1. 關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)

關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)，是指采用了關(guān)系模型來(lái)組織數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)。

關(guān)系模型是在1970年由IBM的研究員E.F.Codd博士首先提出的，在之后的幾十年中，關(guān)系模型的概念得到了充分的發(fā)展并逐漸成為主流數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)的主流模型。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，關(guān)系模型指的就是二維表格模型，而一個(gè)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)就是由二維表及其之間的聯(lián)系所組成的一個(gè)數(shù)據(jù)組織。

關(guān)系模型中常用的概念：

關(guān)系：可以理解為一張二維表，每個(gè)關(guān)系都具有一個(gè)關(guān)系名，就是通常說(shuō)的表名元組：可以理解為二維表中的一行，在數(shù)據(jù)庫(kù)中經(jīng)常被稱為記錄屬性：可以理解為二維表中的一列，在數(shù)據(jù)庫(kù)中經(jīng)常被稱為字段域：屬性的取值范圍，也就是數(shù)據(jù)庫(kù)中某一列的取值限制關(guān)鍵字：一組可以唯一標(biāo)識(shí)元組的屬性，數(shù)據(jù)庫(kù)中常稱為主鍵，由一個(gè)或多個(gè)列組成關(guān)系模式：指對(duì)關(guān)系的描述。其格式為：關(guān)系名(屬性1，屬性2， … … ，屬性N)，在數(shù)據(jù)庫(kù)中成為表結(jié)構(gòu)

關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的優(yōu)點(diǎn)：

容易理解：二維表結(jié)構(gòu)是非常貼近邏輯世界的一個(gè)概念，關(guān)系模型相對(duì)網(wǎng)狀、層次等其他模型來(lái)說(shuō)更容易理解使用方便：通用的SQL語(yǔ)言使得操作關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)非常方便易于維護(hù)：豐富的完整性(實(shí)體完整性、參照完整性和用戶定義的完整性)大大減低了數(shù)據(jù)冗余和數(shù)據(jù)不一致的概率2. 關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)瓶頸

高并發(fā)讀寫需求

網(wǎng)站的用戶并發(fā)性非常高，往往達(dá)到每秒上萬(wàn)次讀寫請(qǐng)求，對(duì)于傳統(tǒng)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)說(shuō)，硬盤I/O是一個(gè)很大的瓶頸

海量數(shù)據(jù)的高效率讀寫

網(wǎng)站每天產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量是巨大的，對(duì)于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)說(shuō)，在一張包含海量數(shù)據(jù)的表中查詢，效率是非常低的

高擴(kuò)展性和可用性

在基于web的結(jié)構(gòu)當(dāng)中，數(shù)據(jù)庫(kù)是最難進(jìn)行橫向擴(kuò)展的，當(dāng)一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的用戶量和訪問(wèn)量與日俱增的時(shí)候，數(shù)據(jù)庫(kù)卻沒(méi)有辦法像web server和app server那樣簡(jiǎn)單的通過(guò)添加更多的硬件和服務(wù)節(jié)點(diǎn)來(lái)擴(kuò)展性能和負(fù)載能力。對(duì)于很多需要提供24小時(shí)不間斷服務(wù)的網(wǎng)站來(lái)說(shuō)，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)和擴(kuò)展是非常痛苦的事情，往往需要停機(jī)維護(hù)和數(shù)據(jù)遷移。

對(duì)網(wǎng)站來(lái)說(shuō)，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的很多特性不再需要了：

事務(wù)一致性

關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)在對(duì)事物一致性的維護(hù)中有很大的開銷，而現(xiàn)在很多web2.0系統(tǒng)對(duì)事物的讀寫一致性都不高

讀寫實(shí)時(shí)性

對(duì)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)說(shuō)，插入一條數(shù)據(jù)之后立刻查詢，是肯定可以讀出這條數(shù)據(jù)的，但是對(duì)于很多web應(yīng)用來(lái)說(shuō)，并不要求這么高的實(shí)時(shí)性，比如發(fā)一條消息之后，過(guò)幾秒乃至十幾秒之后才看到這條動(dòng)態(tài)是完全可以接受的

復(fù)雜SQL，特別是多表關(guān)聯(lián)查詢

任何大數(shù)據(jù)量的web系統(tǒng)，都非常忌諱多個(gè)大表的關(guān)聯(lián)查詢，以及復(fù)雜的數(shù)據(jù)分析類型的復(fù)雜SQL報(bào)表查詢，特別是SNS類型的網(wǎng)站，從需求以及產(chǎn)品階級(jí)角度，就避免了這種情況的產(chǎn)生。往往更多的只是單表的主鍵查詢，以及單表的簡(jiǎn)單條件分頁(yè)查詢，SQL的功能極大的弱化了

在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)中，導(dǎo)致性能欠佳的最主要原因是多表的關(guān)聯(lián)查詢，以及復(fù)雜的數(shù)據(jù)分析類型的復(fù)雜SQL報(bào)表查詢。為了保證數(shù)據(jù)庫(kù)的ACID特性，我們必須盡量按照其要求的范式進(jìn)行設(shè)計(jì)，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)中的表都是存儲(chǔ)一個(gè)格式化的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。每個(gè)元組字段的組成都是一樣，即使不是每個(gè)元組都需要所有的字段，但數(shù)據(jù)庫(kù)會(huì)為每個(gè)元組分配所有的字段，這樣的結(jié)構(gòu)可以便于標(biāo)語(yǔ)表之間進(jìn)行鏈接等操作，但從另一個(gè)角度來(lái)說(shuō)它也是關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)性能瓶頸的一個(gè)因素。

3. NoSQL

NoSQL一詞首先是Carlo Strozzi在1998年提出來(lái)的，指的是他開發(fā)的一個(gè)沒(méi)有SQL功能，輕量級(jí)的，開源的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)。這個(gè)定義跟我們現(xiàn)在對(duì)NoSQL的定義有很大的區(qū)別，它確確實(shí)實(shí)字如其名，指的就是“沒(méi)有SQL”的數(shù)據(jù)庫(kù)。但是NoSQL的發(fā)展慢慢偏離了初衷，我們要的不是“no sql”，而是“no relational”，也就是我們現(xiàn)在常說(shuō)的非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)了。

2009年初，Johan Oskarsson舉辦了一場(chǎng)關(guān)于開源分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的討論，Eric Evans在這次討論中再次提出了NoSQL一詞，用于指代那些非關(guān)系型的，分布式的，且一般不保證遵循ACID原則的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)。Eric Evans使用NoSQL這個(gè)詞，并不是因?yàn)樽置嫔系?ldquo;沒(méi)有SQL”的意思，他只是覺(jué)得很多經(jīng)典的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)名字都叫“**SQL”,所以為了表示跟這些關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)在定位上的截然不同，就是用了“NoSQL“一詞。

注：數(shù)據(jù)庫(kù)事務(wù)必須具備ACID特性，ACID是Atomic原子性，Consistency一致性，Isolation隔離性，Durability持久性。

非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)提出另一種理念，例如，以鍵值對(duì)存儲(chǔ)，且結(jié)構(gòu)不固定，每一個(gè)元組可以有不一樣的字段，每個(gè)元組可以根據(jù)需要增加一些自己的鍵值對(duì)，這樣就不會(huì)局限于固定的結(jié)構(gòu)，可以減少一些時(shí)間和空間的開銷。使用這種方式，用戶可以根據(jù)需要去添加自己需要的字段，這樣，為了獲取用戶的不同信息，不需要像關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)中，要對(duì)多表進(jìn)行關(guān)聯(lián)查詢。僅需要根據(jù)id取出相應(yīng)的value就可以完成查詢。但非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)由于很少的約束，他也不能夠提供像SQL所提供的where這種對(duì)于字段屬性值情況的查詢。并且難以體現(xiàn)設(shè)計(jì)的完整性。他只適合存儲(chǔ)一些較為簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)，對(duì)于需要進(jìn)行較復(fù)雜查詢的數(shù)據(jù)，SQL數(shù)據(jù)庫(kù)顯的更為合適。

4. 關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù) V.S. 非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)

關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的最大特點(diǎn)就是事務(wù)的一致性：傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)讀寫操作都是事務(wù)的，具有ACID的特點(diǎn)，這個(gè)特性使得關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)可以用于幾乎所有對(duì)一致性有要求的系統(tǒng)中，如典型的銀行系統(tǒng)。

但是，在網(wǎng)頁(yè)應(yīng)用中，尤其是SNS應(yīng)用中，一致性卻不是顯得那么重要，用戶A看到的內(nèi)容和用戶B看到同一用戶C內(nèi)容更新不一致是可以容忍的，或者說(shuō)，兩個(gè)人看到同一好友的數(shù)據(jù)更新的時(shí)間差那么幾秒是可以容忍的，因此，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的最大特點(diǎn)在這里已經(jīng)無(wú)用武之地，起碼不是那么重要了。

相反地，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)為了維護(hù)一致性所付出的巨大代價(jià)就是其讀寫性能比較差，而像微博、facebook這類SNS的應(yīng)用，對(duì)并發(fā)讀寫能力要求極高，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)已經(jīng)無(wú)法應(yīng)付(在讀方面，傳統(tǒng)上為了克服關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)缺陷，提高性能，都是增加一級(jí)memcache來(lái)靜態(tài)化網(wǎng)頁(yè)，而在SNS中，變化太快，memchache已經(jīng)無(wú)能為力了)，因此，必須用新的一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)來(lái)代替關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)。

關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的另一個(gè)特點(diǎn)就是其具有固定的表結(jié)構(gòu)，因此，其擴(kuò)展性極差，而在SNS中，系統(tǒng)的升級(jí)，功能的增加，往往意味著數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)巨大變動(dòng)，這一點(diǎn)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)也難以應(yīng)付，需要新的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。

于是，非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)運(yùn)而生，由于不可能用一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化存儲(chǔ)應(yīng)付所有的新的需求，因此，非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)嚴(yán)格上不是一種數(shù)據(jù)庫(kù)，應(yīng)該是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化存儲(chǔ)方法的集合。

必須強(qiáng)調(diào)的是，數(shù)據(jù)的持久存儲(chǔ)，尤其是海量數(shù)據(jù)的持久存儲(chǔ)，還是需要一種關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)這員老將。

5. 非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)分類

由于非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)本身天然的多樣性，以及出現(xiàn)的時(shí)間較短，因此，不想關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)，有幾種數(shù)據(jù)庫(kù)能夠一統(tǒng)江山，非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)非常多，并且大部分都是開源的。

這些數(shù)據(jù)庫(kù)中，其實(shí)實(shí)現(xiàn)大部分都比較簡(jiǎn)單，除了一些共性外，很大一部分都是針對(duì)某些特定的應(yīng)用需求出現(xiàn)的，因此，對(duì)于該類應(yīng)用，具有極高的性能。依據(jù)結(jié)構(gòu)化方法以及應(yīng)用場(chǎng)合的不同，主要分為以下幾類：

面向高性能并發(fā)讀寫的key-value數(shù)據(jù)庫(kù)：

key-value數(shù)據(jù)庫(kù)的主要特點(diǎn)即使具有極高的并發(fā)讀寫性能，Redis,Tokyo Cabinet,Flare就是這類的代表

面向海量數(shù)據(jù)訪問(wèn)的面向文檔數(shù)據(jù)庫(kù)：

這類數(shù)據(jù)庫(kù)的特點(diǎn)是，可以在海量的數(shù)據(jù)中快速的查詢數(shù)據(jù)，典型代表為MongoDB以及CouchDB

面向可擴(kuò)展性的分布式數(shù)據(jù)庫(kù)：

這類數(shù)據(jù)庫(kù)想解決的問(wèn)題就是傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)存在可擴(kuò)展性上的缺陷，這類數(shù)據(jù)庫(kù)可以適應(yīng)數(shù)據(jù)量的增加以及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的變化。