什么是NoSQL,为什么要使用NoSQL?

随着互联网应用的发展,单机MySQL的局限性逐渐显现,从Memcached缓存、主从读写分离到分库分表,MySQL的扩展性成为问题。NoSQL数据库应运而生,提供非关系型、高扩展性和最终一致性,适用于大数据和高并发场景。NoSQL与RDBMS的主要区别在于一致性模型和数据模型,适合于不同的应用场景。

1 为什么用 NoSQL?

1.1 单机 MySQL 的美好时代

在90年代,一个网站的访问量一般都不大,用单个数据库完全可以轻松应付。
在那个时候,更多的都是静态网页,动态交互类型的网站不多。

这里写图片描述

上述架构下,我们来看看数据存储的瓶颈是什么?

DAL : Data Access Layer(数据访问层 – Hibernate,MyBatis)

  1. 数据量的总大小一个机器放不下时。
  2. 数据的索引(B+ Tree)一个机器的内存放不下时。
  3. 访问量(读写混合)一个实例不能承受。

如果满足了上述1 or 3个时,只能对数据库的整体架构进行重构。

1.2 Memcached(缓存)+MySQL+垂直拆分

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程序不再仅仅专注在功能上,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。开始比较流行的是通过文件缓存来缓解数据库压力,但是当访问量继续增大的时候,多台web机器通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就自然的成为一个非常时尚的技术产品。

memcached+mysql垂直拆分

Memcached作为一个独立的分布式的缓存服务器,为多个web服务器提供

NoSQL数据库是一种非关系型的数据库管理系统,旨在提供一种比传统关系型数据库更灵活、更具可扩展性的数据存储解决方案。它特别适用于处理大规模数据集和实时Web应用程序[^1]。与传统的关系型数据库不同,NoSQL数据库不依赖于固定模式的表格结构,并且通常不支持JOIN操作,也不严格遵循ACID(原子性、一致性、隔离性、持久性)属性。 NoSQL数据库采用的数据模型通常是键/值对、文档、列族等形式之一。这些数据模型允许存储和查询复杂的数据结构,同时提供了更高的灵活性和分布式处理能力[^2]。由于其设计上的特点,NoSQL数据库能够轻松地进行水平扩展,这意味着可以通过增加更多的服务器来提高性能和容量,而不是升级单个服务器的硬件规格。 在大数据时代背景下,NoSQL数据库还支持MapReduce风格的编程方法,这使得它们非常适合用来处理大量的非结构化或半结构化的数据。随着互联网服务的发展,对于高并发读写访问的需求日益增长,NoSQL数据库以其特有的优势满足了这类需求,在许多现代的应用场景中得到了广泛的应用。 ### NoSQL数据库的概念 NoSQL数据库的核心理念是“不仅仅是SQL”,即除了标准的SQL语言之外,还可以使用其他方式来管理和操作数据。这种类型的数据库被设计成可以处理大量分散的数据,并且能够在廉价的商品硬件上运行,从而降低了成本[^1]。 ### NoSQL数据库的作用 - 提供灵活的数据模型以适应多样化的数据类型。 - 支持大规模数据的高效存储与快速检索。 - 实现跨多个节点的数据分布,增强系统的可用性和容错能力。 - 优化读写速度,适合需要频繁更新和查询的应用环境。 ### NoSQL数据库的特征 - **灵活性**:没有固定的表结构,可以根据需要动态调整数据格式。 - **可扩展性**:易于通过添加更多机器到集群中来实现横向扩展。 - **高性能**:针对特定的工作负载进行了优化,如高速缓存或者日志记录等。 - **最终一致性**:为了保证高可用性和分区容忍度,可能牺牲了一定程度的一致性。 ```python # 示例代码 - 使用Python字典模拟一个简单的键值存储 no_sql_example = { "user:1001": {"name": "Alice", "email": "alice@example.com"}, "user:1002": {"name": "Bob", "email": "bob@example.com"} } def get_user(user_id): return no_sql_example.get(f"user:{user_id}") print(get_user(1001)) # 输出用户Alice的信息 ``` 以上示例仅演示了一个非常基础的键值对形式的数据存储方式,实际应用中的NoSQL数据库会更加复杂并包含多种功能和服务。
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