Что такое NoSQL? (Определение, типы, использование и преимущества)

26 августа 2021 г.

Решения для управления базами данных предлагают пользователям гибкие способы хранения данных, выявления взаимосвязей и расширения операций. Для профессионалов в области программирования и технологий способ хранения данных может зависеть от их бизнес-потребностей, типов данных, которые они используют, и их уникальных требований к доступу. Базы данных NoSQL могут быть мощным решением для компаний, которые переросли возможности моделирования реляционных баз данных. В этой статье мы объясним, что такое база данных NoSQL, перечислим ее распространенные типы, опишем наиболее распространенные способы использования приложений NoSQL и предложим некоторые преимущества управления данными с помощью этих систем.

Что такое база данных NoSQL?

В компьютерном программировании база данных NoSQL представляет собой систему управления хранилищем, которую технические специалисты используют для управления, хранения, организации, запроса и понимания своих данных. NoSQL не является реляционной базой данных, а это означает, что она имеет нелинейную структуру и не может запрашиваться с помощью SQL, распространенного языка запросов программирования. Базы данных NoSQL, которые в основном используются крупными компаниями, могут поддерживать большинство требований облачных приложений, их часто проще масштабировать и получать к ним глобальный доступ. При работе с бизнес-приложениями NoSQL может предложить ряд преимуществ технологическим компаниям или другим компаниям, которые быстро растут или расширяются.

NoSQL против СУБД

Системы управления базами данных NoSQL отличаются от систем управления реляционными базами данных (RDBMS), таких как SQL, поскольку они отвечают различным требованиям приложений и вариантам использования. Компаниям может потребоваться использовать комбинацию систем для удовлетворения потребностей их различных бизнес-целей. Вот некоторые ключевые различия между двумя системами:

Гибкость

В большинстве реляционных баз данных данные существуют в таблицах, которые программисты могут запрашивать для определения взаимосвязей. Пользователи должны предварительно определить каждое отношение, прежде чем они смогут ввести свои данные в таблицу. Хотя это может сделать его эффективным решением для хранения и управления, оно не всегда подходит для всех типов данных.

Напротив, нереляционные базы данных или базы данных NoSQL не основаны на схеме. Это означает, что они не используют таблицу схемы для описания отдельных элементов, присутствующих в базе данных, и их не нужно обновлять каждый раз при изменении типа данных. В зависимости от потребностей бизнеса это может сделать их более гибкими и более подходящими для определенных типов хранения данных.

Масштабируемость

Еще одно ключевое различие между двумя методами хранения данных заключается в том, как они масштабируются. Хотя базы данных SQL и NoSQL являются масштабируемыми, базы данных SQL масштабируются вертикально. Это означает, что для увеличения емкости системы баз данных компаниям необходимо добавить больше мощности, добавив центральные процессоры (ЦП) и оперативную память (ОЗУ) к своим существующим машинам. Это может увеличить стоимость и потребовать от компаний разработки дополнительных физических решений для хранения данных.

Напротив, базы данных NoSQL масштабируются горизонтально. При горизонтальном масштабировании пользователи распределяют данные по узлам. Добавление дополнительных узлов снижает нагрузку на каждый из них и может повысить надежность всей системы. В то время как вертикальное масштабирование может столкнуться с ограничениями в зависимости от емкости одного компьютера, горизонтальное масштабирование предлагает возможность добавления дополнительных компьютеров в нескольких местах. Таким образом, базы данных NoSQL могут предложить полезные решения для крупных компаний, которым необходим глобальный доступ к данным, сохранение гибкости в своих стратегиях или быстрое масштабирование без большого времени простоя.

Организация

Еще одно различие между двумя типами баз данных заключается в том, как они организуют информацию. Большинство баз данных SQL используют таблицы для хранения и организации данных. Многие базы данных NoSQL основаны на документах, хотя они могут также включать графики, пары ключ-значение или столбцы. Организационные системы, которые используют компании, часто имеют значение по мере роста компании, а нереляционные базы данных могут предложить оптимизацию производительности при масштабировании. Это связано с тем, что они часто используют меньше памяти, могут быстро устранять отдельные ошибки и могут лучше соответствовать современным требованиям, таким как требования облачного или объектно-ориентированного программирования.

Типы баз данных NoSQL

Существует четыре основных типа баз данных NoSQL. Тип, который выбирают программисты, может зависеть от их бизнес-потребностей, типа данных, которые они хранят, и методов, которые они используют для извлечения информации из своей базы данных. Четыре наиболее часто используемых типа:

Ключ-значение

Хранилище «ключ-значение» или база данных «ключ-значение» могут предложить пользователям гибкость по сравнению с традиционными моделями реляционных баз данных из-за меньших требований к хранилищу. Отчасти это связано с тем, что они не используют входные параметры или заполнители для представления необязательных значений, как это делают большинство баз данных SQL. Хранилища ключ-значение содержат ассоциативные массивы и словари, которые являются абстрактными типами данных. Эти типы данных работают парами, что делает каждый ключ в базе данных уникальным.

Широкая колонка

Как и в реляционных базах данных, в хранилищах с широкими столбцами или базах данных с широкими столбцами используются столбцы, строки и таблицы, но, в отличие от реляционных баз данных, имена и форматы столбцов не обязательно должны быть одинаковыми в каждой строке. Они являются двумерным подклассом хранилища ключей и значений. Cassandra и Bigtable — два распространенных типа баз данных с широкими столбцами.

Документоориентированный

Документно-ориентированная база данных, также называемая хранилищем документов, хранит информацию в формате документа. Данные в документе являются частично структурированными, при этом внутренняя структура документа определяет способ извлечения метаданных, которые предоставляют дополнительную информацию о данных в документе. Вы можете кодировать документы с помощью различных систем, таких как JSON, XML и даже некоторые двоичные форматы, такие как BSON.

График

Базы данных графов похожи на хранилища документов, но формат графа может упростить просмотр взаимосвязи между точками данных. Единицы базы данных графа содержат вершины, называемые узлами, и ребра, причем ребра представляют отношения между узлами. Они могут быть полезным ресурсом для хранения взаимосвязанных данных и часто упрощают визуализацию взаимосвязей и запросов к данным, чем некоторые другие модели баз данных NoSQL. Вы также можете использовать графики для связывания документов и быстрой навигации между базами данных.

Использование для NoSQL

Компании могут использовать базы данных NoSQL для самых разных целей. Как правило, они используют их, когда базы данных SQL не могут удовлетворить все потребности их бизнеса, но часто они используют в своих операциях как SQL, так и NoSQL.

Вот несколько примеров, когда база данных NoSQL может предложить пользователям большую ценность:

• Быстро развивающиеся проекты: компании, использующие методы гибкой разработки, могут использовать базы данных NoSQL для облегчения спринтов, отправки кода и быстрых итераций. Модели NoSQL могут дать им больший контроль над структурой данных и сократить время обработки.

• Множественные формы данных: поскольку базы данных NoSQL могут поддерживать несколько форм данных в одном документе, они могут быть хорошим вариантом для компаний, хранящих много типов данных одновременно.

• Хранение больших объемов данных. Крупномасштабные операции, в том числе глобальные, могут выиграть от горизонтального масштабирования NoSQL. Рассредоточение данных по узлам вместо того, чтобы полагаться на одну машину, может обеспечить доступность данных, высокую функциональность и меньшую подверженность широкомасштабным сбоям в результате одиночного сбоя.

• Высокий трафик: компании, разрабатывающие сайты с высоким трафиком, могут использовать базы данных NoSQL в своих операциях, поскольку им не требуется время простоя или снижается производительность, если требуется настройка одного аспекта системы.

Преимущества NoSQL

Вот некоторые преимущества использования NoSQL:

• Совместимость: большинство баз данных NoSQL совместимы с облачными приложениями и методами гибкой разработки.

• Масштабируемость: NoSQL легче масштабировать, предлагая более высокие уровни производительности для крупных или быстрорастущих компаний. Это делает его отличным вариантом для крупных компаний, управляющих огромными объемами данных, которым также необходимо предоставлять персонализированный и высококачественный пользовательский интерфейс.

• Доступность. Еще одним преимуществом NoSQL является его доступность. Миллиарды пользователей могут получить доступ к данным по всему миру.

• Адаптивность: решения для данных NoSQL возникли для удовлетворения потребностей, которые не могли удовлетворить базы данных SQL. Они могут быть отличным вариантом для компаний, которые переросли моделирование реляционных баз данных или имеют уникальные варианты использования.

• Приспосабливаемость: Дополнительным преимуществом баз данных NoSQL является их способность приспосабливаться к нескольким типам данных. В отличие от баз данных SQL, их не нужно отключать при изменении структуры их данных.

Обратите внимание, что ни одна из компаний, упомянутых в этой статье, на самом деле не является аффилированной.