7.1-NoSQL数据库概述-3.pptx

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1、7.1 NoSQL数据库概述1 数据库原理及应用电子科技大学-张凤荔数据库系统原理与开发NoSQL的基本概念NoSQL数据库的存储模型NoSQL数据库的特征【本节学习目标】2 数据库原理及应用电子科技大学-张凤荔数据库系统原理与开发一、NoSQL的基本概念1 什么是NoSQLNoSQL是Not Only SQL的缩写,意即“不仅仅是SQL”，即对关系型SQL数据库系统的补充。一类非关系数据存储系统通常不需要一个固定的表的模式所有的NoSQL淡化了一个或更多的ACID属性相比传统数据库叫它分布式数据库管理系统更贴切，数据存储被简化，重点被放在了分布式数据管理上 NoSQL，互联网公司像谷歌或Fa

2、cebook每天有万亿比特的用户数据产生一些新数据源、新的应用领域也在生成大量数据NoSQL并不单指一个产品或一种技术，它代表一族产品，以及一系列不同的、有时相互关联的、有关数据存储及处理的概念。3 数据库原理及应用电子科技大学-张凤荔数据库系统原理与开发2、NoSQL的技术简单数据类型-键值系统只需支持单记录级别的原子性系统的扩展性元数据和应用数据的分离弱一致性步开销，用最终一致性和时间一致性来满足用户对数据一致性的要求适应数据增长，并且能灵活适应半结构化数据和稀疏数据集。没有声明性查询语言,没有预定义的模式,存储方式灵活包括键-值对存储、列存储、文档存储、图形存储数据库等，最终一致性，非结

3、构化和不可预知的数据，遵守CAP定理，高性能，高可用性和可伸缩性4 数据库原理及应用电子科技大学-张凤荔数据库系统原理与开发3 NoSQL的特点优点表现在:高可扩展性、分布式计算、低成本、架构的灵活性，半结构化数据、没有复杂的关系。缺点:没有标准化、有限的查询功能（到目前为止）、最终一致不直观等5 数据库原理及应用电子科技大学-张凤荔数据库系统原理与开发4 NoSQL的整体框架接口层接口层REST Thrft Map/Reduce GET/PUT 语言特定语言特定SQL子集子集数据逻辑模型层数据逻辑模型层Key-value Column-Family Document Graph 数据分布层数

4、据分布层 CAPCAP支持支持 支持多数据中心支持多数据中心 动态部署动态部署数据持久层数据持久层基于内存基于内存 基于硬盘基于硬盘 基于内存和硬盘基于内存和硬盘 定制可插拔定制可插拔图图7-1 NoSQL7-1 NoSQL的整体结构的整体结构6 数据库原理及应用电子科技大学-张凤荔数据库系统原理与开发二、NoSQL数据库的存储模型列存储数据库，将同一列的数据存储在一起，可以存储结构化和半结构化数据键值存储数据库，存储的数据是有键（key）和值（value）两部分组成，通过key快速查询到其value，value的格式可以根据具体应用来确定文档存储数据库，存储的内容是文档型的，可以用格式化文件

5、（类似json、XML等）的格式存储图存储数据库，数据以有向加权图方式进行存储7 数据库原理及应用电子科技大学-张凤荔数据库系统原理与开发1.键值存储的类型与特征a.临时性的：保存在内存中，可以进行快速的保存和读取操作，数据有可能丢失b.永久性：在磁盘上保存数据，可以进行快读的读写（没有内存中快），数据不会丢失c.两者兼具：内存和硬盘同时保存数据，可以进行快速的读写操作，硬盘上有数据不会丢失，适合处理数组类型的数据 特征：快速查询、快速写入、查询复杂度基于内存管理或内存映射、聚合不透明、适合混合工作复杂并扩展大的数据集8 数据库原理及应用电子科技大学-张凤荔数据库系统原理与开发2.文档存储a.

6、存储方式：没有表结构，表结构可变b.可以进行复杂的查询条件C.“文档”其实是一个数据记录，能够对包含的数据类型和内容进行“自我描述”面向文档数据库是用于存储、检索和管理面向文档和半结构化的数据。文档包括 XML、YAML、JSON 和 BSON，还有二进制格式（诸如PDF和MS office 文档）9 数据库原理及应用电子科技大学-张凤荔数据库系统原理与开发3.列存储数据库面向列的数据库，对大量行少数列进行读写，对所有特定的列进行通时更新。高拓展性（特别是写入）应用十分困难对大量数据更新和查询有优势适用在那种需要部署在大规模数据库的场合，在那种场合中所使用的数据库需要具备较高的写入性能。开发者

7、可以动态的控制列族中的各列数据值是按照行标识符，列名及时间戳来定位的数据建模者和开发者可以控制数据的存储位置读取操作和写入操作都是原子操作数据行是以某种顺序进行维护的10 数据库原理及应用电子科技大学-张凤荔数据库系统原理与开发4.图存储数据库图形数据库每个对象是一个节点，之间的关系是一条边。图形数据库善于处理大量复杂、互连接、低结构化的数据，这些数据变化迅速，需要频繁的查询。图形数据库适合用于社交网络，推荐系统等专注于构建关系图谱的系统。特点：可以表示复杂结构，数据库操作快（相对于数据量较大、在关系数据库中需要关联join表的操作）；数据更直观。更灵活：不管有什么新的数据需要存储，都是一律的

8、节点和边，只需要考虑节点属性和边属性。数据库操作的速度并不会随着数据库的增大有明显的降低。11 数据库原理及应用电子科技大学-张凤荔数据库系统原理与开发三、NoSQL数据库的特征1 不需要预定义模式2 无共享架构3 弹性可扩展4 分区5 异步复制6 BASE:相对于ACID特性，NoSQL数据库保证的是BASE特性(BASE是最终一致性和软事务)12 数据库原理及应用电子科技大学-张凤荔数据库系统原理与开发NoSQL数据库的架构特征NoSQL具有灵活的数据模型 NoSQL很容易实现可伸缩性（向上扩展与水平扩展）；高可用的架构；NoSQL数据库都具有非常高的读写性能社交网络、移动服务、协作编辑NoSQL数据库在这些方面有大展身手的机会。13 数据库原理及应用电子科技大学-张凤荔数据库系统原理与开发NoSQL数据库的应用场景1、数据模型比较简单；2、需要灵活性更强的IT系统；3、对数据库性能要求较高；4、不需要高度的数据一致性；5、对于给定key，比较容易映射复杂值的环境。许多云环境下的新型应用，如社交网络网、移动服务、协作编辑等。云计算时代海量数据管理系统的设计目标为可扩展性、弹性、容错性、自管理性和“强一致性”。-NewSQL14 数据库原理及应用电子科技大学-张凤荔数据库系统原理与开发本节学习结束！