一、關(guān)系型數(shù)據(jù)庫

1、概念

關(guān)系型數(shù)據(jù)庫：是指采用了關(guān)系模型來組織數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫，是目前各類數(shù)據(jù)庫中使用最為廣泛的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。簡單的說，關(guān)系模型指的就是二維表格模型，一個關(guān)系型數(shù)據(jù)庫就是由二維表及其之間的聯(lián)系所組成的一個數(shù)據(jù)組織?，F(xiàn)在使用的主流數(shù)據(jù)庫都是關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，比如SQL Server、Mysql、Oracle、DB2、Sybase等。
關(guān)系模型中常用的概念：
關(guān)系：可以理解為一張二維表，每個關(guān)系都具有一個關(guān)系名，就是通常說的表名。
元組：可以理解為二維表中的一行，在數(shù)據(jù)庫中經(jīng)常被稱為記錄。
屬性：可以理解為二維表中的一列，在數(shù)據(jù)庫中經(jīng)常被稱為字段。
域： 屬性的取值范圍，也就是數(shù)據(jù)庫中某一列的取值限制。
關(guān)鍵字：一組可以唯一標識元組的屬性，數(shù)據(jù)庫中常稱為主鍵，由一個或多個列組成。
關(guān)系模式：指對關(guān)系的描述。其格式為：關(guān)系名(屬性1、屬性2......屬性N)，在數(shù)據(jù)庫中稱為表結(jié)構(gòu)。

2、關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的特點

關(guān)系數(shù)據(jù)庫是支持關(guān)系模型的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。而關(guān)系模型是由二維表來表示實體和實體間聯(lián)系的模型。使用二維表存儲數(shù)據(jù)，對使用者來說很直觀，更容易理解。使用關(guān)系數(shù)據(jù)庫的優(yōu)勢主要表現(xiàn)在以下幾個特性：
(1)操作方便性。通過開發(fā)應用程序和數(shù)據(jù)庫連接，用戶能方便的對數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)進行操作，特別對沒有數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)的人，也可以通過數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，直接在數(shù)據(jù)庫中操作。
(2)易于維護性。關(guān)系數(shù)據(jù)庫在完整性約束中提供了實體完整性、參照完整性和用戶定義的完整性，通過完整性約束可以大大降低數(shù)據(jù)存儲的冗余及數(shù)據(jù)不一致的概率。
(3)訪問數(shù)據(jù)的靈活性。關(guān)系數(shù)據(jù)庫中提供了諸如視圖、存儲過程、觸發(fā)器、索引等對象，使數(shù)據(jù)的訪問更加靈活。

3、關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的瓶頸

(1)對數(shù)據(jù)庫高并發(fā)讀寫的需求
Web2.0網(wǎng)站要根據(jù)用戶個性化信息來實時生成動態(tài)頁面和提供動態(tài)信息，無法使用動態(tài)頁面靜態(tài)化技術(shù)，因此數(shù)據(jù)庫的并發(fā)負載非常高，往往要達到每秒上萬次的讀寫請求，此時，服務器上的磁盤根本無法承受如此之多的讀寫請求。
(2)對海量數(shù)據(jù)的高效率存儲和訪問的需求
對于大型的社交網(wǎng)站，每天用戶產(chǎn)生海量的用戶動態(tài)，隨著用戶的不斷增減，一個數(shù)據(jù)表中的記錄可能有幾億條，對于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫來說，在一個有上億條記錄的表里面進行SQL查詢，效率是及其低下的。
(3)高擴展性和可用性
在基于web的結(jié)構(gòu)當中，數(shù)據(jù)庫是最難進行橫向擴展的，當一個應用系統(tǒng)的用戶量和訪問量與日俱增的時候，數(shù)據(jù)庫沒有辦法像web server那樣簡單的通過添加更多的硬件和服務節(jié)點來擴展性能和負載能力。

4、關(guān)系型數(shù)據(jù)遵循ACID原則

事務在英文中是transaction，和現(xiàn)實世界中的交易很類似，它有如下四個特性：

1、A (Atomicity) 原子性

原子性很容易理解，也就是說事務里的所有操作要么全部做完，要么都不做，事務成功的條件是事務里的所有操作都成功，只要有一個操作失敗，整個事務就失敗，需要回滾。比如銀行轉(zhuǎn)賬，從A賬戶轉(zhuǎn)100元至B賬戶，分為兩個步驟：1）從A賬戶取100元；2）存入100元至B賬戶。這兩步要么一起完成，要么一起不完成，如果只完成第一步，第二步失敗，錢會莫名其妙少了100元。

2、C (Consistency) 一致性

一致性也比較容易理解，也就是說數(shù)據(jù)庫要一直處于一致的狀態(tài)，事務的運行不會改變數(shù)據(jù)庫原本的一致性約束。例如現(xiàn)有完整性約束a+b=10，如果一個事務改變了a，那么必須得改變b，使得事務結(jié)束后依然滿足a+b=10，否則事務失敗。

3、I (Isolation) 獨立性

所謂的獨立性是指并發(fā)的事務之間不會互相影響，如果一個事務要訪問的數(shù)據(jù)正在被另外一個事務修改，只要另外一個事務未提交，它所訪問的數(shù)據(jù)就不受未提交事務的影響。比如現(xiàn)有有個交易是從A賬戶轉(zhuǎn)100元至B賬戶，在這個交易還未完成的情況下，如果此時B查詢自己的賬戶，是看不到新增加的100元的。

4、D (Durability) 持久性

持久性是指一旦事務提交后，它所做的修改將會永久的保存在數(shù)據(jù)庫上，即使出現(xiàn)宕機也不會丟失。

二、NoSQL數(shù)據(jù)庫

NoSQL是用于指代那些非關(guān)系型的、分布式的、且一般不保證遵循ACID原則的非關(guān)系型的數(shù)據(jù)庫。NoSQL有時也稱作Not Only SQL的縮寫，是對不同于傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的統(tǒng)稱。NoSQL用于超大規(guī)模數(shù)據(jù)的存儲。（例如谷歌或Facebook每天為他們的用戶收集萬億比特的數(shù)據(jù)）。這些類型的數(shù)據(jù)存儲不需要固定的模式，無需多余操作就可以橫向擴展。非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫提出了另外一種概念，例如：以鍵值對的方式進行存儲，且結(jié)構(gòu)不固定，每一個元組可以有不一樣的字段，每個元組可以根據(jù)需要增加一些自己的鍵值對，這樣就不會局限于固定的結(jié)構(gòu)，可以減少一些時間和空間的開銷。使用這種方式，用戶可以根據(jù)需要去添加自己需要的字段。但非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫由于很少的約束，他也不能夠提供像SQL所提供的where這種對于字段屬性值情況的查詢。并且難以體現(xiàn)設計的完整性。它只適合存儲一些較為簡單的數(shù)據(jù)，對于需要進行較復雜查詢的數(shù)據(jù)，SQL數(shù)據(jù)庫顯的更為合適。

1、分布式系統(tǒng)

分布式系統(tǒng)（distributed system）由多臺計算機和通信的軟件組件通過計算機網(wǎng)絡連接（本地網(wǎng)絡或廣域網(wǎng)）組成。

分布式系統(tǒng)是建立在網(wǎng)絡之上的軟件系統(tǒng)。正是因為軟件的特性，所以分布式系統(tǒng)具有高度的內(nèi)聚性和透明性。

因此，網(wǎng)絡和分布式系統(tǒng)之間的區(qū)別更多的在于高層軟件（特別是操作系統(tǒng)），而不是硬件。

分布式系統(tǒng)可以應用在在不同的平臺上如：Pc、工作站、局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)上等。

2、分布式計算的優(yōu)點

可靠性（容錯） ：

分布式計算系統(tǒng)中的一個重要的優(yōu)點是可靠性。一臺服務器的系統(tǒng)崩潰并不影響到其余的服務器。

可擴展性：

在分布式計算系統(tǒng)可以根據(jù)需要增加更多的機器。

資源共享：

共享數(shù)據(jù)是必不可少的應用，如銀行，預訂系統(tǒng)。

靈活性：

由于該系統(tǒng)是非常靈活的，它很容易安裝，實施和調(diào)試新的服務。

更快的速度：

分布式計算系統(tǒng)可以有多臺計算機的計算能力，使得它比其他系統(tǒng)有更快的處理速度。

開放系統(tǒng)：

由于它是開放的系統(tǒng)，本地或者遠程都可以訪問到該服務。

更高的性能：

相較于集中式計算機網(wǎng)絡集群可以提供更高的性能（及更好的性價比）。

3、分布式計算的缺點

故障排除：

故障排除和診斷問題。

軟件：

更少的軟件支持是分布式計算系統(tǒng)的主要缺點。

網(wǎng)絡：

網(wǎng)絡基礎(chǔ)設施的問題，包括：傳輸問題，高負載，信息丟失等。

安全性：

開發(fā)系統(tǒng)的特性讓分布式計算系統(tǒng)存在著數(shù)據(jù)的安全性和共享的風險等問題。

4、關(guān)系型數(shù)據(jù)庫和非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的比較

4.1、關(guān)系型數(shù)據(jù)庫

- 高度組織化結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)
- 結(jié)構(gòu)化查詢語言（SQL） (SQL)
- 數(shù)據(jù)和關(guān)系都存儲在單獨的表中。
- 數(shù)據(jù)操縱語言，數(shù)據(jù)定義語言
- 嚴格的一致性
- 基礎(chǔ)事務

4.2、NoSQL

- 代表著不僅僅是SQL
- 沒有聲明性查詢語言
- 沒有預定義的模式
-鍵 - 值對存儲，列存儲，文檔存儲，圖形數(shù)據(jù)庫
- 最終一致性，而非ACID屬性
- 非結(jié)構(gòu)化和不可預知的數(shù)據(jù)
- CAP定理
- 高性能，高可用性和可伸縮性

關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的最大特點就是事務的一致性：傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫讀寫操作都是事務的，具有ACID的特點，這個特性使得關(guān)系型數(shù)據(jù)庫可以用于幾乎所有對一致性有要求的系統(tǒng)中，如典型的銀行系統(tǒng)。
但是，在網(wǎng)頁應用中，尤其是SNS應用中，一致性卻不是顯得那么重要，用戶A看到的內(nèi)容和用戶B看到同一用戶C內(nèi)容更新不一致是可以容忍的，或者說，兩個人看到同一好友的數(shù)據(jù)更新的時間差那么幾秒是可以容忍的，因此，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的最大特點在這里已經(jīng)無用武之地，起碼不是那么重要了。
相反地，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫為了維護一致性所付出的巨大代價就是其讀寫性能比較差，而像微博、facebook這類SNS的應用，對并發(fā)讀寫能力要求極高，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫已經(jīng)無法應付(在讀方面，傳統(tǒng)上為了克服關(guān)系型數(shù)據(jù)庫缺陷，提高性能，都是增加一級memcache來靜態(tài)化網(wǎng)頁，而在SNS中，變化太快，memchache已經(jīng)無能為力了)，因此，必須用新的一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲來代替關(guān)系數(shù)據(jù)庫。
關(guān)系數(shù)據(jù)庫的另一個特點就是其具有固定的表結(jié)構(gòu)，因此，其擴展性極差，而在SNS中，系統(tǒng)的升級，功能的增加，往往意味著數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)巨大變動，這一點關(guān)系型數(shù)據(jù)庫也難以應付，需要新的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲。
于是，非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫應運而生，由于不可能用一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化存儲應付所有的新的需求，因此，非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫嚴格上不是一種數(shù)據(jù)庫，應該是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化存儲方法的集合。
必須強調(diào)的是，數(shù)據(jù)的持久存儲，尤其是海量數(shù)據(jù)的持久存儲，還是需要使用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的。

5、NoSQL的優(yōu)點/缺點

優(yōu)點:

• - 高可擴展性
• - 分布式計算
• - 低成本
• - 架構(gòu)的靈活性，半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)
• - 沒有復雜的關(guān)系

缺點:

• - 沒有標準化
• - 有限的查詢功能（到目前為止）
• - 最終一致是不直觀的程序

到此這篇關(guān)于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫和非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫概述與優(yōu)缺點對比的文章就介紹到這了。希望對大家的學習有所幫助，也希望大家多多支持本站。

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