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8 種常用的 NoSQL 數據庫系統對比分析

編輯:更多數據庫知識

Kristóf Kovács 是一位軟件架構師和咨詢顧問,他最近發布了一片對比各種類型NoSQL數據庫的文章。

雖然SQL數據庫是非常有用的工具,但經歷了15年的一支獨秀之後壟斷即將被打破。這只是時間問題:被迫使用關系數據庫,但最終發現不能適應需求的情況不勝枚舉。

但是NoSQL數據庫之間的不同,遠超過兩 SQL數據庫之間的差別。這意味著軟件架構師更應該在項目開始時就選擇好一個適合的 NoSQL數據庫。針對這種情況,這裡對 Cassandra、Mongodb、CouchDB、Redis、 Riak、Membase、Neo4j 和 HBase 進行了比較:

(編注1:NoSQL:是一項全新的數據庫革命性運動,NoSQL的擁護者們提倡運用非關系型的數據存儲。現今的計算機體系結構在數據存儲方面要求具 備龐大的水平擴 展性,而NoSQL致力於改變這一現狀。目前Google的 BigTable 和Amazon 的Dynamo使用的就是NoSQL型數據庫。 參見NoSQL詞條。)

1. CouchDB

所用語言: Erlang
特點:DB一致性,易於使用
使用許可: Apache
協議: HTTP/REST
雙向數據復制,
持續進行或臨時處理,
處理時帶沖突檢查,
因此,采用的是master-master復制(見編注2)
MVCC – 寫操作不阻塞讀操作
可保存文件之前的版本
Crash-only(可靠的)設計
需要不時地進行數據壓縮
視圖:嵌入式 映射/減少
格式化視圖:列表顯示
支持進行服務器端文檔驗證
支持認證
根據變化實時更新
支持附件處理
因此, CouchApps(獨立的 js應用程序)
需要 jQuery程序庫
 

最佳應用場景:適用於數據變化較少,執行預定義查詢,進行數據統計的應用程序。適用於需要提供數據版本支持的應用程序。

例如: CRM、CMS系統。 master-master復制對於多站點部署是非常有用的。

(編注2:master-master復制:是一種數據庫同步方法,允許數據在一組計算機之間共享數據,並且可以通過小組中任意成員在組內進行數據更新。)

2. Redis

所用語言:C/C++
特點:運行異常快
使用許可: BSD
協議:類 Telnet
有硬盤存儲支持的內存數據庫,
但自2.0版本以後可以將數據交換到硬盤(注意, 2.4以後版本不支持該特性!)
Master-slave復制(見編注3)
雖然采用簡單數據或以鍵值索引的哈希表,但也支持復雜操作,例如 ZREVRANGEBYSCORE。
INCR & co (適合計算極限值或統計數據)
支持 sets(同時也支持 union/diff/inter)
支持列表(同時也支持隊列;阻塞式 pop操作)
支持哈希表(帶有多個域的對象)
支持排序 sets(高得分表,適用於范圍查詢)
Redis支持事務
支持將數據設置成過期數據(類似快速緩沖區設計)
Pub/Sub允許用戶實現消息機制


最佳應用場景:適用於數據變化快且數據庫大小可遇見(適合內存容量)的應用程序。
例如:股票價格、數據分析、實時數據搜集、實時通訊。
(編注3:Master-slave復制:如果同一時刻只有一台服務器處理所有的復制請求,這被稱為 Master-slave復制,通常應用在需要提供高可用性的服務器集群。)

3. MongoDB

所用語言:C++
特點:保留了SQL一些友好的特性(查詢,索引)。
使用許可: AGPL(發起者: Apache)
協議: Custom, binary( BSON)
Master/slave復制(支持自動錯誤恢復,使用 sets 復制)
內建分片機制
支持 javascript表達式查詢
可在服務器端執行任意的 javascript函數
update-in-place支持比CouchDB更好
在數據存儲時采用內存到文件映射
對性能的關注超過對功能的要求
建議最好打開日志功能(參數 –journal)
在32位操作系統上,數據庫大小限制在約2.5Gb
空數據庫大約占 192Mb
采用 GridFS存儲大數據或元數據(不是真正的文件系統)
 
最佳應用場景:適用於需要動態查詢支持;需要使用索引而不是 map/reduce功能;需要對大數據庫有性能要求;需要使用 CouchDB但因為數據改變太頻繁而占滿內存的應用程序。
例如:你本打算采用 MySQL或 PostgreSQL,但因為它們本身自帶的預定義欄讓你望而卻步。

4. Riak

所用語言:Erlang和C,以及一些Javascript
特點:具備容錯能力
使用許可: Apache
協議: HTTP/REST或者 custom binary
可調節的分發及復制(N, R, W)
用 JavaScript or Erlang在操作前或操作後進行驗證和安全支持。
使用JavaScript或Erlang進行 Map/reduce
連接及連接遍歷:可作為圖形數據庫使用
索引:輸入元數據進行搜索(1.0版本即將支持)
大數據對象支持( Luwak)
提供“開源”和“企業”兩個版本
全文本搜索,索引,通過 Riak搜索服務器查詢( beta版)
支持Masterless多站點復制及商業許可的 SNMP監控
 

最佳應用場景:適用於想使用類似 Cassandra(類似Dynamo)數據庫但無法處理 bloat及復雜性的情況。適用於你打算做多站點復制,但又需要對單個站點的擴展性,可用性及出錯處理有要求的情況。
例如:銷售數據搜集,工廠控制系統;對宕機時間有嚴格要求;可以作為易於更新的 web服務器使用。

5. Membase

所用語言: Erlang和C
特點:兼容 Memcache,但同時兼具持久化和支持集群
使用許可: Apache 2.0
協議:分布式緩存及擴展
非常快速(200k+/秒),通過鍵值索引數據
可持久化存儲到硬盤
所有節點都是唯一的( master-master復制)
在內存中同樣支持類似分布式緩存的緩存單元
寫數據時通過去除重復數據來減少 IO
提供非常好的集群管理 web界面
更新軟件時軟無需停止數據庫服務
支持連接池和多路復用的連接代理
 
最佳應用場景:適用於需要低延遲數據訪問,高並發支持以及高可用性的應用程序
例如:低延遲數據訪問比如以廣告為目標的應用,高並發的 web 應用比如網絡游戲(例如 Zynga)

6. Neo4j

所用語言: Java
特點:基於關系的圖形數據庫
使用許可: GPL,其中一些特性使用 AGPL/商業許可
協議: HTTP/REST(或嵌入在 Java中)
可獨立使用或嵌入到 Java應用程序
圖形的節點和邊都可以帶有元數據
很好的自帶web管理功能
使用多種算法支持路徑搜索
使用鍵值和關系進行索引
為讀操作進行優化
支持事務(用 Java api)
使用 Gremlin圖形遍歷語言
支持 Groovy腳本
支持在線備份,高級監控及高可靠性支持使用 AGPL/商業許可
 
最佳應用場景:適用於圖形一類數據。這是 Neo4j與其他nosql數據庫的最顯著區別
例如:社會關系,公共交通網絡,地圖及網絡拓譜

7. Cassandra

所用語言: Java
特點:對大型表格和 Dynamo支持得最好
使用許可: Apache
協議: Custom, binary (節約型)
可調節的分發及復制(N, R, W)
支持以某個范圍的鍵值通過列查詢
類似大表格的功能:列,某個特性的列集合
寫操作比讀操作更快
基於 Apache分布式平台盡可能地 Map/reduce
我承認對 Cassandra有偏見,一部分是因為它本身的臃腫和復雜性,也因為 Java的問題(配置,出現異常,等等)
 
最佳應用場景:當使用寫操作多過讀操作(記錄日志)如果每個系統組建都必須用 Java編寫(沒有人因為選用 Apache的軟件被解雇)
例如:銀行業,金融業(雖然對於金融交易不是必須的,但這些產業對數據庫的要求會比它們更大)寫比讀更快,所以一個自然的特性就是實時數據分析

8. HBase

(配合 ghshephard使用)

所用語言: Java
特點:支持數十億行X上百萬列
使用許可: Apache
協議:HTTP/REST (支持 Thrift,見編注4)
在 BigTable之後建模
采用分布式架構 Map/reduce
對實時查詢進行優化
高性能 Thrift網關
通過在server端掃描及過濾實現對查詢操作預判
支持 XML, Protobuf, 和binary的HTTP
Cascading, hive, and pig source and sink modules
基於 Jruby( JIRB)的shell
對配置改變和較小的升級都會重新回滾
不會出現單點故障
堪比MySQL的隨機訪問性能
 
最佳應用場景:適用於偏好BigTable:)並且需要對大數據進行隨機、實時訪問的場合。

例如: Facebook消息數據庫(更多通用的用例即將出現)
編注4:Thrift 是一種接口定義語言,為多種其他語言提供定義和創建服務,由Facebook開發並開源。
當然,所有的系統都不只具有上面列出的這些特性。這裡我僅僅根據自己的觀點列出一些我認為的重要特性。與此同時,技術進步是飛速的,所以上述的內容肯定需要不斷更新。我會盡我所能地更新這個列表。

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