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NoSQL(NoSQL
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SQL
),意即“不仅仅是SQL”,是一项全新的数据库革命性运动,早期就有人提出,发展至2009年趋势越发高涨。NoSQL的拥护者们提倡运用非关系型的数据存储,相对于铺天盖地的关系型数据库运用,这一概念无疑是一种全新的思维的注入。
随着大数据的不断发展,非关系型的数据库现在成了一个极其热门的新领域,非关系数据库产品的发展非常迅速。现今的计算机体系结构在数据存储方面要有庞大的水平扩展性,而NoSQL也正是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,本文介绍了10种出色的NoSQL数据库。
虽然NoSQL流行语火起来才短短一年的时间,但是不可否认,现在已经开始了第二代运动。尽管早期的堆栈代码只能算是一种实验,然而现在的系统已经更加的成熟、稳定。不过现在也面临着一个严酷的事实:技术越来越成熟——以至于原来很好的NoSQL数据存储不得不进行重写,也有少数人认为这就是所谓的2.0版本。这里列出一些比较知名的NoSQL工具,可以为大数据建立快速、可扩展的存储库。
给一个地址吧
目前存储海量数据的技术主要包括NoSQL、分布式文件系统、和传统关系型数据库。随着互联网行业不断的发展,产生的数据量越来越多,并且这些数据的特点是半结构化和非结构化,数据很可能是不精确的,易变的。这样传统关系型数据库就无法发挥它的优势。因此,目前互联网行业偏向于使用NoSQL和分布式文件系统来存储海量数据。
下面介绍下常用的NoSQL和分布式文件系统。
NoSQL
互联网行业常用的NoSQL有:HBase、MongoDB、Couchbase、LevelDB。
HBase是Apache Hadoop的子项目,理论依据为Google论文 Bigtable: A Distributed Storage System for Structured Data开发的。HBase适合存储半结构化或非结构化的数据。HBase的数据模型是稀疏的、分布式的、持久稳固的多维map。HBase也有行和列的概念,这是与RDBMS相同的地方,但却又不同。HBase底层采用HDFS作为文件系统,具有高可靠性、高性能。
MongoDB是一种支持高性能数据存储的开源文档型数据库。支持嵌入式数据模型以减少对数据库系统的I/O、利用索引实现快速查询,并且嵌入式文档和集合也支持索引,它复制能力被称作复制集(replica set),提供了自动的故障迁移和数据冗余。MongoDB的分片策略将数据分布在服务器集群上。
Couchbase这种NoSQL有三个重要的组件:Couchbase服务器、Couchbase Gateway、Couchbase Lite。Couchbase服务器,支持横向扩展,面向文档的数据库,支持键值操作,类似于SQL查询和内置的全文搜索;Couchbase Gateway提供了用于RESTful和流式访问数据的应用层API。Couchbase Lite是一款面向移动设备和“边缘”系统的嵌入式数据库。Couchbase支持千万级海量数据存储
分布式文件系统
如果针对单个大文件,譬如超过100MB的文件,使用NoSQL存储就不适当了。使用分布式文件系统的优势在于,分布式文件系统隔离底层数据存储和分布的细节,展示给用户的是一个统一的逻辑视图。常用的分布式文件系统有Google File System、HDFS、MooseFS、Ceph、GlusterFS、Lustre等。
相比过去打电话、发短信、用彩铃的“老三样”,移动互联网的发展使得人们可以随时随地通过刷微博、看视频、微信聊天、浏览网页、地图导航、网上购物、外卖订餐等,这些业务的海量数据都构建在大规模网络云资源池之上。当14亿中国人把衣食住行搬上移动互联网的同时,也给网络云资源池带来巨大业务挑战。
首先,用户需求动态变化,传统业务流量主要是端到端模式,较为稳定;而互联网流量易受热点内容牵引,数据流量流向复杂和规模多变:比如双十一购物狂潮,电商平台订单创建峰值达到58.3万笔,要求通信网络提供高并发支持;又如优酷春节期间有超过23亿人次上网刷剧、抖音拜年短视频增长超10倍,需要通信网络能够灵活扩充带宽。面对用户动态多变的需求,通信网络需要具备快速洞察和响应用户需求的能力,提供高效、弹性、智能的数据服务。
“随着通信网络管道十倍百倍加粗、节点数从千万级逐渐跃升至百亿千亿级,如何‘接得住、存得下’海量数据,成为网络云资源池建设面临的巨大考验”,李辉表示。一直以来,作为新数据存储首倡者和引领者,浪潮存储携手通信行业用户,不断 探索 提速通信网络云基础设施的各种姿势。
早在2018年,浪潮存储就参与了通信行业基础设施建设,四年内累计交付约5000套存储产品,涵盖全闪存储、高端存储、分布式存储等明星产品。其中在网络云建设中,浪潮存储已连续两年两次中标全球最大的NFV网络云项目,其中在网络云二期建设中,浪潮存储提供数千节点,为上层网元、应用提供高效数据服务。在最新的NFV三期项目中,浪潮存储也已中标。
能够与通信用户在网络云建设中多次握手,背后是浪潮存储的持续技术投入与创新。浪潮存储6年内投入超30亿研发经费,开发了业界首个“多合一”极简架构的浪潮并行融合存储系统。此存储系统能够统筹管理数千个节点,实现性能、容量线性扩展;同时基于浪潮iTurbo智能加速引擎的智能IO均衡、智能资源调度、智能元数据管理等功能,与自研NVMe SSD闪存盘进行系统级别联调优化,让百万级IO均衡落盘且路径更短,将存储系统性能发挥到极致。
“为了确保全球最大规模的网络云正常上线运行,我们联合用户对存储集群展开了长达数月的魔鬼测试”,浪潮存储工程师表示。网络云的IO以虚拟机数据和上层应用数据为主,浪潮按照每个存储集群支持15000台虚机进行配置,分别对单卷随机读写、顺序写、混合读写以及全系统随机读写的IO、带宽、时延等指标进行了360无死角测试,达到了通信用户提出的单卷、系统性能不低于4万和12万IOPS、时延小于3ms的要求,产品成熟度得到了验证。
以通信行业为例,2020年全国移动互联网接入流量1656亿GB,相当于中国14亿人每人消耗118GB数据;其中春节期间,移动互联网更是创下7天消耗36亿GB数据流量的记录,还“捎带”打了548亿分钟电话、发送212亿条短信……海量实时数据洪流,在网络云资源池(NFV)支撑下收放自如,其中分布式存储平台发挥了作用。如此样板工程,其巨大示范及拉动作用不言而喻。
1. 键值数据库
相关产品:Redis、Riak、SimpleDB、Chordless、Scalaris、Memcached
应用:内容缓存
优点:扩展性好、灵活性好、大量写操作时性能高
缺点:无法存储结构化信息、条件查询效率较低
使用者:百度云(Redis)、GitHub(Riak)、BestBuy(Riak)、Twitter(Ridis和Memcached)
2. 列族数据库
相关产品:BigTable、HBase、Cassandra、HadoopDB、GreenPlum、PNUTS
应用:分布式数据存储与管理
优点:查找速度快、可扩展性强、容易进行分布式扩展、复杂性低
使用者:Ebay(Cassandra)、Instagram(Cassandra)、NASA(Cassandra)、Facebook(HBase)
3. 文档数据库
相关产品:MongoDB、CouchDB、ThruDB、CloudKit、Perservere、Jackrabbit
应用:存储、索引并管理面向文档的数据或者类似的半结构化数据
优点:性能好、灵活性高、复杂性低、数据结构灵活
缺点:缺乏统一的查询语言
使用者:百度云数据库(MongoDB)、SAP(MongoDB)
4. 图形数据库
图形数据库-使用图作为数据模型来存储数据。
相关产品:Neo4J、OrientDB、InfoGrid、GraphDB
应用:大量复杂、互连接、低结构化的图结构场合,如社交网络、推荐系统等
优点:灵活性高、支持复杂的图形算法、可用于构建复杂的关系图谱
缺点:复杂性高、只能支持一定的数据规模
使用者:Adobe(Neo4J)、Cisco(Neo4J)、T-Mobile(Neo4J)
nosql分类太多了,下面列举几个比较常见的:
Redis:非常适合需要表达时间线的web服务,例如微博
Cassandra:只有顺序写,没有随机写的设计,满足高负荷情形的性能需求
MongoDB:面向文档,擅长处理非结构化数据
Neo4J:可以快速实现基于图的计算(如果用SQL计算可能花更长的时间)
希望对你所有帮助。
NoSQL太火,冒出太多产品了,保守估计也成百上千了。
互联网公司常用的基本集中在以下几种,每种只举一个比较常见或者应用比较成功的例子吧。
1. In-Memory KV Store : Redis
in memory key-value store,同时提供了更加丰富的数据结构和运算的能力,成功用法是替代memcached,通过checkpoint和commit log提供了快速的宕机恢复,同时支持replication提供读可扩展和高可用。
2. Disk-Based KV Store: Leveldb
真正基于磁盘的key-value storage, 模型单一简单,数据量不受限于内存大小,数据落盘高可靠,Google的几位大神出品的精品,LSM模型天然写优化,顺序写盘的方式对于新硬件ssd再适合不过了,不足是仅提供了一个库,需要自己封装server端。
3. Document Store: Mongodb
分布式nosql,具备了区别mysql的最大亮点:可扩展性。mongodb 最新引人的莫过于提供了sql接口,是目前nosql里最像mysql的,只是没有ACID的特性,发展很快,支持了索引等特性,上手容易,对于数据量远超内存限制的场景来说,还需要慎重。
4. Column Table Store: HBase
这个富二代似乎不用赘述了,最大的优势是开源,对于普通的scan和基于行的get等基本查询,性能完全不是问题,只是只提供裸的api,易用性上是短板,可扩展性方面是最强的,其次坐上了Hadoop的快车,社区发展很快,各种基于其上的开源产品不少,来解决诸如join、聚集运算等复杂查询。
文档数据库
源起:受Lotus Notes启发。
数据模型:包含了key-value的文档集合
例子:CouchDB, MongoDB
优点:数据模型自然,编程友好,快速开发,web友好,CRUD。
图数据库
源起: 欧拉和图理论。
数据模型:节点和关系,也可处理键值对。
例子:AllegroGraph, InfoGrid, Neo4j
优点:解决复杂的图问题。
关系数据库
源起: E. F. Codd 在A Relational Model of Data for Large Shared Data Banks提出的
数据模型:各种关系
例子:VoltDB, Clustrix, MySQL
优点:高性能、可扩展的OLTP,支持SQL,物化视图,支持事务,编程友好。
对象数据库
源起:图数据库研究
数据模型:对象
例子:Objectivity, Gemstone
优点:复杂对象模型,快速键值访问,键功能访问,以及图数据库的优点。
Key-Value数据库
源起:Amazon的论文 Dynamo 和 Distributed HashTables。
数据模型:键值对
例子:Membase, Riak
优点:处理大量数据,快速处理大量读写请求。编程友好。
BigTable类型数据库
源起:Google的论文 BigTable。
数据模型:列簇,每一行在理论上都是不同的
例子:HBase, Hypertable, Cassandra
优点:处理大量数据,应对极高写负载,高可用,支持跨数据中心, MapReduce。
数据结构服务
源起: ?
数据模型:字典操作,lists, sets和字符串值
例子:Redis
优点:不同于以前的任何数据库
网格数据库
源起:数据网格和元组空间研究。
数据模型:基于空间的架构
例子:GigaSpaces, Coherence
优点:适于事务处理的高性能和高扩展性