nosql非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的發(fā)展及應(yīng)用初探

1、3 0 福建電腦 2 0 1 0 年第7 期N o S Q L 非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的發(fā)展及應(yīng)用初探黃賢立( 淮陰師范學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院江蘇淮安2 2 3 3 0 0 )【摘要】：隨著W e b 2 ．0 技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用出現(xiàn)了一些新的變化。N o S Q L 是在這種新變化之下產(chǎn)生的一種非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品的總稱。文章分析了N o S Q L 的起源與發(fā)展。通過(guò)與傳統(tǒng)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品的對(duì)比，指出了N o S Q L 的

2、優(yōu)缺點(diǎn)。討論了其應(yīng)用- g r - 景- ?！娟P(guān)鍵詞】：N o S Q L ；數(shù)據(jù)庫(kù)；并發(fā)；K e y ／V M u el 、N o S Q L 的起源與發(fā)展N o S Q L 的發(fā)展最早可以追溯到1 9 9 1 年B e r k e l e yD B 第一版的發(fā)布。B e r k e l e vD B 是一個(gè)K e y ／V a l R e ( 鍵，值) 類型的H u s h 數(shù)據(jù)庫(kù)。這種類型的數(shù)據(jù)庫(kù)適用于數(shù)據(jù)類型相對(duì)簡(jiǎn)單，但需要極高

3、的插入和讀取速度的嵌人式場(chǎng)合『1 1 。N o S Q L 得到真正的快速發(fā)展開(kāi)始于2 0 0 7 年．從2 0 0 7 年到現(xiàn)在．先后出現(xiàn)了十多種比較流行的N o S Q L 產(chǎn)品．從2 0 0 9 年開(kāi)始，國(guó)內(nèi)的N o S O L 領(lǐng)域也開(kāi)始活躍起來(lái)，豆瓣的B e a n s D B ，人人網(wǎng)的N u c b a r 開(kāi)源N o S Q L 產(chǎn)品以及盛大創(chuàng)新院的T C D a t a b a s e 紛紛發(fā)布。N o S Q L 能

4、夠得到快速的發(fā)展．其主要背景在于W e b2 ．O 技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)中的廣泛應(yīng)用。在W e b 2 ．0 環(huán)境下，用戶對(duì)于數(shù)據(jù)庫(kù)高并發(fā)讀寫(xiě)的需求、對(duì)海量數(shù)據(jù)的高效率存儲(chǔ)和訪問(wèn)的需求、對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的高可擴(kuò)展性和高可用性的需求等．都對(duì)傳統(tǒng)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)帶來(lái)很大的困難。典型的例子是北京奧運(yùn)會(huì)的訂票方案．由于最早實(shí)施的是網(wǎng)站、電話申請(qǐng)。先到先得的原則。在開(kāi)始訂票的當(dāng)天．?dāng)?shù)以百萬(wàn)計(jì)的用戶同時(shí)涌入奧運(yùn)會(huì)官方票務(wù)網(wǎng)站。大量的并發(fā)請(qǐng)求使得該網(wǎng)站在短短幾分鐘內(nèi)死機(jī)．

5、一直到當(dāng)天晚上才恢復(fù)工作。而北京奧組委不得不緊急調(diào)整了預(yù)售方式，改為在規(guī)定時(shí)間內(nèi)申請(qǐng)．之后進(jìn)行搖號(hào)的方式發(fā)售，這才解決了這一問(wèn)題。2 、傳統(tǒng)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)在W e b2 ．O 環(huán)境下存在的問(wèn)題通過(guò)上述例子可以看出。傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)難以適合現(xiàn)在的W e b 2 ．0 環(huán)境下可能出現(xiàn)的眾多并發(fā)讀寫(xiě)請(qǐng)求．特別是超大規(guī)模和高并發(fā)的S N S 類型的W e b 2 ．0 純動(dòng)態(tài)網(wǎng)站更是力不從心。可以看出．傳統(tǒng)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)面臨的挑戰(zhàn)主要有以下幾點(diǎn)f

6、 t l ：( 1 ) 對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)高并發(fā)讀寫(xiě)的需求W e b2 ．0 網(wǎng)站要根據(jù)用戶個(gè)性化信息來(lái)實(shí)時(shí)生成動(dòng)態(tài)頁(yè)面和提供動(dòng)態(tài)信息．無(wú)法使用動(dòng)態(tài)頁(yè)面靜態(tài)化技術(shù)．因此數(shù)據(jù)庫(kù)的并發(fā)負(fù)載非常高．往往要達(dá)到每秒上萬(wàn)次的讀寫(xiě)請(qǐng)求。此時(shí)的磁盤I ，0 根本無(wú)法承受如此之多的讀寫(xiě)請(qǐng)求。( 2 ) 對(duì)海量數(shù)據(jù)的高效率存儲(chǔ)和訪問(wèn)的需求類似F a c e b o o k 、T w i t t e r 和F f i e n d f e e d 這樣的S N S 網(wǎng)

7、站，每天用戶產(chǎn)生海量的用戶動(dòng)態(tài)，以F f i e n d F e e d 為例，一個(gè)月就達(dá)到了2 ．5 億條用戶動(dòng)態(tài)．對(duì)于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)說(shuō)，在一張2 ．5 億條記錄的表里面進(jìn)行S Q L 查詢，效率是極其低下的。再例如大型W e b 網(wǎng)站的用戶登錄系統(tǒng)，如騰訊、盛大。動(dòng)輒數(shù)以億計(jì)的帳號(hào)。關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)也難以應(yīng)付。( 3 ) 對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的高擴(kuò)展性和高可用性的需求在基于W e b 的架構(gòu)中，數(shù)據(jù)庫(kù)是最難進(jìn)行橫向擴(kuò)展的．當(dāng)用戶量和訪問(wèn)量增加時(shí)．?dāng)?shù)據(jù)

8、庫(kù)沒(méi)有辦法像W e b S e r v e r 那樣簡(jiǎn)單的通過(guò)添加更多的硬件和服務(wù)結(jié)點(diǎn)來(lái)擴(kuò)展性能和負(fù)載能力．對(duì)于很多需要2 4 小時(shí)不問(wèn)斷服務(wù)的網(wǎng)站來(lái)說(shuō)．對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的升級(jí)和擴(kuò)展往往需要停機(jī)維護(hù)．3 、N o S Q L 和關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的區(qū)別珥( 1 ) 橫向和縱向擴(kuò)展能力關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)通常部署在一臺(tái)服務(wù)器上，通過(guò)增加處理器、內(nèi)存和硬盤來(lái)升級(jí)。部署在多臺(tái)服務(wù)器上的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)通過(guò)是依賴互相復(fù)制來(lái)保持?jǐn)?shù)據(jù)同步。N o S Q L 數(shù)據(jù)庫(kù)可以

9、部署在單服務(wù)器上．但更多的部署是成云狀分布。在N o S Q L 的模式一文中p 1 ．作者詳細(xì)介紹了N o S Q L 數(shù)據(jù)庫(kù)的部署、數(shù)據(jù)分區(qū)、數(shù)據(jù)復(fù)制等問(wèn)題的解決方案。( 2 ) 列，k e 3 ，／v a l u e 存儲(chǔ)．?dāng)?shù)組( T u p l e s ) 存儲(chǔ)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)通常是由表或視圖里的字段構(gòu)成( 固定的結(jié)構(gòu)．用各種操作相互關(guān)聯(lián)) 。N o S Q L 數(shù)據(jù)庫(kù)通常存儲(chǔ)的是一對(duì)鍵值或數(shù)組( T u p l e s ) ，其結(jié)

10、構(gòu)不周定，只是一個(gè)有順序的數(shù)據(jù)隊(duì)列。( 3 ) 數(shù)據(jù)的內(nèi)存和硬盤使用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)通常是駐留在一個(gè)硬盤內(nèi)或一個(gè)網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)空間里。S O L 查詢或存儲(chǔ)過(guò)程操作會(huì)把數(shù)據(jù)集提取到內(nèi)存空間里。一些( 并不是全部) N o S Q L 數(shù)據(jù)庫(kù)可以直接在硬盤上操作，也可以通過(guò)內(nèi)存來(lái)加快速度。4 、N o S Q L 存在的不足與傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)相比．N o S Q L 非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)在W e b2 ．0 的高并發(fā)實(shí)時(shí)環(huán)境下有著一定的優(yōu)勢(shì)．但也存在著

11、一些問(wèn)題．主要體現(xiàn)在閣：( 1 ) N o S Q L 很難實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的完整性由于在N o S Q L 項(xiàng)目中很難實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的完整性．而在企業(yè)應(yīng)用中數(shù)據(jù)完整性又必不可少。因此，目前的N o S Q L 項(xiàng)目很難以企業(yè)中普及開(kāi)來(lái)。需要注意的是，這一不足在W e b2 ．0 的很多應(yīng)用中并不重要．因?yàn)楹芏郬 e b 實(shí)時(shí)系統(tǒng)并不要求嚴(yán)格的數(shù)據(jù)庫(kù)事務(wù)．對(duì)讀一致性要求很低，有些場(chǎng)合對(duì)寫(xiě)一致性要求也不高。( 2 ) 缺乏強(qiáng)有力的技術(shù)支持到目前為止．N

12、 o S Q L 項(xiàng)目都是開(kāi)源的，他們?nèi)狈?yīng)商技術(shù)人員的正式支持。( 3 ) 開(kāi)源數(shù)據(jù)庫(kù)從出現(xiàn)到被用戶接受需要一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程。( 4 ) 關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)在設(shè)計(jì)時(shí)更能夠體現(xiàn)實(shí)際。5 、N o S O L 的應(yīng)用盡管還存在著一些不足之處．但我們更應(yīng)該看到N o S Q L 在W e b 2 ．0 環(huán)境下的應(yīng)用前景。例如．在我們所設(shè)計(jì)的一個(gè)類似于A C M 競(jìng)賽的在線測(cè)試系統(tǒng)中．如果采用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行存儲(chǔ)．記錄數(shù)等于用戶數(shù)與用戶數(shù)回答題目的

13、乘積，當(dāng)用戶很多的時(shí)候，數(shù)據(jù)的記錄數(shù)會(huì)非常的多，對(duì)系統(tǒng)的性能造成影響。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)我們引入了O m c l e B e r l 【e k yD B ，將B e r k e l e vD B 與M y —s Q L 相結(jié)合。對(duì)于用戶注冊(cè)信息、題目本身的信息等，仍然采用傳統(tǒng)的M y - S Q L 關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)．而對(duì)于注冊(cè)用戶對(duì)于問(wèn)題的解答結(jié)果。則采用B e r I 【e l e yD B 進(jìn)行存儲(chǔ)，從N ( - F 轉(zhuǎn)第4 5 頁(yè))萬(wàn)方數(shù)

14、據(jù)NoSQL非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的發(fā)展及應(yīng)用初探 NoSQL非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的發(fā)展及應(yīng)用初探作者： 黃賢立作者單位： 淮陰師范學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,江蘇,淮安,223300刊名： 福建電腦英文刊名： FUJIAN COMPUTER年，卷(期)： 2010,26(7)參考文獻(xiàn)(4條) 參考文獻(xiàn)(4條)1.范凱 NoSQL教據(jù)庫(kù)綜述 2010(6)2.李莉莎 關(guān)于NOSQL的思考 2010(4)3.Picky Ho NoSQL的模式 2010(