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NoSQL實時數(shù)據(jù)庫：功能對比與選擇
隨著大數(shù)據(jù)和云計算的普及，實時數(shù)據(jù)處理成為了一個熱門的話題，人們對數(shù)據(jù)的處理速度和實時性要求越來越高，傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫已經(jīng)無法滿足這種需求，NoSQL實時數(shù)據(jù)庫隨之興起。NoSQL實時數(shù)據(jù)庫是一種新型數(shù)據(jù)庫，與傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫相比，具有更快的響應(yīng)時間、更好的可擴展性和更高的可用性。在實時數(shù)據(jù)處理和分析應(yīng)用場景下，NoSQL實時數(shù)據(jù)庫更有優(yōu)勢。本文將分析NoSQL實時數(shù)據(jù)庫的功能對比，并給出一些選擇建議。
1.什么是NoSQL實時數(shù)據(jù)庫？
NoSQL實時數(shù)據(jù)庫是指不使用傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)表存儲數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫，這種數(shù)據(jù)庫采用其他的數(shù)據(jù)模型，比如文檔、圖形等，它們使用鍵值對來存儲數(shù)據(jù)，而不遵循任何固定的模式。NoSQL實時數(shù)據(jù)庫一般使用分布式架構(gòu)，能夠處理大量的數(shù)據(jù)，支持高并發(fā)讀寫操作，是大數(shù)據(jù)背景下的主流數(shù)據(jù)庫類型之一。
2.NoSQL實時數(shù)據(jù)庫的功能對比
NoSQL實時數(shù)據(jù)庫有多種類型，包括鍵-值存儲、文檔型數(shù)據(jù)庫、圖形數(shù)據(jù)庫等。這些不同類型的NoSQL實時數(shù)據(jù)庫之間，功能和應(yīng)用場景有所不同，以下是其各自的特點：
2.1 鍵-值存儲數(shù)據(jù)庫
鍵-值存儲數(shù)據(jù)庫是NoSQL實時數(shù)據(jù)庫中最基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)庫類型之一，它將數(shù)據(jù)存儲在內(nèi)存中，使得數(shù)據(jù)的訪問速度非常快。由于其簡單的數(shù)據(jù)模型和高效的存儲機制，鍵-值存儲數(shù)據(jù)庫的訪問速度非?？?。鍵-值存儲數(shù)據(jù)庫不支持查詢，無法按照某一字段的值來查找數(shù)據(jù)，需要通過存儲鍵值對的鍵進行查找。
2.2 文檔型數(shù)據(jù)庫
文檔型數(shù)據(jù)庫是對鍵值存儲數(shù)據(jù)庫的擴展，它將鍵值對存儲在一個文檔中，每個文檔可以包含多個鍵值對。文檔型數(shù)據(jù)庫支持查詢操作，可以根據(jù)字段值進行查詢，其存儲格式類似于ON格式，適合存儲半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。
2.3 列式數(shù)據(jù)庫
列式數(shù)據(jù)庫是一種以列為基本存儲單元的數(shù)據(jù)庫，和關(guān)系型數(shù)據(jù)庫不同，列式數(shù)據(jù)庫通過列來存儲數(shù)據(jù)，一個表可能包含了上百萬行數(shù)據(jù)，但是只包含少量的列。這種存儲方式使得列式數(shù)據(jù)庫在查詢某些特定數(shù)據(jù)的時候非常高效。列式數(shù)據(jù)庫的特點是可以存儲大量的數(shù)據(jù)，對于一些特定場景下的數(shù)據(jù)處理速度非?？?。
2.4 圖形數(shù)據(jù)庫
圖形數(shù)據(jù)庫是一種專門用于存儲和管理圖形數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫，它使用節(jié)點和邊來表示數(shù)據(jù)之間的相互關(guān)系。圖形數(shù)據(jù)庫適用于存儲多個對象之間的關(guān)系，比如社交網(wǎng)絡(luò)中的用戶和朋友之間的關(guān)系。
3.NoSQL實時數(shù)據(jù)庫的選擇建議
在選擇NoSQL實時數(shù)據(jù)庫時，需要根據(jù)應(yīng)用的具體場景、數(shù)據(jù)的類型、數(shù)據(jù)處理的性能要求等多方面考慮。以下是一些選擇建議：
3.1 考慮查詢和索引的支持
在選擇NoSQL實時數(shù)據(jù)庫的時候，需要考慮其是否支持查詢和索引，不同的NoSQL實時數(shù)據(jù)庫對這些功能的支持有所不同，建議根據(jù)應(yīng)用場景來選擇。如果需要支持復(fù)雜查詢并進行數(shù)據(jù)分析，可以選擇支持查詢和索引的數(shù)據(jù)庫類型，比如文檔型數(shù)據(jù)庫。
3.2 考慮可擴展性和高性能
在應(yīng)對海量數(shù)據(jù)并發(fā)讀寫時，需要考慮實時數(shù)據(jù)庫的可擴展性和高性能特性。這意味著在擴大數(shù)據(jù)規(guī)模時，系統(tǒng)的響應(yīng)時間和處理能力都能夠得到保證。如果需要高性能和可擴展性來支持大規(guī)模數(shù)據(jù)處理，可以選擇鍵-值存儲數(shù)據(jù)庫和列式數(shù)據(jù)庫。
3.3 考慮數(shù)據(jù)一致性和可用性
在數(shù)據(jù)的傳輸和存儲過程中，需要保證數(shù)據(jù)一致性和可用性，避免數(shù)據(jù)出現(xiàn)丟失或者不一致的情況。如果需要高數(shù)據(jù)可用性，可以選擇分布式數(shù)據(jù)庫，并考慮如何實現(xiàn)數(shù)據(jù)備份和容錯機制，比如Cassandra和HBase等。
4. 結(jié)論
NoSQL實時數(shù)據(jù)庫已經(jīng)成為大數(shù)據(jù)時代的主流數(shù)據(jù)庫類型之一，它具有高可擴展性，能夠支持高并發(fā)讀寫操作，處理海量數(shù)據(jù)時有優(yōu)勢。在選擇數(shù)據(jù)庫時，需要考慮應(yīng)用的場景和數(shù)據(jù)類型，為了實現(xiàn)高性能、高可用性和數(shù)據(jù)一致性，選擇合適的NoSQL實時數(shù)據(jù)庫非常重要。筆者建議可以采用定制化解決方案，在不同的場景下使用不同類型的NoSQL實時數(shù)據(jù)庫，以達到更優(yōu)的性能和效率。
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- 如何實現(xiàn)NewSQL,NoSQL與OldSQL的混合部署
如何實現(xiàn)NewSQL,NoSQL與OldSQL的混合部署
在大數(shù)據(jù)時代，“多種架構(gòu)支持多類應(yīng)用”成為數(shù)據(jù)庫行業(yè)應(yīng)對大數(shù)據(jù)的基本思路，數(shù)據(jù)庫行業(yè)出現(xiàn)互為補充的三大陣營，適用于事務(wù)處理應(yīng)用的OldSQL、適用于數(shù)據(jù)分析應(yīng)用的NewSQL和適用于互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的NoSQL。但在一些復(fù)雜的應(yīng)用場景中，單一數(shù)據(jù)庫架構(gòu)都不能完全滿足應(yīng)用場景對海量結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的存儲管理、復(fù)雜分析、關(guān)聯(lián)查詢、實時性處理和控制建設(shè)成本等多方面的需要，因此不同架喊塌悶構(gòu)數(shù)衫早據(jù)庫混合部署應(yīng)用成為滿足復(fù)雜應(yīng)用的必然選擇。不同架構(gòu)數(shù)據(jù)庫混合使用的模式可以概括為：OldSQLNewSQL、OldSQLNoSQL、NewSQLNoSQL三種主要模式。下面通過三個案例對不同架構(gòu)數(shù)據(jù)庫的混合應(yīng)用部署進行介紹。
OldSQLNewSQL 在數(shù)據(jù)中心類應(yīng)用中混合部署
采用OldSQLNewSQL模式構(gòu)建數(shù)據(jù)中心，在充分發(fā)揮OldSQL數(shù)據(jù)庫的事務(wù)處理能力的同時，借助NewSQL在實時性、復(fù)雜分析、即席查詢等方面的獨特優(yōu)勢，以及面對海量數(shù)據(jù)時較強的擴展能力，滿足數(shù)據(jù)中心對當前“熱”數(shù)據(jù)事務(wù)型處理和海量歷史“冷”數(shù)據(jù)分析兩方面的需求。OldSQLNewSQL模式在數(shù)據(jù)中心類應(yīng)用中的互補作用體現(xiàn)在，OldSQL彌補了NewSQL不適合事務(wù)處理的不足，NewSQL彌補了OldSQL在海量數(shù)據(jù)存儲能力和處理性能方面的缺陷。
商業(yè)銀行數(shù)據(jù)中心采用OldSQLNewSQL混合部署方式搭建，OldSQL數(shù)據(jù)庫滿足各業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的歸檔備份和事務(wù)型應(yīng)用，NewSQL MPP數(shù)據(jù)庫集群對即席查詢、多維分析等應(yīng)用提供高性能支持，并且通過MPP集群架構(gòu)實現(xiàn)應(yīng)對海量數(shù)據(jù)存儲的擴展能力。
商業(yè)銀行數(shù)據(jù)中心存儲架構(gòu)
與傳統(tǒng)的OldSQL模式相比，商業(yè)銀行數(shù)據(jù)中心采用OldSQLNewSQL混合搭建模式，數(shù)據(jù)加載性能提升3倍以上，即席查詢和統(tǒng)計分析性能提升6倍以上。NewSQL MPP的高可擴展性能夠應(yīng)對新的業(yè)務(wù)需求，可隨著數(shù)據(jù)量的增長采用集群方式構(gòu)建存儲容量更大的數(shù)據(jù)中心。
OldSQLNoSQL 在互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)應(yīng)用中混合部署
在互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)應(yīng)用中采用OldSQLNoSQL混合模式，能夠很好的解決互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)應(yīng)用對海量結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)進行存儲和快速處理的需求。在諸如大型電子商務(wù)平臺、大型SNS平臺等互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)應(yīng)用場景中，OldSQL在應(yīng)用中負責高價值密度結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的存儲和事務(wù)型處理，NoSQL在應(yīng)用中負責存儲和處理海量非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)和低價值密度結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。OldSQLNoSQL模式在互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)應(yīng)用中的互補作用體現(xiàn)在，OldSQL彌補了NoSQL在ACID特性和復(fù)鄭彎雜關(guān)聯(lián)運算方面的不足，NoSQL彌補了OldSQL在海量數(shù)據(jù)存儲和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)處理方面的缺陷。
數(shù)據(jù)魔方是淘寶網(wǎng)的一款數(shù)據(jù)產(chǎn)品，主要提供行業(yè)數(shù)據(jù)分析、店鋪數(shù)據(jù)分析。淘寶數(shù)據(jù)產(chǎn)品在存儲層采用OldSQLNoSQL混合模式，由基于MySQL的分布式關(guān)系型數(shù)據(jù)庫集群MyFOX和基于HBase的NoSQL存儲集群Prom組成。由于OldSQL強大的語義和關(guān)系表達能力，在應(yīng)用中仍然占據(jù)著重要地位，目前存儲在MyFOX中的統(tǒng)計結(jié)果數(shù)據(jù)已經(jīng)達到10TB，占據(jù)著數(shù)據(jù)魔方總數(shù)據(jù)量的95%以上。另一方面，NoSQL作為SQL的有益補充，解決了OldSQL數(shù)據(jù)庫無法解決的全屬性選擇器等問題。
淘寶海量數(shù)據(jù)產(chǎn)品技術(shù)架構(gòu)
基于OldSQLNoSQL混合架構(gòu)的特點，數(shù)據(jù)魔方目前已經(jīng)能夠提供壓縮前80TB的數(shù)據(jù)存儲空間，支持每天4000萬的查詢請求，平均響應(yīng)時間在28毫秒，足以滿足未來一段時間內(nèi)的業(yè)務(wù)增長需求。
NewSQLNoSQL 在行業(yè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用中混合部署
行業(yè)大數(shù)據(jù)與互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)的區(qū)別在于行業(yè)大數(shù)據(jù)的價值密度更高，并且對結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的實時處理、復(fù)雜的多表關(guān)聯(lián)分析、即席查詢、數(shù)據(jù)強一致性等都比互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)有更高的要求。行業(yè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用場景主要是分析類應(yīng)用，如：電信、金融、政務(wù)、能源等行業(yè)的決策輔助、預(yù)測預(yù)警、統(tǒng)計分析、經(jīng)營分析等。
在行業(yè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用中采用NewSQLNoSQL混合模式，充分利用NewSQL在結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)分析處理方面的優(yōu)勢，以及NoSQL在非結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)處理方面的優(yōu)勢，實現(xiàn)NewSQL與NoSQL的功能互補，解決行業(yè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用對高價值結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的實時處理、復(fù)雜的多表關(guān)聯(lián)分析、即席查詢、數(shù)據(jù)強一致性等要求，以及對海量非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲和精確查詢的要求。在應(yīng)用中，NewSQL承擔高價值密度結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的存儲和分析處理工作，NoSQL承擔存儲和處理海量非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和不需要關(guān)聯(lián)分析、Ad-hoc查詢較少的低價值密度結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的工作。
當前電信運營商在集中化BI系統(tǒng)建設(shè)過程中面臨著數(shù)據(jù)規(guī)模大、數(shù)據(jù)處理類型多等問題，并且需要應(yīng)對大量的固定應(yīng)用，以及占統(tǒng)計總數(shù)80%以上的突發(fā)性臨時統(tǒng)計(ad-hoc)需求。在集中化BI系統(tǒng)的建設(shè)中采用NewSQLNoSQL混搭的模式，充分利用NewSQL在復(fù)雜分析、即席查詢等方面處理性能的優(yōu)勢，及NoSQL在非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)處理和海量數(shù)據(jù)存儲方面的優(yōu)勢，實現(xiàn)高效低成本。
集中化BI系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲架構(gòu)
集中化BI系統(tǒng)按照數(shù)據(jù)類型和處理方式的不同，將結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)分別存儲在不同的系統(tǒng)中：非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)在Hadoop平臺上存儲與處理;結(jié)構(gòu)化、不需要關(guān)聯(lián)分析、Ad-hoc查詢較少的數(shù)據(jù)保存在NoSQL數(shù)據(jù)庫或Hadoop平臺;結(jié)構(gòu)化、需要關(guān)聯(lián)分析或經(jīng)常ad-hoc查詢的數(shù)據(jù)，保存在NewSQL MPP數(shù)據(jù)庫中，短期高價值數(shù)據(jù)放在高性能平臺，中長期放在低成本產(chǎn)品中。
結(jié)語
當前信息化應(yīng)用的多樣性、復(fù)雜性，以及三種數(shù)據(jù)庫架構(gòu)各自所具有的優(yōu)勢和局限性，造成任何一種架構(gòu)的數(shù)據(jù)庫都不能完全滿足應(yīng)用需求，因此不同架構(gòu)數(shù)據(jù)庫混合使用，從而彌補其他架構(gòu)的不足成為必然選擇。根據(jù)應(yīng)用場景采用不同架構(gòu)數(shù)據(jù)庫進行組合搭配，充分發(fā)揮每種架構(gòu)數(shù)據(jù)庫的特點和優(yōu)勢，并且與其他架構(gòu)數(shù)據(jù)庫形成互補，完全涵蓋應(yīng)用需求，保證數(shù)據(jù)資源的更優(yōu)化利用，將成為未來一段時期內(nèi)信息化應(yīng)用主要采用的解決方式。
目前在國內(nèi)市場上，OldSQL主要為Oracle、IBM等國外數(shù)據(jù)庫廠商所壟斷，達夢、金倉等國產(chǎn)廠商仍處于追趕狀態(tài);南大通用憑借國產(chǎn)新型數(shù)據(jù)庫GBase 8a異軍突起，與EMC的Greenplum和HP的Vertica躋身NewSQL市場三強;NoSQL方面用戶則大多采用Hadoop開源方案。
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