18、非关系型数据库存储模型与图数据库技术解析

非关系型数据库存储模型与图数据库技术解析

1. 列族存储数据库

1.1 基本概念

列族存储数据库以 Google 的 BigTable 为模型，其数据模型基于稀疏填充的表，行可以包含任意列，列的键提供自然索引。在讨论中，常使用 Apache Cassandra 的术语，尽管 Cassandra 并非完全忠实于 BigTable，但它应用广泛，其术语也广为人知。

1.2 构建块

列族数据库有四个常见的构建块，具体如下：
| 构建块 | 描述 |
| ---- | ---- |
| 列 | 最简单的存储单元，由名称 - 值对组成 |
| 超级列 | 由任意数量的列组合而成，为一组排序的列命名 |
| 列族 | 当行仅包含列时，称为列族 |
| 超级列族 | 当行包含超级列时，称为超级列族 |

1.3 数据表示与查询

虽然数据模型表面上是列导向的，但行很重要，因为它们提供嵌套哈希映射结构，用于非规范化数据。例如，可以将记录艺术家及其专辑映射到超级列族结构中。在列族数据库中，表中的每一行代表一个特定的总体实体，列族是相关数据的容器，其中包含实际的键 - 值数据。通过“排列”键，可以找到特定条件下的所有行，进而提取完整的实体数据。

1.4 与其他存储的区别及特点

列族数据库与文档和键 - 值存储的区别不仅在于其更具表现力的数据模型，还在于其操作特性。例如，基于类似 Dynamo 基础设施的 Apache Cassandra，专为分布式、可扩展性和故障转移而设计，使用多个存储引擎处理高写入负载。总体而言，列族数据库具有