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    8 种 NoSQL 数据库对比

      NoSQL是一项全新的数据库革命性运动,NoSQL的拥护者们提倡运用非关系型的数据存储。现今的计算机体系结构在数据存储方面要求具备庞大的水平扩展性,而NoSQL致力于改变这一现状。目前Google的 BigTable 和Amazon 的Dynamo使用的就是NoSQL型数据库。

     

    NoSQL数据库的四大分类

     
      1) 键值(Key-Value)存储数据库
      这一类数据库主要会使用到一个哈希表,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。但是如果DBA只对部分值进行查询或更新的时候,Key/value就显得效率低下了。举例如:Tokyo Cabinet/Tyrant, Redis, Voldemort, Oracle BDB.
     
      2) 列存储数据库
      这部分数据库通常是用来应对分布式存储的海量数据。键仍然存在,但它们的特点是指向了多个列。这些列是由列家族来安排的。如:Cassandra, HBase, Riak.
     
      3) 文档型数据库
      文档型数据库的灵感是来自于Lotus Notes办公软件的,而且它同第一种键值存储相类似。该类型的数据模型是版本化的文档,半结构化的文档以特定的格式存储,比如JSON。文档型数据库可 以看作是键值数据库的升级版,允许之间嵌套键值。而且文档型数据库比键值数据库的查询效率更高。如:CouchDB, MongoDb。国内也有文档型数据库SequoiaDB,已经开源。
     
      4) 图形(Graph)数据库
      图形结构的数据库同其他行列以及刚性结构的SQL数据库不同,它是使用灵活的图形模型,并且能够扩展到多个服务器上。NoSQL数据库没有标准的查询语言(SQL),因此进行数据库查询需要制定数据模型。许多NoSQL数据库都有REST式的数据接口或者查询API。[2]  如:Neo4J, InfoGrid, Infinite Graph.
     
     
    NoSQL使用场景
     
    NoSQL数据库在以下的这几种情况下比较适用:
      1、数据模型比较简单;
      2、需要灵活性更强的IT系统;
      3、对数据库性能要求较高;
      4、不需要高度的数据一致性;
      5、对于给定key,比较容易映射复杂值的环境。
     
     
    NoSQL数据库比较
      
      这里对 Cassandra、Mongodb、CouchDB、Redis、 Riak、Membase、Neo4j 和 HBase 进行了比较:

    (1) CouchDB

    • 所用语言: Erlang
    • 特点:DB一致性,易于使用
    • 使用许可: Apache
    • 协议: HTTP/REST
    • 双向数据复制,
    • 持续进行或临时处理,
    • 处理时带冲突检查,
    • 因此,采用的是master-master复制
    • MVCC – 写操作不阻塞读操作
    • 可保存文件之前的版本
    • Crash-only(可靠的)设计
    • 需要不时地进行数据压缩
    • 视图:嵌入式 映射/减少
    • 格式化视图:列表显示
    • 支持进行服务器端文档验证
    • 支持认证
    • 根据变化实时更新
    • 支持附件处理
    • 因此, CouchApps(独立的 js应用程序)
    • 需要 jQuery程序库

    最佳应用场景:适用于数据变化较少,执行预定义查询,进行数据统计的应用程序。适用于需要提供数据版本支持的应用程序。

    例如: CRM、CMS系统。 master-master复制对于多站点部署是非常有用的。

    master-master复制:是一种数据库同步方法,允许数据在一组计算机之间共享数据,并且可以通过小组中任意成员在组内进行数据更新。

     

    (2)Redis

    • 所用语言:C/C++
    • 特点:运行异常快
    • 使用许可: BSD
    • 协议:类 Telnet
    • 有硬盘存储支持的内存数据库,
    • 但自2.0版本以后可以将数据交换到硬盘(注意, 2.4以后版本不支持该特性!)
    • Master-slave复制
    • 虽然采用简单数据或以键值索引的哈希表,但也支持复杂操作,例如 ZREVRANGEBYSCORE。
    • INCR & co (适合计算极限值或统计数据)
    • 支持 sets(同时也支持 union/diff/inter)
    • 支持列表(同时也支持队列;阻塞式 pop操作)
    • 支持哈希表(带有多个域的对象)
    • 支持排序 sets(高得分表,适用于范围查询)
    • Redis支持事务
    • 支持将数据设置成过期数据(类似快速缓冲区设计)
    • Pub/Sub允许用户实现消息机制

    最佳应用场景:适用于数据变化快且数据库大小可遇见(适合内存容量)的应用程序。

    例如:股票价格、数据分析、实时数据搜集、实时通讯。

    Master-slave复制:如果同一时刻只有一台服务器处理所有的复制请求,这被称为 Master-slave复制,通常应用在需要提供高可用性的服务器集群。

     

    (3) MongoDB

    • 所用语言:C++
    • 特点:保留了SQL一些友好的特性(查询,索引)。
    • 使用许可: AGPL(发起者: Apache)
    • 协议: Custom, binary( BSON)
    • Master/slave复制(支持自动错误恢复,使用 sets 复制)
    • 内建分片机制
    • 支持 javascript表达式查询
    • 可在服务器端执行任意的 javascript函数
    • update-in-place支持比CouchDB更好
    • 在数据存储时采用内存到文件映射
    • 对性能的关注超过对功能的要求
    • 建议最好打开日志功能(参数 –journal)
    • 在32位操作系统上,数据库大小限制在约2.5Gb
    • 空数据库大约占 192Mb
    • 采用 GridFS存储大数据或元数据(不是真正的文件系统)

    最佳应用场景:适用于需要动态查询支持;需要使用索引而不是 map/reduce功能;需要对大数据库有性能要求;需要使用 CouchDB但因为数据改变太频繁而占满内存的应用程序。

    例如:你本打算采用 MySQL或 PostgreSQL,但因为它们本身自带的预定义栏让你望而却步。

     

    (4)Riak

    • 所用语言:Erlang和C,以及一些Javascript
    • 特点:具备容错能力
    • 使用许可: Apache
    • 协议: HTTP/REST或者 custom binary
    • 可调节的分发及复制(N, R, W)
    • 用 JavaScript or Erlang在操作前或操作后进行验证和安全支持。
    • 使用JavaScript或Erlang进行 Map/reduce
    • 连接及连接遍历:可作为图形数据库使用
    • 索引:输入元数据进行搜索(1.0版本即将支持)
    • 大数据对象支持( Luwak)
    • 提供“开源”和“企业”两个版本
    • 全文本搜索,索引,通过 Riak搜索服务器查询( beta版)
    • 支持Masterless多站点复制及商业许可的 SNMP监控

    最佳应用场景:适用于想使用类似 Cassandra(类似Dynamo)数据库但无法处理 bloat及复杂性的情况。适用于你打算做多站点复制,但又需要对单个站点的扩展性,可用性及出错处理有要求的情况。

    例如:销售数据搜集,工厂控制系统;对宕机时间有严格要求;可以作为易于更新的 web服务器使用。

     

    (5)Membase

    • 所用语言: Erlang和C
    • 特点:兼容 Memcache,但同时兼具持久化和支持集群
    • 使用许可: Apache 2.0
    • 协议:分布式缓存及扩展
    • 非常快速(200k+/秒),通过键值索引数据
    • 可持久化存储到硬盘
    • 所有节点都是唯一的( master-master复制)
    • 在内存中同样支持类似分布式缓存的缓存单元
    • 写数据时通过去除重复数据来减少 IO
    • 提供非常好的集群管理 web界面
    • 更新软件时软无需停止数据库服务
    • 支持连接池和多路复用的连接代理

    最佳应用场景:适用于需要低延迟数据访问,高并发支持以及高可用性的应用程序

    例如:低延迟数据访问比如以广告为目标的应用,高并发的 web 应用比如网络游戏(例如 Zynga)

     

    (6)Neo4j

    • 所用语言: Java
    • 特点:基于关系的图形数据库
    • 使用许可: GPL,其中一些特性使用 AGPL/商业许可
    • 协议: HTTP/REST(或嵌入在 Java中)
    • 可独立使用或嵌入到 Java应用程序
    • 图形的节点和边都可以带有元数据
    • 很好的自带web管理功能
    • 使用多种算法支持路径搜索
    • 使用键值和关系进行索引
    • 为读操作进行优化
    • 支持事务(用 Java api)
    • 使用 Gremlin图形遍历语言
    • 支持 Groovy脚本
    • 支持在线备份,高级监控及高可靠性支持使用 AGPL/商业许可

    最佳应用场景:适用于图形一类数据。这是 Neo4j与其他nosql数据库的最显著区别

    例如:社会关系,公共交通网络,地图及网络拓谱

     

    (7)Cassandra

    • 所用语言: Java
    • 特点:对大型表格和 Dynamo支持得最好
    • 使用许可: Apache
    • 协议: Custom, binary (节约型)
    • 可调节的分发及复制(N, R, W)
    • 支持以某个范围的键值通过列查询
    • 类似大表格的功能:列,某个特性的列集合
    • 写操作比读操作更快
    • 基于 Apache分布式平台尽可能地 Map/reduce
    • 我承认对 Cassandra有偏见,一部分是因为它本身的臃肿和复杂性,也因为 Java的问题(配置,出现异常,等等)

    最佳应用场景:当使用写操作多过读操作(记录日志)如果每个系统组建都必须用 Java编写(没有人因为选用 Apache的软件被解雇)

    例如:银行业,金融业(虽然对于金融交易不是必须的,但这些产业对数据库的要求会比它们更大)写比读更快,所以一个自然的特性就是实时数据分析

     

    (8)HBase

    (配合 ghshephard使用)

    • 所用语言: Java
    • 特点:支持数十亿行X上百万列
    • 使用许可: Apache
    • 协议:HTTP/REST (支持 Thrift,见下)
    • 在 BigTable之后建模
    • 采用分布式架构 Map/reduce
    • 对实时查询进行优化
    • 高性能 Thrift网关
    • 通过在server端扫描及过滤实现对查询操作预判
    • 支持 XML, Protobuf, 和binary的HTTP
    • Cascading, hive, and pig source and sink modules
    • 基于 Jruby( JIRB)的shell
    • 对配置改变和较小的升级都会重新回滚
    • 不会出现单点故障
    • 堪比MySQL的随机访问性能

    最佳应用场景:适用于偏好BigTable:)并且需要对大数据进行随机、实时访问的场合。

    例如: Facebook消息数据库(更多通用的用例即将出现)

    Thrift 是一种接口定义语言,为多种其他语言提供定义和创建服务,由Facebook开发并开源。

     
     
     
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