Was ist NoSQL? (Definition, Typen, Verwendungen und Vorteile) • BUOM

26. August 2021

Datenbankverwaltungslösungen bieten Benutzern flexible Möglichkeiten, Daten zu speichern, Beziehungen zu identifizieren und Vorgänge zu erweitern. Für Programmierer und Technologieexperten hängt die Art und Weise der Datenspeicherung möglicherweise von ihren Geschäftsanforderungen, den von ihnen verwendeten Datentypen und ihren individuellen Zugriffsanforderungen ab. NoSQL-Datenbanken können eine leistungsstarke Lösung für Unternehmen sein, die über die Möglichkeiten der relationalen Datenbankmodellierung hinausgewachsen sind. In diesem Artikel erklären wir, was eine NoSQL-Datenbank ist, listen ihre häufigsten Typen auf, beschreiben die gängigsten Möglichkeiten zur Verwendung von NoSQL-Anwendungen und schlagen einige Vorteile der Datenverwaltung mit diesen Systemen vor.

Was ist eine NoSQL-Datenbank?

In der Computerprogrammierung ist eine NoSQL-Datenbank ein Speicherverwaltungssystem, mit dem Techniker ihre Daten verwalten, speichern, organisieren, abfragen und verstehen. NoSQL ist keine relationale Datenbank, das heißt, sie hat eine nichtlineare Struktur und kann nicht mit SQL, einer gängigen Programmierabfragesprache, abgefragt werden. NoSQL-Datenbanken, die vor allem von großen Unternehmen genutzt werden, können die meisten Anforderungen an Cloud-Anwendungen unterstützen und sind oft einfacher zu skalieren und global zugänglich. Beim Einsatz mit Geschäftsanwendungen kann NoSQL Technologieunternehmen oder anderen Unternehmen, die schnell wachsen oder expandieren, eine Reihe von Vorteilen bieten.

NoSQL vs. DBMS

NoSQL-Datenbankverwaltungssysteme unterscheiden sich von relationalen Datenbankverwaltungssystemen (RDBMS) wie SQL, da sie auf unterschiedliche Anwendungsanforderungen und Anwendungsfälle zugeschnitten sind. Unternehmen müssen möglicherweise eine Kombination von Systemen verwenden, um den Anforderungen ihrer unterschiedlichen Geschäftsziele gerecht zu werden. Hier sind einige wesentliche Unterschiede zwischen den beiden Systemen:

Flexibilität

In den meisten relationalen Datenbanken liegen Daten in Tabellen vor, die Programmierer abfragen können, um Beziehungen zu ermitteln. Benutzer müssen zunächst jede Beziehung definieren, bevor sie ihre Daten in die Tabelle eingeben können. Dies macht es zwar zu einer effektiven Speicher- und Verwaltungslösung, ist jedoch nicht immer für alle Arten von Daten geeignet.

Im Gegensatz dazu sind nicht relationale oder NoSQL-Datenbanken nicht schemabasiert. Dies bedeutet, dass sie keine Schematabelle zur Beschreibung der einzelnen in der Datenbank vorhandenen Elemente verwenden und nicht jedes Mal aktualisiert werden müssen, wenn sich der Datentyp ändert. Abhängig von den Anforderungen des Unternehmens können sie dadurch flexibler und für bestimmte Arten der Datenspeicherung besser geeignet sein.

Skalierbarkeit

Ein weiterer wesentlicher Unterschied zwischen den beiden Speichermethoden besteht in ihrer Skalierung. Während SQL- und NoSQL-Datenbanken skalierbar sind, skalieren SQL-Datenbanken vertikal. Das bedeutet, dass Unternehmen zur Erhöhung der Kapazität eines Datenbanksystems mehr Leistung hinzufügen müssen, indem sie ihren vorhandenen Maschinen Zentraleinheiten (CPUs) und Arbeitsspeicher (RAM) hinzufügen. Dies kann die Kosten erhöhen und Unternehmen dazu zwingen, zusätzliche physische Speicherlösungen zu entwickeln.

Im Gegensatz dazu skalieren NoSQL-Datenbanken horizontal. Bei der horizontalen Skalierung verteilen Benutzer Daten über Knoten. Das Hinzufügen zusätzlicher Knoten reduziert die Belastung jedes Knotens und kann die Zuverlässigkeit des gesamten Systems verbessern. Während die vertikale Skalierung abhängig von der Kapazität eines einzelnen Computers möglicherweise an Einschränkungen stößt, bietet die horizontale Skalierung die Möglichkeit, zusätzliche Computer an mehreren Standorten hinzuzufügen. Somit können NoSQL-Datenbanken nützliche Lösungen für große Unternehmen bieten, die globalen Zugriff auf Daten benötigen, Flexibilität in ihren Strategien bewahren oder schnell und ohne große Ausfallzeiten skalieren möchten.

Organisation

Ein weiterer Unterschied zwischen den beiden Datenbanktypen besteht in der Art und Weise, wie sie Informationen organisieren. Die meisten SQL-Datenbanken verwenden Tabellen zum Speichern und Organisieren von Daten. Viele NoSQL-Datenbanken sind dokumentbasiert, können jedoch auch Diagramme, Schlüssel-Wert-Paare oder Spalten enthalten. Die Organisationssysteme, die Unternehmen nutzen, spielen oft eine Rolle, wenn das Unternehmen wächst, und nicht relationale Datenbanken können bei der Skalierung Leistungsoptimierungen bieten. Denn sie verbrauchen oft weniger Speicher, können einzelne Fehler schnell beheben und können modernen Anforderungen wie denen der cloudbasierten oder objektorientierten Programmierung besser gerecht werden.

Arten von NoSQL-Datenbanken

Es gibt vier Haupttypen von NoSQL-Datenbanken. Welchen Typ Programmierer wählen, hängt möglicherweise von ihren Geschäftsanforderungen, der Art der von ihnen gespeicherten Daten und den Methoden ab, die sie zum Abrufen von Informationen aus ihrer Datenbank verwenden. Die vier am häufigsten verwendeten Typen sind:

Schlüsselwert

Ein Schlüsselwertspeicher oder eine Schlüsselwertdatenbank kann Benutzern aufgrund geringerer Speicheranforderungen Flexibilität gegenüber herkömmlichen relationalen Datenbankmodellen bieten. Dies liegt zum Teil daran, dass sie keine Eingabeparameter oder Platzhalter zur Darstellung optionaler Werte verwenden, wie dies bei den meisten SQL-Datenbanken der Fall ist. Schlüsselwertspeicher enthalten assoziative Arrays und Wörterbücher, bei denen es sich um abstrakte Datentypen handelt. Diese Datentypen arbeiten paarweise und machen jeden Schlüssel in der Datenbank einzigartig.

Breite Säule

Wie relationale Datenbanken verwenden Wide-Spalten-Speicher oder Wide-Spalten-Datenbanken Spalten, Zeilen und Tabellen, aber im Gegensatz zu relationalen Datenbanken müssen die Spaltennamen und -formate nicht in jeder Zeile gleich sein. Sie sind eine zweidimensionale Unterklasse von Schlüsselwertspeichern. Cassandra und Bigtable sind zwei gängige Arten von Datenbanken mit großen Spalten.

Dokumentenorientiert

Eine dokumentenorientierte Datenbank, auch Dokumentenspeicher genannt, speichert Informationen im Dokumentformat. Die Daten in einem Dokument sind halbstrukturiert, wobei die interne Struktur des Dokuments bestimmt, wie Metadaten extrahiert werden, die zusätzliche Informationen über die Daten im Dokument bereitstellen. Sie können Dokumente mit verschiedenen Systemen wie JSON, XML und sogar einigen Binärformaten wie BSON kodieren.

Grafik

Diagrammdatenbanken ähneln Dokumentspeichern, das Diagrammformat kann es jedoch einfacher machen, die Beziehungen zwischen Datenpunkten zu erkennen. Diagrammdatenbankeinheiten enthalten Scheitelpunkte, sogenannte Knoten, und Kanten, wobei Kanten Beziehungen zwischen Knoten darstellen. Sie können eine nützliche Ressource zum Speichern verwandter Daten sein und erleichtern häufig die Visualisierung von Beziehungen und Abfragen von Daten als einige andere NoSQL-Datenbankmodelle. Sie können Diagramme auch verwenden, um Dokumente zu verknüpfen und schnell zwischen Datenbanken zu navigieren.

Verwendung für NoSQL

Unternehmen können NoSQL-Datenbanken für vielfältige Zwecke nutzen. Sie verwenden sie normalerweise, wenn SQL-Datenbanken nicht alle ihre Geschäftsanforderungen erfüllen können, verwenden jedoch häufig sowohl SQL als auch NoSQL in ihren Abläufen.

Hier sind einige Beispiele, bei denen eine NoSQL-Datenbank den Benutzern einen großen Mehrwert bieten kann:

• Schnelle Projekte: Unternehmen, die agile Entwicklungsmethoden verwenden, können NoSQL-Datenbanken nutzen, um Sprints, Code-Übermittlungen und schnelle Iterationen zu erleichtern. NoSQL-Modelle können ihnen mehr Kontrolle über die Datenstruktur geben und die Verarbeitungszeit verkürzen.

• Mehrere Datenformen: Da NoSQL-Datenbanken mehrere Datenformen in einem einzigen Dokument unterstützen können, können sie eine gute Option für Unternehmen sein, die viele Datentypen gleichzeitig speichern.

• Speicherung großer Datenmengen. Große Vorgänge, einschließlich globaler Vorgänge, können von der NoSQL-Skalierung profitieren. Durch die Verteilung von Daten auf mehrere Knoten, anstatt sich auf eine einzelne Maschine zu verlassen, können Datenverfügbarkeit, hohe Funktionalität und eine geringere Anfälligkeit für weit verbreitete Ausfälle aufgrund eines einzelnen Ausfalls gewährleistet werden.

• Hoher Datenverkehr: Unternehmen, die Websites mit hohem Datenverkehr entwickeln, können in ihrem Betrieb NoSQL-Datenbanken verwenden, da sie keine Ausfallzeiten oder Leistungseinbußen erleiden, wenn ein Aspekt des Systems optimiert werden muss.

Vorteile von NoSQL

Hier sind einige Vorteile der Verwendung von NoSQL:

• Kompatibilität: Die meisten NoSQL-Datenbanken sind mit Cloud-nativen Anwendungen und agilen Entwicklungsmethoden kompatibel.

• Skalierbarkeit: NoSQL ist einfacher zu skalieren und bietet ein höheres Leistungsniveau für große oder schnell wachsende Unternehmen. Dies macht es zu einer großartigen Option für große Unternehmen, die große Datenmengen verwalten und außerdem ein personalisiertes, qualitativ hochwertiges Benutzererlebnis bieten müssen.

• Verfügbarkeit. Ein weiterer Vorteil von NoSQL ist seine Zugänglichkeit. Milliarden Benutzer können auf der ganzen Welt auf Daten zugreifen.

• Anpassungsfähigkeit: NoSQL-Datenlösungen wurden entwickelt, um Anforderungen zu erfüllen, die SQL-Datenbanken nicht erfüllen konnten. Sie können eine großartige Option für Unternehmen sein, die über die relationale Datenbankmodellierung hinausgewachsen sind oder einzigartige Anwendungsfälle haben.

• Anpassungsfähigkeit: Ein zusätzlicher Vorteil von NoSQL-Datenbanken ist ihre Fähigkeit, sich an mehrere Datentypen anzupassen. Im Gegensatz zu SQL-Datenbanken müssen sie nicht entfernt werden, wenn sich ihre Datenstruktur ändert.

Bitte beachten Sie, dass keines der in diesem Artikel genannten Unternehmen tatsächlich verbundene Unternehmen sind.