對(duì)MES（Manufacturing Execution System 制造執(zhí)行系統(tǒng)）系統(tǒng)的研討(九)

第三章 NoSql內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)定義及功能

3.1  NoSql內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)簡(jiǎn)介

NoSQL(NoSQL = Not Only SQL )，指的是非關(guān)系型的數(shù)據(jù)庫(kù)。是對(duì)不同于傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的統(tǒng)稱(chēng)。

NoSQL一詞最早出現(xiàn)于1998年，是Carlo Strozzi開(kāi)發(fā)的一個(gè)輕量、開(kāi)源、不提供SQL功能的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)。

2009年，Last.fm的Johan Oskarsson發(fā)起了一次關(guān)于分布式開(kāi)源數(shù)據(jù)庫(kù)的討論，來(lái)自Rackspace的Eric Evans再次提出了NoSQL的概念，這時(shí)的NoSQL主要指非關(guān)系型、分布式、不提供ACID的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)模式。

2009年在亞特蘭大舉行的"no:sql(east)"討論會(huì)是一個(gè)里程碑，其口號(hào)是"select fun, profit from real_world where relational=false;"。因此，對(duì)NoSQL最普遍的解釋是"非關(guān)聯(lián)型的"，強(qiáng)調(diào)Key-Value Stores和文檔數(shù)據(jù)庫(kù)的優(yōu)點(diǎn)，而不是單純的反對(duì)RDBMS。

在現(xiàn)代的計(jì)算系統(tǒng)上每天網(wǎng)絡(luò)上都會(huì)產(chǎn)生龐大的數(shù)據(jù)量。

這些數(shù)據(jù)有很大一部分是由關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（RDBMS）來(lái)處理。 1970年 E.F.Codd's提出的關(guān)系模型的論文 "A relational model of data for large shared data banks"，這使得數(shù)據(jù)建模和應(yīng)用程序編程更加簡(jiǎn)單。

通過(guò)應(yīng)用實(shí)踐證明，關(guān)系模型是非常適合于客戶服務(wù)器編程，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出預(yù)期的利益，今天它是結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在網(wǎng)絡(luò)和商務(wù)應(yīng)用的主導(dǎo)技術(shù)。

NoSQL 是一項(xiàng)全新的數(shù)據(jù)庫(kù)革命性運(yùn)動(dòng)，早期就有人提出，發(fā)展至2009年趨勢(shì)越發(fā)高漲。NoSQL的擁護(hù)者們提倡運(yùn)用非關(guān)系型的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，相對(duì)于鋪天蓋地的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)用，這一概念無(wú)疑是一種全新的思維的注入。

NoSQL用于超大規(guī)模數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。（例如MES系統(tǒng)谷歌或Facebook每天為他們的用戶收集萬(wàn)億比特的數(shù)據(jù)）。這些類(lèi)型的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)不需要固定的模式，無(wú)需多余操作就可以橫向擴(kuò)展。

3.2  NoSql內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)優(yōu)點(diǎn)

  傳統(tǒng)的關(guān)系系數(shù)據(jù)庫(kù)已經(jīng)無(wú)法應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)日益龐大的企業(yè)，特別是互聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展行業(yè)，因此現(xiàn)在企業(yè)IT架構(gòu)中首先考慮使用NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)。

它可以作為關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的良好補(bǔ)充。在TechTarget數(shù)據(jù)庫(kù)之前的報(bào)道中，我們也對(duì)NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用場(chǎng)景做了詳細(xì)的介紹。NoSQL不像傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)，其種類(lèi)繁多，且各有各的優(yōu)勢(shì)。

簡(jiǎn)單的擴(kuò)展：典型例子是Cassandra，由于其架構(gòu)是類(lèi)似于經(jīng)典的P2P，所以能通過(guò)輕松地添加新的節(jié)點(diǎn)來(lái)擴(kuò)展這個(gè)集群;

快速的讀寫(xiě)：主要例子有Redis，由于其邏輯簡(jiǎn)單，而且純內(nèi)存操作，使得其性能非常出色，單節(jié)點(diǎn)每秒可以處理超過(guò)10萬(wàn)次讀寫(xiě)操作;

低廉的成本：這是大多數(shù)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)共有的特點(diǎn)，因?yàn)橹饕�都是開(kāi)源軟件，沒(méi)有昂貴的License成本;

NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)的四大家族

1)鍵值(Key-Value)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)

這一類(lèi)數(shù)據(jù)庫(kù)主要會(huì)使用到一個(gè)哈希表，這個(gè)表中有一個(gè)特定的鍵和一個(gè)指針指向特定的數(shù)據(jù)。Key/value模型對(duì)于IT系統(tǒng)來(lái)說(shuō)的優(yōu)勢(shì)在于簡(jiǎn)單、易部署。

2)列存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)

　　這部分?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)通常是用來(lái)應(yīng)對(duì)分布式存儲(chǔ)的海量數(shù)據(jù)。鍵仍然存在，但是它們的特點(diǎn)是指向了多個(gè)列。這些列是由列家族來(lái)安排的。

3)文檔型數(shù)據(jù)庫(kù)

　　文檔型數(shù)據(jù)庫(kù)的靈感是來(lái)自于LotusNotes辦公軟件的，而且它同第一種鍵值存儲(chǔ)相類(lèi)似。該類(lèi)型的數(shù)據(jù)模型是版本化的文檔，半結(jié)構(gòu)化的文檔以特定的格式存儲(chǔ)，比如JSON。文檔型數(shù)據(jù)庫(kù)可以看作是鍵值數(shù)據(jù)庫(kù)的升級(jí)版，允許之間嵌套鍵值。而且文檔型數(shù)據(jù)庫(kù)比鍵值數(shù)據(jù)庫(kù)的查詢效率更高。

4)圖形(Graph)數(shù)據(jù)庫(kù)

　　圖形結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫(kù)同其他行列以及剛性結(jié)構(gòu)的SQL數(shù)據(jù)庫(kù)不同，它是使用靈活的圖形模型，并且能夠擴(kuò)展到多個(gè)服務(wù)器上。NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)的查詢語(yǔ)言(SQL)，因此進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)查詢需要制定數(shù)據(jù)模型。許多NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)都有REST式的數(shù)據(jù)接口或者查詢API。

NooSQL數(shù)據(jù)庫(kù)在以下的這幾種情況下比較適用：a) 數(shù)據(jù)模型比較簡(jiǎn)單;b)需要靈活性更強(qiáng)的IT系統(tǒng);c)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)性能要求較高;d)不需要高度的數(shù)據(jù)一致性;e)對(duì)于給定key，比較容易映射復(fù)雜值的環(huán)境。

3.3  NoSql內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)缺點(diǎn)

不提供對(duì)SQL的支持：如果不支持SQL這樣的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，將會(huì)對(duì)用戶產(chǎn)生一定的學(xué)習(xí)和應(yīng)用遷移成本;

支持的特性不夠豐富：現(xiàn)有產(chǎn)品所提供的功能都比較有限，大多數(shù)NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)都不支持事務(wù)，也不像MS SQL Server和Oracle那樣能提供各種附加功能，比如BI和報(bào)表等;

現(xiàn)有產(chǎn)品的不夠成熟：大多數(shù)產(chǎn)品都還處于初創(chuàng)期，和關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)幾十年的完善不可同日而語(yǔ);

CAP支持不足。