現(xiàn)今云計(jì)算的從業(yè)人員對(duì)NoSQL一詞并不感到陌生，雖然很多技術(shù)人員都長(zhǎng)期從事關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的工作，但現(xiàn)在他們對(duì)NoSQL技術(shù)充滿期待。對(duì)于企業(yè)來(lái)說(shuō)，從關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)到NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)轉(zhuǎn)變絕對(duì)是個(gè)需要深思熟慮的大改變。這涉及的不僅是軟件的變化，更多的是對(duì)于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)上觀念性的變化。

CouchDB專家兼作者Bradley Holt認(rèn)為NoSQL并不是反SQL的運(yùn)動(dòng)，為對(duì)應(yīng)的工作選擇最恰當(dāng)?shù)墓ぞ卟攀钦_的模式。

大多數(shù)非關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)都具有快速和可伸縮的特性。通過(guò)放棄關(guān)系存儲(chǔ)模型和架構(gòu)，關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)便可脫離由緊密結(jié)合的架構(gòu)所帶來(lái)對(duì)其施加的限制。應(yīng)用程序也無(wú)需再鏈接數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)表中的數(shù)據(jù)。

MongoDB和CouchDB以及RavenDB（RavenDB是基于Mocrosoft .NET Framework編寫的）等文檔數(shù)據(jù)庫(kù)除了某些特定的轉(zhuǎn)換外，通常都是通過(guò)HTTP為其提供數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)為JSON（JavaScript Object Notation）格式的文檔，并提供多種語(yǔ)言的API接口。這三款開源的文檔數(shù)據(jù)庫(kù)都將簡(jiǎn)潔、速度和可伸縮性作為其設(shè)計(jì)的重要指標(biāo)。RavenDB的創(chuàng)建者Ayende Rahien就表示“RavenDB的設(shè)計(jì)初衷就旨在快速寫入并讀取”。

NoSQL——關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的有力補(bǔ)充

現(xiàn)今，NoSQL和文檔數(shù)據(jù)庫(kù)成為關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的有力補(bǔ)充（而非替代品），同時(shí)提供了更多的選擇。如果企業(yè)準(zhǔn)備將數(shù)據(jù)遷移，那么選擇NoSQL的重要標(biāo)準(zhǔn)就是要看CAP（Consistency、Availability和Partition Tolerance），也就是我們所說(shuō)的一致性、可用性和分區(qū)容忍性。但CAP原則要求在分布式系統(tǒng)只能選擇一致性、可用性和分區(qū)容忍性其中的兩項(xiàng)。所以如果企業(yè)認(rèn)為一致性是重要的那么關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)理應(yīng)是優(yōu)先選擇的對(duì)象。

例如在銀行等應(yīng)用領(lǐng)域，一致性是非常重要的，這要求必須隨時(shí)考慮每個(gè)數(shù)據(jù)塊。而CAP原則中的可用性也不容忽視，某些領(lǐng)域的數(shù)據(jù)可用性要比等待所有交易數(shù)據(jù)收集齊全更為重要。最后在水平縮放時(shí)，分區(qū)容忍性對(duì)于文檔數(shù)據(jù)庫(kù)顯得尤為關(guān)鍵。但MongoDB并不支持復(fù)雜的事務(wù)，只支持少量的原子操作，所以不適用于“轉(zhuǎn)帳”等對(duì)事務(wù)和一致性要求很高的場(chǎng)合。這就要求需要一個(gè)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)對(duì)交易進(jìn)行過(guò)高級(jí)別的控制。

文檔數(shù)據(jù)庫(kù)的關(guān)鍵特性

RESTful HTTP API

RESTful API設(shè)計(jì)就是為了消除創(chuàng)建松散耦合服務(wù)時(shí)的依賴關(guān)系，這也正是過(guò)去分布式體系結(jié)構(gòu)的缺陷。雖然要映射到一些協(xié)議需要依賴于元數(shù)據(jù)的可用性以及方法等，但REST API的設(shè)計(jì)目標(biāo)就是不依賴于任何通信協(xié)議。

眾多NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)都可通過(guò)RESTful的方式訪問(wèn)。這樣可以通過(guò)URI的方式建立數(shù)據(jù)庫(kù)連接，而查詢和命令則通過(guò)HTTP實(shí)現(xiàn)。MongoDB和CouchDB都提供了特定語(yǔ)言的API接口，以便編寫和執(zhí)行查詢、更新。但MongoDB的默認(rèn)設(shè)置仍然是使用TCP與數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行連接。而RavenDB則具備基于.NET的客戶端API，可簡(jiǎn)化與數(shù)據(jù)庫(kù)的交互過(guò)程。

單個(gè)記錄中的相關(guān)數(shù)據(jù)

大多數(shù)人都錯(cuò)誤的認(rèn)為非關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)是一種包含沒(méi)有相對(duì)關(guān)系結(jié)構(gòu)的記錄的文件。而文檔數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)包含形狀數(shù)據(jù)——具有節(jié)點(diǎn)的樹。數(shù)據(jù)庫(kù)中的每個(gè)記錄都是以文檔形式存在的。并具備自我描述的功能，而不依賴于任何其他文檔。

示例代碼1：文檔數(shù)據(jù)庫(kù)（MongoDB）中的典型事例

{
"name" : "Jim",
"scores" : [ 75, 99, 87.2 ]
}
示例代碼2 CouchDB示例

{
"Subject": "I like Plankton"
"Author": "Rusty"
"PostedDate": "5/23/2006"
"Tags": ["plankton", "baseball", "decisions"]
"Body": "I decided today that I don't like baseball. I like plankton."
}

示例代碼3 包含字符串?dāng)?shù)據(jù)、數(shù)字和數(shù)組的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)。還可在對(duì)象內(nèi)嵌入對(duì)象，以獲得更復(fù)雜的文檔結(jié)構(gòu)。

{
"BlogPostTitle”: “LINQ Queries and RavenDB”,
"Date":"\/Date(1266953391687+0200)\/",
"Content":”Querying RavenDB is very familiar for .NET developers who are already
using LINQ for other purposes”,
"Comments":[
{
"CommentorName":"Julie",
"Date":"\/Date(1266952919510+0200)\/",
"Text":"Thanks for using something I already know how to
work with!",
"UserId":"users/203907"
},
]
}
唯一鍵

所有數(shù)據(jù)庫(kù)都需要鍵。如果不提供鍵系統(tǒng)則會(huì)自動(dòng)在內(nèi)部創(chuàng)建一個(gè)鍵。鍵對(duì)于數(shù)據(jù)庫(kù)的索引功能至關(guān)重要。自身域中要求有已知鍵，在上面的示例代碼中存在對(duì)“users/203907”的引用。這正式RavenDB利用鍵值并允許用戶定義文檔間關(guān)系的方式。

以JSON格式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)

共同點(diǎn)都是使用JSON存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)。事實(shí)上，CouchDB和RavenDB（以及其他許多數(shù)據(jù)庫(kù)）均采用JSON格式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。MongoDB對(duì)JSON使用稱之為“二進(jìn)制JSON”（BSON）的轉(zhuǎn)換，以便能夠執(zhí)行二進(jìn)制序列化。BSON是數(shù)據(jù)的內(nèi)部表現(xiàn)形式，從編程的角度看開發(fā)者不會(huì)發(fā)現(xiàn)有任何區(qū)別。 托福答案

JSON的簡(jiǎn)潔性使其很容易將幾乎所有語(yǔ)言的對(duì)象結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為JSON。 因此，開發(fā)者可在應(yīng)用程序中定義對(duì)象，然后將其直接存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中。這使得開發(fā)人員不需要使用對(duì)象關(guān)系映射程序 （ORM） 不斷在數(shù)據(jù)庫(kù)架構(gòu)和類/對(duì)象架構(gòu)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 托福答案

MongoDB BSON API的數(shù)據(jù)類型和約定列表添加了一種數(shù)據(jù)類型及其他一些數(shù)據(jù)類型，以便充實(shí)JSON中的可用內(nèi)容。而在一個(gè)單元中存儲(chǔ)和檢索相關(guān)數(shù)據(jù)可提供顯著的性能和可伸縮性的優(yōu)勢(shì)。數(shù)據(jù)庫(kù)不必四處查找常用的相關(guān)的數(shù)據(jù)，因?yàn)閿?shù)據(jù)都存儲(chǔ)在相同的位置。

類型的集合

與數(shù)據(jù)庫(kù)交互時(shí)，應(yīng)用程序如何知道哪一項(xiàng)代表學(xué)生，哪一項(xiàng)代表書，以及哪一項(xiàng)代表博客文章？ 數(shù)據(jù)庫(kù)使用集合這一概念解決了這一問(wèn)題。 對(duì)于與特定集合（如學(xué)生集合）關(guān)聯(lián)的任何文檔（無(wú)論其架構(gòu)如何）都可在從該集合請(qǐng)求數(shù)據(jù)時(shí)對(duì)其進(jìn)行檢索。使用字段來(lái)指示類型也十分常見。這只是使搜索過(guò)程更加輕松，但哪些內(nèi)容應(yīng)進(jìn)入集合，哪些不應(yīng)進(jìn)入集合，由開發(fā)者的應(yīng)用程序決定。

架構(gòu)靈活的數(shù)據(jù)庫(kù)

前面介紹的“示例代碼1”包含自己的架構(gòu)。 每個(gè)記錄負(fù)責(zé)自己的架構(gòu)，甚至負(fù)責(zé)單個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)或集合中包含的架構(gòu)。并且一個(gè)學(xué)生記錄并不需要與另一學(xué)生記錄相匹配。開發(fā)者只需利用此靈活性來(lái)提高效率。例如，為什么存儲(chǔ) null 值？ 您可以在屬性（如“most_repeated class”）不具有值時(shí)執(zhí)行以下操作：

"name" : "Jim",
"scores" : [ 75, 99, 87.2 ]
"name" : "Julie",
"scores" : [ 50, 40, 65 ],
"most_repeated_class" : "Time Management 101"
文檔數(shù)據(jù)庫(kù)和領(lǐng)域驅(qū)動(dòng)開發(fā)



規(guī)劃域類（可能成為數(shù)據(jù)庫(kù)中的文檔）時(shí)，開發(fā)者可查找通常最為獨(dú)立的數(shù)據(jù)（例如具有其明細(xì)項(xiàng)的訂單），并將其作為單個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)加以關(guān)注。在訂購(gòu)系統(tǒng)中，可能還有客戶和產(chǎn)品。但或許會(huì)在不需要訂單的客戶信息的情況下訪問(wèn)該訂單，并且可能會(huì)在不需要訪問(wèn)使用產(chǎn)品的訂單的情況下使用該產(chǎn)品。這意味著，盡管會(huì)發(fā)現(xiàn)許多機(jī)會(huì)來(lái)包含獨(dú)立數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（如具有其明細(xì)項(xiàng)的訂單），但這并不表示在某些情形下可以不必或者不通過(guò)外鍵聯(lián)接數(shù)據(jù)。

每個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)都提供各種可用模式的指南，并為用戶指明使用哪些模式可以獲得最大成功。 例如MongoDB文檔討論稱為“上級(jí)數(shù)組”的模式，它可加快在聯(lián)接文檔時(shí)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)的訪問(wèn)速度。

在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中，重復(fù)數(shù)據(jù)是個(gè)錯(cuò)誤。 對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化可確保不出現(xiàn)此情況。 使用NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)（尤其是分發(fā)數(shù)據(jù)庫(kù)）時(shí)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行逆規(guī)范化是必要且可接受的。

查詢和更新

每個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)都附帶用于查詢和更新的API。盡管它們可能不是核心API的一部分，但多語(yǔ)言API是通過(guò)加載項(xiàng)提供的。其他查詢依賴預(yù)定義的視圖和稱為Map/Reduce的模式。此過(guò)程的映射階段使用這些視圖，并且各個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的映射職責(zé)是不同的。映射還使數(shù)據(jù)庫(kù)能夠跨多個(gè)處理器分發(fā)查詢處理。化簡(jiǎn)階段可獲取映射查詢（如果已分發(fā)，則為多個(gè)查詢）的結(jié)果，并將數(shù)據(jù)聚合到要返回到客戶端的結(jié)果中。

盡管CouchDB要求開發(fā)者通過(guò)預(yù)定義的Map/Reduce視圖進(jìn)行查詢，但MongoDB（也使用視圖和Map/Reduce）另外提供執(zhí)行臨時(shí)查詢的功能。RavenDB允許使用預(yù)定義索引進(jìn)行查詢，但也支持臨時(shí)查詢，并將根據(jù)開發(fā)者的實(shí)際運(yùn)行時(shí)查詢自動(dòng)為其創(chuàng)建索引。但在大多數(shù)時(shí)候，當(dāng)不采用SQL數(shù)據(jù)庫(kù)的已知架構(gòu)和關(guān)系本質(zhì)時(shí)，開發(fā)者會(huì)丟失的一個(gè)功能是執(zhí)行臨時(shí)查詢的功能。通過(guò)嚴(yán)格控制查詢，文檔數(shù)據(jù)庫(kù)能夠?qū)崿F(xiàn)其快速性能。

數(shù)據(jù)庫(kù)變革

有許多非關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)都不屬于NoSQL范疇。但既然這扇門已經(jīng)敞開，就會(huì)鼓舞更多人去探索其可用的功能，并考慮如何改進(jìn)它。
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NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)特性解析之文檔數(shù)據(jù)庫(kù)