本文關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)庫技術(shù)

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現(xiàn)今云計算的從業(yè)人員對NoSQL一詞并不感到陌生，雖然很多技術(shù)人員都長期從事關(guān)系數(shù)據(jù)庫的工作，但現(xiàn)在他們對NoSQL技術(shù)充滿期待。對于企業(yè)來說，從關(guān)系型數(shù)據(jù)庫到NoSQL數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)變絕對是個需要深思熟慮的大改變。這涉及的不僅是軟件的變化，更多的是對于數(shù)據(jù)存儲上觀念性的變化。

CouchDB專家兼作者Bradley Holt認(rèn)為NoSQL并不是反SQL的運動，為對應(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)庫都具有快速和可伸縮的特性。通過放棄關(guān)系存儲模型和架構(gòu)，關(guān)系數(shù)據(jù)庫便可脫離由緊密結(jié)合的架構(gòu)所帶來對其施加的限制。應(yīng)用程序也無需再鏈接數(shù)據(jù)庫內(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)庫除了某些特定的轉(zhuǎn)換外，通常都是通過HTTP為其提供數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)存儲為JSON（JavaScript Object Notation）格式的文檔，并提供多種語言的API接口。這三款開源的文檔數(shù)據(jù)庫都將簡潔、速度和可伸縮性作為其設(shè)計的重要指標(biāo)。RavenDB的創(chuàng)建者Ayende Rahien就表示“RavenDB的設(shè)計初衷就旨在快速寫入并讀取”。

現(xiàn)今，NoSQL和文檔數(shù)據(jù)庫成為關(guān)系數(shù)據(jù)庫的有力補充（而非替代品），同時提供了更多的選擇。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。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)庫理應(yīng)是優(yōu)先選擇的對象。

例如在銀行等應(yīng)用領(lǐng)域，一致性是非常重要的，這要求必須隨時考慮每個數(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，分區(qū)容忍性對于文檔數(shù)據(jù)庫顯得尤為關(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”等對事務(wù)和一致性要求很高的場合。這就要求需要一個關(guān)系數(shù)據(jù)庫來對交易進(jìn)行過高級別的控制。

RESTful HTTP API

RESTful API設(shè)計就是為了消除創(chuàng)建松散耦合服務(wù)時的依賴關(guān)系，這也正是過去分布式體系結(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)計目標(biāo)就是不依賴于任何通信協(xié)議。

眾多NoSQL數(shù)據(jù)庫都可通過RESTful的方式訪問。這樣可以通過URI的方式建立數(shù)據(jù)庫連接，而查詢和命令則通過HTTP實現(xiàn)。MongoDB和CouchDB都提供了特定語言的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)庫進(jìn)行連接。而RavenDB則具備基于.NET的客戶端API，可簡化與數(shù)據(jù)庫的交互過程。

單個記錄中的相關(guān)數(shù)據(jù)

大多數(shù)人都錯誤的認(rèn)為非關(guān)系數(shù)據(jù)庫是一種包含沒有相對關(guān)系結(jié)構(gòu)的記錄的文件。而文檔數(shù)據(jù)庫中存儲的數(shù)據(jù)包含形狀數(shù)據(jù)——具有節(jié)點的樹。數(shù)據(jù)庫中的每個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(MongoDB)中的典型事例

示例代碼2 CouchDB示例

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

所有數(shù)據(jù)庫都需要鍵。如果不提供鍵系統(tǒng)則會自動在內(nèi)部創(chuàng)建一個鍵。鍵對于數(shù)據(jù)庫的索引功能至關(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“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。

共同點都是使用JSON存儲器數(shù)據(jù)。事實上，，CouchDB和RavenDB（以及其他許多數(shù)據(jù)庫）均采用JSON格式存儲數(shù)據(jù)。MongoDB對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)者不會發(fā)現(xiàn)有任何區(qū)別。

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

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JSON中的可用內(nèi)容。而在一個單元中存儲和檢索相關(guān)數(shù)據(jù)可提供顯著的性能和可伸縮性的優(yōu)勢。數(shù)據(jù)庫不必四處查找常用的相關(guān)的數(shù)據(jù)，因為數(shù)據(jù)都存儲在相同的位置。

與數(shù)據(jù)庫交互時，應(yīng)用程序如何知道哪一項代表學(xué)生，哪一項代表書，以及哪一項代表博客文章？ 數(shù)據(jù)庫使用集合這一概念解決了這一問題。 對于與特定集合（如學(xué)生集合）關(guān)聯(lián)的任何文檔（無論其架構(gòu)如何）都可在從該集合請求數(shù)據(jù)時對其進(jìn)行檢索。使用字段來指示類型也十分常見。這只是使搜索過程更加輕松，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。

前面介紹的“示例代碼1”包含自己的架構(gòu)。 每個記錄負(fù)責(zé)自己的架構(gòu)，甚至負(fù)責(zé)單個數(shù)據(jù)庫或集合中包含的架構(gòu)。并且一個學(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提高效率。例如，為什么存儲 null 值？ 您可以在屬性（如“most_repeated class”）不具有值時執(zhí)行以下操作：

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

每個數(shù)據(jù)庫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“上級數(shù)組”的模式，它可加快在聯(lián)接文檔時對相關(guān)數(shù)據(jù)的訪問速度。

在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，重復(fù)數(shù)據(jù)是個錯誤。 對數(shù)據(jù)庫進(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（尤其是分發(fā)數(shù)據(jù)庫）時，對數(shù)據(jù)進(jìn)行逆規(guī)范化是必要且可接受的。

每個數(shù)據(jù)庫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，但多語言API是通過加載項提供的。其他查詢依賴預(yù)定義的視圖和稱為Map/Reduce的模式。此過程的映射階段使用這些視圖，并且各個數(shù)據(jù)庫的映射職責(zé)是不同的。映射還使數(shù)據(jù)庫能夠跨多個處理器分發(fā)查詢處理。化簡階段可獲取映射查詢（如果已分發(fā)，則為多個查詢）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，但也支持臨時查詢，并將根據(jù)開發(fā)者的實際運行時查詢自動為其創(chuàng)建索引。但在大多數(shù)時候，當(dāng)不采用SQL數(shù)據(jù)庫的已知架構(gòu)和關(guān)系本質(zhì)時，開發(fā)者會丟失的一個功能是執(zhí)行臨時查詢的功能。通過嚴(yán)格控制查詢，文檔數(shù)據(jù)庫能夠?qū)崿F(xiàn)其快速性能。

有許多非關(guān)系數(shù)據(jù)庫都不屬于NoSQL范疇。但既然這扇門已經(jīng)敞開，就會鼓舞更多人去探索其可用的功能，并考慮如何改進(jìn)它。（李智/編譯）

原文鏈接：MSDN

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