Chaer厦门大学林子雨大数据技术原理与应用第五章NoSQL数据库

厦门大学计算机科学系2015年版

第5章NoSQL数据库

（PPT版本号：2015年6月第1.0版）

《大数据技术原理与应用》/post/bigdata温馨提示：编辑幻灯片母版，可以修改每页PPT的厦大校徽和底部文字提纲5.1NoSQL简介5.2NoSQL兴起的原因5.3NoSQL与关系数据库的比较5.4NoSQL的四大类型5.5NoSQL的三大基石5.6从NoSQL到NewSQL数据库本章小结欢迎访问《大数据技术原理与应用》教材官方网站：/post/bigdata本PPT是如下教材的配套讲义：21世纪高等教育计算机规划教材《大数据技术原理与应用——概念、存储、处理、分析与应用》（2015年6月第1版）厦门大学林子雨编著，人民邮电出版社ISBN:978-7-115-39287-95.1NoSQL简介通常，NoSQL数据库具有以下几个特点：（1）灵活的可扩展性（2）灵活的数据模型（3）与云计算紧密融合5普.程2笔N颜o她S翁Q摘L税兴傻起田的如原吃因1、关狂系驴数朱据乐库填已侵经化无继法恐满辅足W荷e幸b孔2衡.宜0的锈需陈求。主抓要爸表洗现警在般以迎下亦几懒个辅方仰面问：（1）辨无答法闪满搞足鲁海哨量工数钉据视的驳管裁理梁需疾求（2）终无胡法警满留足姿数底据旧高栽并诊发灭的卫需愧求（3）警无渐法好满晶足茂高陡可喷扩宋展让性释和对高狗可有用锣性存的晚需更求2、关努系植数子据号库躁的绝关内键订特版性椒包概括妥完数善瞒的懒事妖务卫机辩制淹和猎高新效服的馅查繁询死机堵制既。蒙但寨是牵，冶关脱系志数录据厌库知引绞以牛为猪傲管的页两住个奥关摸键芒特位性般，馅到荒了W湿e脉b僻2警.樱0时肥代皆却亦成始了踏鸡敌肋阿，违主傻要滋表溪现病在钞以浮下炸几盟个涌方群面碧：（1）W傅e野b惜2伙.渡0网透站父系锡统哗通毁常踏不吴要省求会严俩格史的钳数晶据奏库个事钢务（2）W陷e视b饭2衬.仙0并垄不嗽要驶求府严呜格篇的匙读累写骡实真时扣性（3）W救e皆b掩2丹.怜0通活常智不渐包絮含夺大锻量贼复介杂眉的S逼Q辫L查疤询5杨.坐3纽奉N请o新S题Q闻L庭与传关职系季数厘据今库镇的踏比墓较比较标准RDBMSNoSQL备注数据库原理完全支持部分支持RDBMS有关系代数理论作为基础NoSQL没有统一的理论基础数据规模大超大RDBMS很难实现横向扩展，纵向扩展的空间也比较有限，性能会随着数据规模的增大而降低NoSQL可以很容易通过添加更多设备来支持更大规模的数据数据库模式固定灵活RDBMS需要定义数据库模式，严格遵守数据定义和相关约束条件NoSQL不存在数据库模式，可以自由灵活定义并存储各种不同类型的数据查询效率快可以实现高效的简单查询，但是不具备高度结构化查询等特性，复杂查询的性能不尽人意RDBMS借助于索引机制可以实现快速查询（包括记录查询和范围查询）NoSQL没有索引，虽然NoSQL可以使用MapReduce来加速查询，但是，在复杂查询方面的性能仍然不如RDBMS表华5应-士1即N察o前S描Q肉L朗和饲关熔系拿数朽据迷库师的拴简好单片比外较5剥.剂3津N各o辈S泼Q怠L新与抽关音系日数库据碗库按的舍比滴较比较标准RDBMSNoSQL备注一致性强一致性弱一致性RDBMS严格遵守事务ACID模型，可以保证事务强一致性NoSQL放松对事务ACID四性的要求，而是遵守BASE模型，只能保证最终一致性数据完整性容易实现很难实现任何一个RDBMS都可以很容易实现数据完整性，比如通过主键或者非空约束来实现实体完整性，通过主键、外键来实现参照完整性，通过约束或者触发器来实现用户自定义完整性但是，在NoSQL数据库却无法实现扩展性一般好RDBMS很难实现横向扩展，纵向扩展的空间也比较有限NoSQL在设计之初就充分考虑了横向扩展的需求，可以很容易通过添加廉价设备实现扩展可用性好很好RDBMS在任何时候都以保证数据一致性为优先目标，其次才是优化系统性能，随着数据规模的增大，RDBMS为了保证严格的一致性，只能提供相对较弱的可用性NoSQL任何时候都能提供较高的可用性表乏5凶-彩1税N显o秆S循Q炉L谨和冶关尤系肚数霜据限库磁的姨简燃单泼比艘较蛙（转续杆）5游.润3壮N阶o陕S畏Q傲L胳与澡关丹系编数漏据厦库绪的役比嚷较比较标准RDBMSNoSQL备注标准化是否RDBMS已经标准化（SQL）NoSQL还没有行业标准，不同的NoSQL数据库都有自己的查询语言，很难规范应用程序接口技术支持高低RDBMS经过几十年的发展，已经非常成熟，Oracle等大型厂商都可以提供很好的技术支持NoSQL在技术支持方面仍然处于起步阶段，还不成熟，缺乏有力的技术支持可维护性复杂复杂RDBMS需要专门的数据库管理员(DBA)维护NoSQL数据库虽然没有DBMS复杂，也难以维护表仗5猎-旁1蓬N己o渴S遭Q醒L废和霞关厅系搂数包据意库泼的肃简第单牢比立较竞（速续振）5摘.邮4庆N眯o奇S音Q疤L直的脱四两大常类蝴型N金o扶S仔Q课L数顺据浩库绒虽蜜然霞数优量稍众依多殃，颗但么是糊，蛛归悠结衬起吗来食，暑典误型问的N袭o并S辞Q拢L数酒据蒸库妖通耳常携包兼括贩键危值蒸数馋据井库旱、绢列吧族更数猪据浴库赢、奏文粘档派数破据察库潜和使图施形灭数询据叉库5舌.瓶4洗N孝o财S蒙Q合L堡的航四寄大索类穴型N谎o过S弦Q府L数惠据纯库茅虽极然栏数页量壤众奏多芦，勤但臣是皱，太归仇结半起惯来仇，恩典世型星的N骑o岩S朽Q渗L数阁据费库饥通邻常君包交括认键姥值态数组据笨库概、妙列匆族性数泪据散库即、厕文畅档零数趟据诵库辟和辨图弯形攻数忠据怪库5厅.陶4揪.裙1到键火值翻数尖据过库相关产品Redis、Riak、SimpleDB、Chordless、Scalaris、Memcached数据模型键/值对典型应用内容缓存，比如会话、配置文件、参数、购物车等优点扩展性好，灵活性好，大量写操作时性能高缺点无法存储结构化信息，条件查询效率较低使用者百度云数据库（Redis）、GitHub（Riak）、BestBuy（Riak）、Twitter（Redis和Memcached）、StackOverFlow（Redis）、Instagram（Redis）、Youtube（Memcached）、Wikipedia（Memcached）5疾.侍4尖.砍2股列迹族蚊数快据零库相关产品BigTable、HBase、Cassandra、HadoopDB、GreenPlum、PNUTS数据模型列族典型应用分布式数据存储与管理优点查找速度快，可扩展性强，容易进行分布式扩展，复杂性低缺点功能较少，大都不支持强事务一致性使用者Ebay（Cassandra）、Instagram（Cassandra）、NASA（Cassandra）、Twitter（CassandraandHBase）、Facebook（HBase）、Yahoo!（HBase）5设.样4钩.侄3哈文坛档倦数是据叼库相关产品CouchDB、MongoDB、Terrastore、ThruDB、RavenDB、SisoDB、RaptorDB、CloudKit、Perservere、Jackrabbit数据模型版本化的文档典型应用存储、索引并管理面向文档的数据或者类似的半结构化数据优点性能好，灵活性高，复杂性低，数据结构灵活缺点缺乏统一的查询语法使用者百度云数据库（MongoDB）、SAP（MongoDB）、Codecademy（MongoDB）、Foursquare（MongoDB）、NBCNews（RavenDB）5泳.击4深.劈燕4艳图秃形仍数锅据遗库相关产品Neo4J、OrientDB、InfoGrid、InfiniteGraph、GraphDB数据模型图结构典型应用应用于大量复杂、互连接、低结构化的图结构场合，比如社交网络、推荐系统等优点灵活性高，支持复杂的图形算法，可用于构建复杂的关系图谱缺点复杂性高，只能支持一定的数据规模使用者Adobe（Neo4J）、Cisco（Neo4J）、T-Mobile（Neo4J）5挂.粒5没N嘴o绝S羞Q链L疾的妨三课大排基叶石NoSQLCAPBASE最终一致性5敢.水5浪.肌1竭C纸A杠P所寒谓农的C哲A希P指叠的侧是孤：C（C踢o据n陵s液i雀s已t剂e锻n到c趴y）引：一父致命性樱，掏是惊指伴任旦何酸一兆个岁读教操雄作铅总择是齿能镜够衣读书到钩之数前携完眼成患的联写悬操殃作坚的粉结座果瞒，患也专就旁是租在圆分厨布墨式葬环坛境起中茅，统多笛点逼的便数讽据眠是充一啦致炒的伴；A愿:（A锤v蚂a城i族l栋a垫b李i哭l僚i侍t宰y）腰：可皆用味性罢，概是寸指盛快舌速伯获佩取眉数跃据仓，概可多以垫在颤确乓定帜的救时妇间据内胸返抓回汇操觉作举结东果雨；P（T弹o维l恩e追r矛a悼n须c映e昏o卸f跪N酱e膊t旧w珠o穿r惊k纤P免a踢r购t灭i成t临i辞o桂n）灰：分喂区渔容喷忍您性钞，让是贯指志当天出关现抱网构络夹分仰区偿的熟情阁况户时婆（身即迫系差统松中眯的挖一群部焰分嘴节摧点烦无坐法归和够其毒他名节丈点圾进卧行周通甩信蚂）宏，光分秧离可的驾系诵统残也定能浙够丸正搭常锐运毛行耳。5谨.滤5氏.廊1视C膨A慕PC阶A贸P理岛论壤告谨诉损我锅们速，蔽一寺个膏分水布这式属系谨统柿不受可恐能覆同累时县满抵足拜一膏致泛性宾、瓶可劝用累性己和币分烈区蝇容刃忍概性虹这纠三包个均需吴求纹，免最榜多拳只危能壶同淡时膛满穷足忆其狭中判两砍个兰，伐正暂所鞋谓卧“患鱼旷和僚熊深掌跟不滥可且兼雨得辽”位。5序.湿5话.老1陶C接A详P（a）蛋初源始怒状灭态一胜个粗牺凭牲别一泥致搭性不来责换未取顷可债用熊性跑的增实诉例5求.锁5苹.梢1姻C漆A再P（b）亚正修常里执席行雷过药程一菜个拉牺株牲遵一骡致喂性手来跟换堵取薄可祝用富性阅的绞实决例5梢.形5随.字1哈C束A肺P(贫c工)更萍新身传渠播辜失法败蓄时嚷的欢执疤行峰过监程一绍个佩牺搬牲柴一知致益性歉来院换毒取辞可顽用陆性补的料实样例5每.雪5逐.讲1酸C膨A就P当中处叙理C改A响P的豆问达题巾时康，窑可亿以恼有岗几隔个诞明母显管的答选乓择守：C污A：殿也企就崇是斥强贱调坡一腰致刮性伴（C）贿和脚可怠用旧性务（A）肤，及放版弃赌分尖区旷容墨忍峰性徒（P）刃，刮最砌简浆单级的泄做倒法柴是昌把寄所辣有鼓与岗事蜻务客相赔关爸的表内辉容慰都将放惜到内同肠一企台建机眼器惧上逐。自很决显腐然责，胳这速种每做危法辅会赌严觉重龟影全响充系昏统泼的包可唤扩轮展他性秩。蛮传纷统学的嘱关筛系岔数林据迅库皆（M飞y购S润Q拼L、S呢Q外L肯S俯e医r旁v游e忆r和P筹o简s百t瓣g尚r厅e谊S浆Q托L）宽，尚都房诚采娘用贴了婶这秧种夹设厉计待原径则屠，鞋因弊此俊，富扩召展咸性界都锐比判较袋差C近P：密也它就凯是饲强签调棒一间致窝性滋（C）穷和陷分酱区浸容腰忍洪性像（P）泳，迷放氧弃乌可穿用忍性踪蝶（A）烤，计当寻出篮现诉网献络杨分母区影的告情串况制时愿，惰受完影掩响温的厚服岩务凝需镰要触等价待压数吊据曲一校致沙，券因医此友在湖等酬待街期炕间卸就边无糕法材对俊外柿提帮供进服句务A申P：挖也慈就梢是激强送调敞可酿用明性任（A）恋和么分愧区羽容孙忍载性密（P）具，闻放应弃百一舒致辟性搁（C）怀，快允远许挖系催统江返目回极不趟一烂致隔的陵数究据5卫.在5淘.裤1活C聋A抬P图闯5肆-逢5观不翼同沸产滥品重在押C司A冠P维理酱论鹅下强的道不突同袄设董计腥原丢则5狐.云5兴.建2子B胃A挺S允E说携起B趣A泳S料E（Ba泊s塘i考c驰a同l蛮l染yAv邮a助i虚l案b采l粮e贪,So愤f叹t价-汁s取t每a贩t母e茫,Ev施e战n晚t牵u辞a渗l鲁c译o盗n忘s兼i周s粉t承e市n丛c亩y）征，乏不抬得礼不吓谈哭到A醉C雕I朵D。继一痛个纠数制据棒库逃事扬务湾具恰有A比C渗I拦D四隙性拥：A（A本t厉o里m就i叹c借i柿t忙y）歇：葡原指子劳性挪，粮是虎指状事零务遗必燥须骑是倾原昌子红工贿作科单追元播，资对响于扣其庙数诵据拉修虽改刚，匀要束么材全唱都济执索行禾，迅要灾么景全鸭都病不您执议行C（C钻o著n霸s狠i暴s池t鹅e底n闻c斧y）姜：盘一下致塞性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