Большинство баз данных классифицируются как реляционные или нереляционные. Нереляционные базы данных также известны как «NoSQL», что означает не только SQL, и ключевое различие между ними заключается в том, как они хранят информацию. Нереляционная база данных хранит данные в нетабличном формате и более универсальна, чем типичная структура реляционной базы данных, основанная на SQL. Он не соответствует типичной реляционной модели, предоставляемой системами управления реляционными базами данных. Здесь вы поймете, как работает нереляционная база данных с примерами, а также с различными типами.
Что такое нереляционная база данных?
Нереляционные базы данных (также известные как базы данных NoSQL) отличаются от стандартных реляционных баз данных тем, что их данные хранятся в нетабличном формате. Документ может быть достаточно подробным, а также включать в себя множество различных типов информации в различных форматах. Нереляционные базы данных гораздо более гибкие, чем реляционные базы данных, благодаря их способности одновременно принимать и систематизировать множество типов информации.
Нереляционные базы данных часто используются для организации больших объемов сложных и разнообразных данных. Например, в большом магазине может быть база данных, в которой у каждого покупателя есть собственный документ со всей его информацией, от имени и адреса до истории заказов и информации о кредитной карте. Несмотря на разные форматы, всю эту информацию можно сохранить в одном документе.
Нереляционные базы данных часто работают быстрее, поскольку запросу не нужно просматривать несколько таблиц, чтобы получить ответ, как это часто делают реляционные базы данных. Таким образом, нереляционные базы данных подходят для хранения быстро меняющихся данных или для приложений, обрабатывающих широкий спектр типов данных. Их можно использовать для поддержки быстро развивающихся приложений, которым требуется динамическая база данных, которая может быстро изменяться и вмещать огромные объемы сложных неструктурированных данных.
Приступая к проекту, оцените различия между реляционной и нереляционной базой данных, чтобы получить более полное представление о наилучшем решении для проекта. Вы также можете подумать о разных приложениях для обоих и о том, когда вы выберете одно вместо другого.
Типы нереляционных баз данных
Термин «нереляционная база данных» на самом деле относится к четырем различным типам баз данных. Четыре типа следующие:
№1. База данных графов
Каждая часть данных хранится как узел, и отношения между узлами, известные как ребра, не менее важны. Базы данных графов особенно подходят для оценки огромного объема, казалось бы, несвязанных точек данных и обнаружения связей между этими точками. Некоторые приложения включают в себя финансовые фирмы, которым необходимо выявлять мошенничество, медицинских работников, которым необходимо лучше понимать прогрессирование болезни, и, конечно же, социальные сети, которым необходимо управлять взаимодействием с пользователем.
№ 2. Хранилище ключевых значений
Каждый элемент данных имеет отдельный ключ, соответствующий некоторому значению. Структура этой базы данных концептуально очень похожа на объект Javascript или словарь Python. Базы данных типа «ключ-значение» часто работают довольно быстро; мы используем их для хранения данных, которые, вероятно, будут весьма разнообразными и лишенными какой-либо схемы. Поскольку базы данных «ключ-значение» имеют такую низкую задержку, они идеально подходят для кэширования, создания очередей сообщений и управления профилями пользователей, не говоря уже о некоторых приложениях. К популярным базам данных типа «ключ-значение» относятся Redis и Amazon DynamoDB.
№3. Магазин, ориентированный на документы
Базы данных документов, вероятно, являются наиболее универсальными из этих четырех. Каждая часть данных сохраняется в виде документа, обычно в формате JSON, с ключами, доступными для запроса. Каждый документ может иметь уникальную форму. Кроме того, каждый документ может иметь четкую структуру, а также есть возможность формировать коллекции документов. Эти коллекции могут быть структурированы иерархически, что позволяет выполнять реляционные запросы без ущерба для гибкости.
Базы данных документов используются в различных контекстах, включая интернет-магазины, игры и управление контентом. Документо-ориентированные базы данных, такие как MongoDB и Amazon DynamoDB, являются хорошо известными примерами. Поскольку Amazon DynamoDB является гибридной базой данных, она классифицируется и как база данных с ключом и значением, и как база данных, ориентированная на документы.
№ 4. База данных с широкими столбцами
Каждая точка данных сохраняется в виде таблицы. Реляционные базы данных больше всего похожи на базы данных с широкими столбцами. Однако данные могут быть неструктурированными и не должны следовать строгой схеме. Базы данных с широкими столбцами представляют собой нечто среднее между парой «ключ-значение» и реляционной базой данных. Каждому элементу данных назначается уникальный ключ, соответствующий набору типов столбцов, которые могут отличаться от строки к строке.
Когда имеется большое количество точек данных с различными типами столбцов, обычно используется эта форма базы данных. Записи с устройства IoT, например, будут содержать частые записи, но потенциально различные типы данных. Cassandra и HBase — известные альтернативы базам данных с широкими столбцами.
Преимущества использования нереляционной базы данных
Современные приложения собирают и хранят огромные объемы все более сложных клиентских и пользовательских данных. Безусловно, ценность этих данных для предприятий заключается в их аналитическом потенциале. Использование нереляционной базы данных может выявить закономерности и ценность даже в огромных объемах разрозненных данных.
Нереляционные базы данных имеют различные преимущества, в том числе:
№1. Организация массивных наборов данных
Нереляционные базы данных в эпоху больших данных могут не только хранить огромные объемы информации, но и с легкостью запрашивать большие наборы данных. Нереляционные базы данных имеют значительные преимущества с точки зрения масштабируемости и скорости.
№ 2. Адаптируемое расширение базы данных
Данные не фиксируются. По мере сбора большего количества данных нереляционная база данных может поглощать эти новые точки данных, обогащая существующую базу данных новыми уровнями детализации, даже если они не соответствуют типам данных ранее существовавших данных.
№3. Несколько структур данных
Данные, собираемые сегодня от пользователей, принимают различные формы: от чисел и строк до фото- и видеоматериалов и истории сообщений. База данных должна быть способна хранить эти различные информационные форматы, понимать их отношения и выполнять подробные запросы. Нереляционные базы данных могут объединять в одном документе информацию разных типов независимо от формата, в котором она хранится.
№ 4. Подходит для облака
Нереляционная база данных может быть очень большой. А поскольку в некоторых ситуациях они могут развиваться экспоненциально, им требуется среда размещения, которая может расти и расширяться вместе с ними. Благодаря присущей ему масштабируемости облако является подходящим домом для нереляционных баз данных.
В чем разница между реляционной базой данных и нереляционной базой данных?
Чтобы лучше понять, что такое нереляционная база данных, сначала определите реляционную базу данных. Реляционные базы данных — это тип хранилища данных, который требует, чтобы каждый элемент данных был организован определенным образом (обычно с использованием таблиц, как в нашей гипотетической таблице мороженого выше). Каждая часть данных аналогична строке в электронной таблице, где мы заранее определяем типы столбцов и нормализуем данные, так что каждая строка имеет либо запись, либо нулевое значение для каждого столбца.
Для каждого типа данных в реляционной базе данных требуется своя таблица. Например, в гостинице будет один стол для гостей, а другой — для бронирования. Каждая запись в таблице guest будет содержать идентичный набор свойств, таких как guest_ID, имя и адрес. При этом каждая запись бронирования в таблице будет иметь атрибуты ID, stay_date и guest_id.
Стоит отметить, что конечное свойство таблицы bookings (guest_id) на самом деле является ссылкой на строку в базе данных guest. Этот тип связи между данными в нескольких таблицах — это то, как мы можем соединить разные типы данных. SQL (язык структурированных запросов) работает в реляционных базах данных благодаря этим типам отношений, а также негибкой архитектуре таблиц.
Если бы отель хотел узнать обо всех бронированиях конкретного посетителя, для поиска потребовался бы доступ к обеим таблицам. С другой стороны, нереляционная база данных может содержать все данные, относящиеся к гостю (включая бронирование), в одной записи, что во многих случаях ускоряет поиск.
Когда использовать нереляционную базу данных
Если вашим системам требуется что-либо из следующего, вам следует рассмотреть нереляционную базу данных:
№1. Простота
Реляционные базы данных представляют собой набор строк и таблиц, которые должны быть собраны для обслуживания запроса. Необходимость собирать таблицы из отдельных узлов добавляет новый уровень сложности в кластер распределенных данных. Это увеличивает задержку, снижает производительность и усложняет систему.
Нереляционные базы данных содержат всю необходимую информацию в одном документе со ссылками на определенные фрагменты информации. Это устраняет уровень сложности, а также значительное количество задержек и пропускной способности, что упрощает распределение данных.
№ 2. Доступность и масштабируемость
Возможность добавлять и удалять узлы по запросу — одно из преимуществ распределенной сети передачи данных. Это делается автоматически на облачных платформах. Когда вам понадобится больше, система создаст новый узел, реплицирует на него данные, и у вас будет дополнительный кассовый аппарат для размещения ваших расширяющихся линий.
При этом ваши данные должны быть в рабочем состоянии 99.999% времени. С аварийным переключением назначения вы можете немедленно запустить запасной узел в случае сбоя одного из них, сохраняя при этом постоянное количество точек обслуживания. Это гарантирует производительность, позволяя вам работать 24 часа в сутки, и делает потребителя очень счастливым.
№3. Производительность циклов быстрого выпуска
Структура базы данных может стать одним из самых серьезных препятствий для вашего следующего релиза. Вы должны настроить его в начале вашего проекта, когда вы меньше всего знаете о его требованиях. Изменение фундамента ваших данных требует столько же времени и усилий, сколько и изменение фундамента здания. Это может остановить ваш будущий проект.
Бессхемная модель данных обеспечивает наибольшую гибкость. Вы можете сразу же начать использовать свою базу данных и гораздо быстрее переходить к следующей версии.
№ 4. Динамическая архитектура приложений
Нереляционные базы данных обеспечивают бесшовную поддержку документов, ключевых значений, счетчиков, временных рядов, графиков и других моделей. Это позволяет собирать данные любым удобным для вас способом. Вы можете использовать документ для размещения заказов, график для рекомендаций продуктов или контента и временной ряд для сбора данных IoT. Эта адаптируемость идеальна для разработки микросервисов или просто для адаптации вашего приложения к его требованиям к данным.
№ 5. Согласованность данных ACID
Особенностью реляционных баз данных Marquis являются полностью транзакционные гарантии. Как вы можете использовать то, что могут предложить нереляционные базы данных, если вы не можете доверять данным? Компрометированные данные могут сбросить все агрегаты, в результате чего метрики, на которые вы полагаетесь, будут неверными, а суждения, которые вы делаете на основе этой информации, будут опасными.
Нереляционные базы данных ACID обеспечивают все, кроме кухонной раковины. ..и это тоже! Цель состоит в том, чтобы использование ACID не отвлекало от вашей работы. На это способны только самые элитные нереляционные базы данных.
Является ли SQL нереляционной базой данных?
Нет, SQL не является нереляционной базой данных.
Является ли MYSQL нереляционной базой данных?
Нет, MySQL — это система управления реляционными базами данных на основе SQL.
Является ли MongoDB нереляционной базой данных?
Да, MongoDB — это нереляционная база данных документов, которая может хранить данные в формате JSON.
Должен ли я использовать NoSQL или SQL?
Базы данных SQL лучше всего подходят для структурированных данных, тогда как базы данных NoSQL могут обрабатывать структурированные, частично структурированные и неструктурированные данные. В результате в базах данных NoSQL отсутствует предопределенная схема, и вместо этого используются более гибкие структуры для размещения своих типов данных.
В заключение,
Один элемент хранимых данных в нереляционной базе данных может иметь поля или атрибуты, отличные от данных рядом с ним в той же базе данных. Если вы представите электронную таблицу со вкусом мороженого, вы знаете, что каждая строка будет выглядеть примерно одинаково. Там будут столбцы для названия вкуса мороженого, бренда, ингредиентов и так далее. Каждая строка в электронной таблице будет содержать значение для одного из этих столбцов.
Нереляционная база данных не обязана принимать эту форму. Одна запись о вкусе мороженого может включать информацию о его отмеченном наградами рецепте, другая может включать список знаменитостей, которые сказали, что этот вкус является их любимым, а третья может включать примечания о дегустации. Короче говоря, хранение данных в нереляционной базе данных дает гораздо больше свободы.
Статьи по теме
- Что такое системы управления реляционными базами данных
- 27 лучших программ для систем управления базами данных (СУБД) в 2023 году
- ТОП-10 КОМПАНИЙ ПО УПРАВЛЕНИЮ БАЗОЙ ДАННЫХ
- Прогнозирование денежных потоков: значение, методы, инструменты, модели (+ подробные шаблоны)
Рекомендации
