Redis学习笔记之NoSQL

前段时间学习了尚硅谷周阳老师的教学视频,顺便记录一些想记下来的东西
NoSQL的概念

NoSQL(NoSQL = Not Only SQL ),意即“不仅仅是SQL”,泛指非关系型的数据库。随着互联网web2.0网站的兴起,传统的关系数据库在应付web2.0网站,
特别是超大规模和高并发的SNS类型的web2.0纯动态网站已经显得力不从心,暴露了很多难以克服的问题,而非关系型的数据库则由于其本身的特点得到了
非常迅速的发展。NoSQL数据库的产生就是为了解决大规模数据集合多重数据种类带来的挑战,尤其是大数据应用难题,包括超大规模数据的存储。

(例如谷歌或Facebook每天为他们的用户收集万亿比特的数据)。这些类型的数据存储不需要固定的模式,无需多余操作就可以横向扩展。

NoSQL的优点

易扩展

NoSQL数据库种类繁多,但是一个共同的特点都是去掉关系数据库的关系型特性。数据之间无关系,这样就非常容易扩展。也无形之间,在架构的层面上带来了可扩展的能力。

大数据量高性能

NoSQL数据库都具有非常高的读写性能,尤其在大数据量下,同样表现优秀。这得益于它的无关系性,数据库的结构简单。一般MySQL使用Query Cache,
每次表的更新Cache就失效,是一种大粒度的Cache,在针对web2.0的交互频繁的应用,Cache性能不高。而NoSQL的Cache是记录级的,是一种细粒度的Cache,
所以NoSQL在这个层面上来说就要性能高很多了

多样灵活的数据模型

NoSQL无需事先为要存储的数据建立字段,随时可以存储自定义的数据格式。而在关系数据库里,增删字段是一件非常麻烦的事情。如果是非常大数据量的表,
增加字段简直就是一个噩梦。

NoSQL的3V+3高

大数据时代的3V

  • 海量Volume

  • 多样Variety

  • 实时Velocity

    Volume、Variety、Velocity。这3V表明大数据的三方面特质:量大、多样、实时。对,不光是数据量大了。对TB、PB数据级的处理,已经成为基本配置。
    还能处理多样性的数据类型,结构化数据和非结构化数据,能处理Web数据,能处理语音数据甚至是图像、视频数据。实时。以前的决策支持时代,可以用批量处理的方式,隔夜处理数据,等决策者第二天上班,可以看到昨天的经营数据。但现在的互联网时代,业务在24小时不间断运营,决策已经不是第二天上班才做出,而是在客户每次浏览页面,每次下订单的过程中都存在,都会需要对用户进行实时的推荐,决策已经变得实时。

NoSQL数据库的四大分类

KV键值: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.

文档型数据库(bson格式比较多):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。

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,但是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.

图关系数据库: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。
如:Neo4J, InfoGrid。它不是放图形的,放的是关系比如:朋友圈社交网络、广告推荐系统

传统的ACID

关系型数据库遵循ACID规则
事务在英文中是transaction,和现实世界中的交易很类似,它有如下四个特性:

  • 1、A (Atomicity) 原子性

原子性很容易理解,也就是说事务里的所有操作要么全部做完,要么都不做,事务成功的条件是事务里的所有操作都成功,只要有一个操作失败, 整个事务就失败,需要回滚。比如银行转账,从A账户转100元至B账户,分为两个步骤:1)从A账户取100元;2)存入100元至B账户。这两步要么一起完成,要么一起不完成,如果只完成第一步,第二步失败,钱会莫名其妙少了100元。

  • 2、C (Consistency) 一致性

    一致性也比较容易理解,也就是说数据库要一直处于一致的状态,事务的运行不会改变数据库原本的一致性约束。

  • 3、I (Isolation) 独立性

    所谓的独立性是指并发的事务之间不会互相影响,如果一个事务要访问的数据正在被另外一个事务修改,只要另外一个事务未提交,它所访问的数据 就不受未提交事务的影响。比如现有有个交易是从A账户转100元至B账户,在这个交易还未完成的情况下,如果此时B查询自己的账户,是看不到新增加的100元的。

  • 4、D (Durability) 持久性

持久性是指一旦事务提交后,它所做的修改将会永久的保存在数据库上,即使出现宕机也不会丢失。

NOSQL之CAP加BASE

CAP:C:Consistency(强一致性),A:Availability(可用性),P:Partition tolerance(分区容错性)

CAP理论就是说在分布式存储系统中,最多只能实现上面的两点。而由于当前的网络硬件肯定会出现延迟丢包等问题,所以分区容忍性是我们必须需要实现的。所以我们只能在一致性和可用性之间进行权衡,没有NoSQL系统能同时保证这三点。

CA 传统Oracle数据库

AP 大多数网站架构的选择

CP Redis、Mongodb

注意:分布式架构的时候必须做出取舍。
一致性和可用性之间取一个平衡。多余大多数web应用,其实并不需要强一致性。

因此牺牲C换取P,这是目前分布式数据库产品的方向

BASE就是为了解决关系数据库强一致性引起的问题而引起的可用性降低而提出的解决方案。

BASE其实是下面三个术语的缩写:

  • 基本可用(Basically Available)

  • 软状态(Soft state)

  • 最终一致(Eventually consistent)

它的思想是通过让系统放松对某一时刻数据一致性的要求来换取系统整体伸缩性和性能上改观。为什么这么说呢,缘由就在于大型系统往往由于地域分布和极高性能的要求,不可能采用分布式事务来完成这些指标,要想获得这些指标,我们必须采用另外一种方式来完成,这里BASE就是解决这个问题的办法

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