL里面存储数据的时候还会往MySQL里面存储一份。NoSQL数据库本身也需要进行备份(冷备和热备)。或者可以考虑使用两种NoSQL数据库,出现问题后可以进行切换(避免出现digg使用Cassandra的悲剧)。

总结

本文只是简单的从MySQL和NoSQL的角度分析如何选择,以及进行融合使用。其实在选择NoSQL的时候,你可能还会碰到关于CAP原则,最终一致性,BASE思想的考虑。因为使用MySQL架构的时候,你也会碰到上面的问题,所以这里没有阐述。

关于作者

孙立,目前在凤凰网负责底层组的研发工作。曾就职于搜狐和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,并且对运维监控和自动化运维控制有经验。开源项目phplock,phpbuffer的作者。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


感谢张凯峰对本文的策划及审校。

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表格里的产品可否加上超链接? by 舒 逸飞

方便前往

Re: 表格里的产品可否加上超链接? by 孙 立

关于产品的链接可以看这里:nosql-database.org/

更多选择决策的考虑点? by Wu Alan

在要和不要用NoSQL可能有很多考虑,能不能更深入的讲解。
比如提供更多的使用场景和像《NoSQL和关系数据库结合》这样的例子?

Re: 更多选择决策的考虑点? by 孙 立

接下来会有一个比较常用的NoSQL架构的分析,然后可能会有一些具体的案例。

比tokyo 更好的数据库和服务。 by 尚 东辉

今天我仔细看了下Tokyo Cabinet / Tyrant的文档,第一段说 还有更好更合适的数据库和数据库服务。Kyoto Cabinet /Kyoto Tycoon.并且推荐使用后者,还查了些资料说,后者是前者的前身。

NoSQL已经有成熟的商用产品了 by 朱 峻

我想上述这些NoSQL的产品中,Versant算是一家很成熟的商用产品了

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