NoSQL 簡介

關係型資料庫遵循ACID規則

事務在英文中是transaction，和現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，也就是說事務裏的所有操作要麼全部做完，要麼都不做，事務成功的條件是事務裏的所有操作都成功，只要有一個操作失敗，整個事務就失敗，需要回滾。

比如銀行轉賬，從A帳戶轉100元至B帳戶，分為兩個步驟：1）從A帳戶取100元；2）存入100元至B帳戶。這兩步要麼一起完成，要麼一起不完成，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，也就是說資料庫要一直處於一致的狀態，事務的運行不會改變資料庫原本的一致性約束。

例如現有完整性約束a+b=10，如果一個事務改變了a，那麼必須得改變b，使得事務結束後依然滿足a+b=10，否則事務失敗。

3、I (Isolation) 獨立性

所謂的獨立性是指併發的事務之間不會互相影響，如果一個事務要訪問的數據正在被另外一個事務修改，只要另外一個事務未提交，它所訪問的數據就不受未提交事務的影響。

比如現在有個交易是從A帳戶轉100元至B帳戶，在這個交易還未完成的情況下，如果此時B查詢自己的帳戶，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後，它所做的修改將會永久的保存在資料庫上，即使出現宕機也不會丟失。

分佈式系統

分佈式系統（distributed system）由多臺電腦和通信的軟體組件通過電腦網絡連接（本地網路或廣域網）組成。

分佈式系統是建立在網路之上的軟體系統。正是因為軟體的特性，所以分佈式系統具有高度的內聚性和透明性。

因此，網路和分佈式系統之間的區別更多的在於高層軟體（特別是操作系統），而不是硬體。

分佈式系統可以應用在不同的平臺上如：Pc、工作站、局域網和廣域網上等。

分佈式計算的優點

可靠性（容錯） ：

分佈式計算系統中的一個重要的優點是可靠性。一臺伺服器的系統崩潰並不影響到其餘的伺服器。

可擴展性：

在分佈式計算系統可以根據需要增加更多的機器。

資源共用：

共用數據是必不可少的應用，如銀行，預訂系統。

靈活性：

由於該系統是非常靈活的，它很容易安裝，實施和調試新的服務。

更快的速度：

分佈式計算系統可以有多臺電腦的計算能力，使得它比其他系統有更快的處理速度。

開放系統：

由於它是開放的系統，本地或者遠程都可以訪問到該服務。

更高的性能：

相較於集中式電腦網絡集群可以提供更高的性能（及更好的性價比）。

分佈式計算的缺點

故障排除：

故障排除和診斷問題。

軟體：

更少的軟體支持是分佈式計算系統的主要缺點。

網路：

網路基礎設施的問題，包括：傳輸問題，高負載，資訊丟失等。

安全性：

開放系統的特性讓分佈式計算系統存在著數據的安全性和共用的風險等問題。

什麼是NoSQL?

NoSQL，指的是非關係型的資料庫。NoSQL有時也稱作Not Only SQL的縮寫，是對不同於傳統的關係型資料庫的資料庫管理系統的統稱。

NoSQL用於超大規模數據的存儲。（例如穀歌或Facebook每天為他們的用戶收集萬億比特的數據）。這些類型的數據存儲不需要固定的模式，無需多餘操作就可以橫向擴展。

為什麼使用NoSQL ?

今天我們可以通過第三方平臺（如：Google,Facebook等）可以很容易的訪問和抓取數據。用戶的個人資訊，社交網路，地理位置，用戶生成的數據和用戶操作日誌已經成倍的增加。我們如果要對這些用戶數據進行挖掘，那SQL資料庫已經不適合這些應用了, NoSQL 資料庫的發展卻能很好的處理這些大的數據。

實例

社會化關係網:

Wikipedia 頁面 :

RDBMS vs NoSQL

RDBMS
- 高度組織化結構化數據
- 結構化查詢語言（SQL） (SQL)
- 數據和關係都存儲在單獨的表中。
- 數據操縱語言，數據定義語言
- 嚴格的一致性
- 基礎事務

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，圖形資料庫
- 最終一致性，而非ACID屬性
- 非結構化和不可預知的數據
- CAP定理
- 高性能，高可用性和可伸縮性

NoSQL 簡史

NoSQL一詞最早出現於1998年，是Carlo Strozzi開發的一個輕量、開源、不提供SQL功能的關係資料庫。

2009年，Last.fm的Johan Oskarsson發起了一次關於分佈式開源資料庫的討論[2]，來自Rackspace的Eric Evans再次提出了NoSQL的概念，這時的NoSQL主要指非關係型、分佈式、不提供ACID的資料庫設計模式。

2009年在亞特蘭大舉行的"no:sql(east)"討論會是一個里程碑，其口號是"select fun, profit from real_world where relational=false;"。因此，對NoSQL最普遍的解釋是"非關聯型的"，強調Key-Value Stores和文檔資料庫的優點，而不是單純的反對RDBMS。

CAP定理（CAP theorem）

在電腦科學中, CAP定理（CAP theorem）, 又被稱作 布魯爾定理（Brewer's theorem）, 它指出對於一個分佈式計算系統來說，不可能同時滿足以下三點:

• 一致性(Consistency) (所有節點在同一時間具有相同的數據)
• 可用性(Availability) (保證每個請求不管成功或者失敗都有回應)
• 分隔容忍(Partition tolerance) (系統中任意資訊的丟失或失敗不會影響系統的繼續運作)

CAP理論的核心是：一個分佈式系統不可能同時很好的滿足一致性，可用性和分區容錯性這三個需求，最多只能同時較好的滿足兩個。

因此，根據 CAP 原理將 NoSQL 資料庫分成了滿足 CA 原則、滿足 CP 原則和滿足 AP 原則三 大類：

• CA - 單點集群，滿足一致性，可用性的系統，通常在可擴展性上不太強大。
• CP - 滿足一致性，分區容忍性的系統，通常性能不是特別高。
• AP - 滿足可用性，分區容忍性的系統，通常可能對一致性要求低一些。

NoSQL的優點/缺點

優點:

• - 高可擴展性
• - 分佈式計算
• - 低成本
• - 架構的靈活性，半結構化數據
• - 沒有複雜的關係

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式

BASE

BASE：Basically Available, Soft-state, Eventually Consistent。 由 Eric Brewer 定義。

CAP理論的核心是：一個分佈式系統不可能同時很好的滿足一致性，可用性和分區容錯性這三個需求，最多只能同時較好的滿足兩個。

BASE是NoSQL資料庫通常對可用性及一致性的弱要求原則:

• Basically Availble --基本可用
• Soft-state --軟狀態/柔性事務。 "Soft state" 可以理解為"無連接"的, 而 "Hard state" 是"面向連接"的
• Eventual Consistency -- 最終一致性， 也是是 ACID 的最終目的。

ACID vs BASE

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