关系型数据库和非关系型数据库

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1、关系型数据库和非关系型数据库自1970年，埃德加科德提出关系模型之后，关系数据库便开始出现，经过了 40多 年的演化，如今的关系型数据库具备了强大的存储、维护、查询数据的能力。但在关系数 据库日益强大的时候，人们发现，在这个信息爆炸的“大数据”时代，关系型数据库遇到 了性能方面的瓶颈，面对一个表中上亿条的数据，SQL语句在大数据的查询方面效率欠佳。 我们应该知道，往往添加了越多的约束的技术，在一定程度上定会拖延其效率。在1998年，CarloStrozzi提出NOSQL的概念，指的是他开发的一个没有SQL功能，轻量级 的，开源的关系型数据库。注意，这个定义跟我们现在对NoSQL的定义有很大的区

2、别，它 确确实实字如其名，指的就是“没有SQL”的数据库。但是NoSQL的发展慢慢偏离了初衷， CarloStrozzi也发觉，其实我们要的不是nosql，而应该是norelational”，也就是我们 现在常说的非关系型数据库了。在关系型数据库中，导致性能欠佳的最主要因素是多表的关联查询，以及复杂的数据分析 类型的复杂SQL报表查询。为了保证数据库的ACID特性，我们必须尽量按照其要求的范式 进行设计，关系型数据库中的表都是存储一些格式化的数据结构，每个元组字段的组成都 一样，即使不是每个元组都需要所有的字段，但数据库会为每个元组分配所有的字段，这 样的结构可以便于表与表之间进行连接等操作，

3、但从另一个角度来说它也是关系型数据库 性能瓶颈的一个因素。非关系型数据库提出另一种理念，他以键值对存储，且结构不固定，每一个元组可以有不 一样的字段，每个元组可以根据需要增加一些自己的键值对，这样就不会局限于固定的结 构，可以减少一些时间和空间的开销。使用这种方式，用户可以根据需要去添加自己需要 的字段，这样，为了获取用户的不同信息，不需要像关系型数据库中，要对多表进行关联 查询。仅需要根据id取出相应的value就可以完成查询。但非关系型数据库由于很少的约 束，他也不能够提供想SQL所提供的where这种对于字段属性值情况的查询。并且难以体 现设计的完整性。他只适合存储一些较为简单的数据，对

4、于需要进行较复杂查询的数据， SQL数据库显得更为合适。目前出现的NoSQL（NotonlySQL，非关系型数据库）有不下于25种，除了 Dynamo Bigtable 以外还有很多，比如 Amazon的SimpleDB、微软公司的AzureTable、Facebook使用的 Cassandra、类 Bigtable 的 Hypertable、 Hadoop 的 HBase、 MongoDB、 CouchDB、 Redis 以 及Yahoo!的PNUTS等等。这些NoSQL各有特色，是基于不同应用场景而开发的，而其中以 MongoDB和Redis最为被大家追捧。以下是MongoDB的一些情况：

5、MongoDB是基于文档的存储的（而非表），是一个介于关系数据库和非关系数据库之间的产 品，是非关系数据库当中功能最丰富，最像关系数据库的。他支持的数据结构非常松散， 是类似json的bjson格式，因此可以存储比较复杂的数据类型。模式自由（schema-free）， 意味着对于存储在MongoDB数据库中的文件，我们不需要知道它的任何结构定义。如果需 要的话，你完全可以把不同结构的文件存储在同一个数据库里。Mongo最大的特点是他支持 的查询语言非常强大，其语法有点类似于面向对象的查询语言，几乎可以实现类似关系数据库单表查询的绝大部分功能，而且还支持对数据建立索引。Mongo主要解决的是海量

6、数据的访问效率问题。因为Mongo主要是支持海量数据存储的， 所以Mongo还自带了一个出色的分布式文件系统GridFS，可以支持海量的数据存储。由于 Mongo可以支持复杂的数据结构，而且带有强大的数据查询功能，因此非常受到欢迎。关系型数据库的特点1.关系型数据库关系型数据库，是指采用了关系模型来组织数据的数据库。简单来说，关系模型指的就 是二维表格模型，而一个关系型数据库就是由二维表及其之间的联系所组成的一个数据组 织。常见的关系型数据库有Oracle、Mysql、sql server等等。2.关系型数据库瓶颈？高并发读写需求？网站的用户并发性非常高，往往达到每秒上万次读写请求，对于传统关

7、系型数据库来说， 硬盘I/O是一个很大的瓶颈？海量数据的高效率读写网站每天产生的数据量是巨大的，对于关系型数据库来说，在一 张包含海量数据的表中查询，效率是非常低的？高扩展性和可用性？在基于web的结构当中，数据库是最难进行横向扩展的，当一个应用系统的用户量和访问 量与日俱增的时候，数据库却没有办法像web server和app server那样简单的通过添加 更多的硬件和服务节点来扩展性能和负载能力。对于很多需要提供24小时不间断服务的 网站来说，对数据库系统进行升级和扩展是非常痛苦的事情，往往需要停机维护和数据迁 移。？对网站来说，关系型数据库的很多特性不再需要了：？事务一致性？关系型数据

8、库在对事物一致性的维护中有很大的开销，而现在很多系统对事物的读写一致 性都不高？读写实时性？对关系数据库来说，插入一条数据之后立刻查询，是肯定可以读出这条数据的，但是对于 很多web应用来说，并不要求这么高的实时性，比如发一条消息之后，过几秒乃至十几秒 之后才看到这条动态是完全可以接受的?复杂SQL，特别是多表关联查询?任何大数据量的web系统，都非常忌讳多个大表的关联查询，以及复杂的数据分析类型的 复杂SQL报表查询，特别是SNS类型的网站，从需求以及产品阶级角度，就避免了这种情 况的产生。往往更多的只是单表的主键查询，以及单表的简单条件分页查询，SQL的功能 极大的弱化了 ？在关系型数据库

9、中，导致性能欠佳的最主要原因是多表的关联查询，以及复杂的数据分析 类型的复杂SQL报表查询。为了保证数据库的ACID特性，我们必须尽量按照其要求的范 式进行设计，关系型数据库中的表都是存储一个格式化的数据结构。每个元组字段的组成 都是一样，即使不是每个元组都需要所有的字段，但数据库会为每个元组分配所有的字 段，这样的结构可以便于标语表之间进行链接等操作，但从另一个角度来说它也是关系型 数据库性能瓶颈的一个因素。非关系型数据库（NoSQL）2009年初，Johan Oskarsson举办了一场关于开源分布式数据库的讨论，Eric Evans在 这次讨论中提出了 NoSQL 一词，用于指代那些非关

10、系型的，分布式的，且一般不保证遵循 ACID原则的数据存储系统。Eric Evans使用NoSQL这个词，并不是因为字面上的“没有 SQL”的意思，他只是觉得很多经典的关系型数据库名字都叫*SQL”，所以为了表示跟 这些关系型数据库在定位上的截然不同，就是用了“NoSQL “一词。？注：数据库事务必须具备ACID特性，ACID是Atomic原子性，Consistency 一致性，隔离性，Durability持久性。？非关系型数据库提出另一种理念，例如，以键值对存储，且结构不固定，每一个元组可以 有不一样的字段，每个元组可以根据需要增加一些自己的键值对，这样就不会局限于固定 的结构，可以减少一些

11、时间和空间的开销。使用这种方式，用户可以根据需要去添加自己 需要的字段，这样，为了获取用户的不同信息，不需要像关系型数据库中，要对多表进行 关联查询。仅需要根据id取出相应的value就可以完成查询。但非关系型数据库由于很 少的约束，他也不能够提供像SQL所提供的where这种对于字段属性值情况的查询。并且 难以体现设计的完整性。他只适合存储一些较为简单的数据，对于需要进行较复杂查询的 数据，SQL数据库显的更为合适。？关系型数据库与非关系型数据库的区别？关系型数据库的最大特点就是事务的一致性：传统的关系型数据库读写操作都是事务的， 具有ACID的特点，这个特性使得关系型数据库可以用于几乎所有

12、对一致性有要求的系统 中，如典型的银行系统。？但是，在网页应用中，尤其是SNS应用中，一致性却不是显得那么重要，用户A看到的内 容和用户B看到同一用户C内容更新不一致是可以容忍的，或者说，两个人看到同一好友 的数据更新的时间差那么几秒是可以容忍的，因此，关系型数据库的最大特点在这里已经 无用武之地，起码不是那么重要了。相反地，关系型数据库为了维护一致性所付出的巨 大代价就是其读写性能比较差，而像微博、facebook这类SNS的应用，对并发读写能力 要求极高，关系型数据库已经无法应付（在读方面，传统上为了克服关系型数据库缺陷， 提高性能，都是增加一级memcache来静态化网页，而在SNS中，

13、变化太快，memchache 已经无能为力了），因此，必须用新的一种数据结构存储来代替关系数据库。？关系数据库的另一个特点就是其具有固定的表结构，因此，其扩展性极差，而在SNS中， 系统的升级，功能的增加，往往意味着数据结构巨大变动，这一点关系型数据库也难以应 付，需要新的结构化数据存储。？于是，非关系型数据库应运而生，由于不可能用一种数据结构化存储应付所有的新的需 求，因此，非关系型数据库严格上不是一种数据库，应该是一种数据结构化存储方法的集 合。必须强调的是，数据的持久存储，尤其是海量数据的持久存储，还是需要一种关系 数据库。1. 关系型数据库 关系型数据库，是指采用了关系模型来组织数据的

14、数据库。关系模型是在1970年由IBM的研究员博士首先提出的，在之后的几十年中，关系模型的 概念得到了充分的发展并逐渐成为主流数据库结构的主流模型。简单来说，关系模型指的就是二维表格模型，而一个关系型数据库就是由二维表及其之间 的联系所组成的一个数据组织。关系模型中常用的概念：关系：可以理解为一张二维表，每个关系都具有一个关系名，就是通常说的表名元组：可以理解为二维表中的一行，在数据库中经常被称为记录属性：可以理解为二维表中的一列，在数据库中经常被称为字段域：属性的取值范围，也就是数据库中某一列的取值限制关键字：一组可以唯一标识元组的属性，数据库中常称为主键，由一个或多个列组 成关系模式：指对

15、关系的描述。其格式为：关系名（属性1，属性2，属性N），在数据库中成为表结构关系型数据库的优点：容易理解：二维表结构是非常贴近逻辑世界的一个概念，关系模型相对网状、层次 等其他模型来说更容易理解使用方便：通用的SQL语言使得操作关系型数据库非常方便易于维护：丰富的完整性（实体完整性、参照完整性和用户定义的完整性）大大减低 了数据冗余和数据不一致的概率2. 关系型数据库瓶颈高并发读写需求网站的用户并发性非常高，往往达到每秒上万次读写请求，对于传统关系型数据库来说， 硬盘I/O是一个很大的瓶颈海量数据的高效率读写网站每天产生的数据量是巨大的，对于关系型数据库来说，在一张包含海量数据的表中查 询，效

16、率是非常低的高扩展性和可用性在基于web的结构当中，数据库是最难进行横向扩展的，当一个应用系统的用户量和访问 量与日俱增的时候，数据库却没有办法像web server和app server那样简单的通过添加 更多的硬件和服务节点来扩展性能和负载能力。对于很多需要提供24小时不间断服务的 网站来说，对数据库系统进行升级和扩展是非常痛苦的事情，往往需要停机维护和数据迁 移。对网站来说，关系型数据库的很多特性不再需要了：事务一致性关系型数据库在对事物一致性的维护中有很大的开销，而现在很多系统对事物的读写一致 性都不高读写实时性对关系数据库来说，插入一条数据之后立刻查询，是肯定可以读出这条数据的，但是对于 很多web应用来说，并不要求这么高的实时性，比如发一条消息之后，过几秒乃至十几秒 之后才看到这条动态是完全可以接受的复杂