什么是 NoSQL 数据库以及何时应该使用它？-mysql教程-PHP中文网

SQL 和 NoSQL 数据库各有自己的特点和用例。了解它们各自的结构、可扩展性和应用范围可以帮助您更好地选择适合您特定需求的数据库解决方案。

用于存储数字信息的数据库主要有两种类型：SQL（关系型数据库）和NoSQL（非关系型数据库）。虽然这两种方法都可以有效地存储数据，但它们在架构、可扩展性、数据关系处理、查询语言和支持的场景方面有所不同。

在本文中，我们将探讨每种类型的数据库、它们的异同，以及如何为您的特定数据应用选择最佳的数据库类型。

What Is a NoSQL Database and When Should You Use It?

什么是 SQL？

结构化查询语言 (SQL) 是一种编程语言，使技术和非技术用户都可以查询、操作和修改关系数据库中的数据。

SQL 数据库以表格格式组织数据，其中数据以行和列的形式呈现，并遵循关系模型。该模型最适用于结构清晰、定义明确的数据，例如名称和数量，其中不同实体之间存在已知的关系。在 SQL 数据库中，表通过“外键”连接，从而建立不同表和字段之间的关系，例如客户和订单之间、员工和部门之间。

SQL 数据库支持垂直可扩展性，这意味着可以通过添加更多存储资源（例如 RAM 或 SSD）来提高其处理能力。虽然在某些情况下这会限制SQL数据库对服务器物理资源的扩展，但云计算等技术的发展为SQL数据库提供了更大的可扩展性。

What Is a NoSQL Database and When Should You Use It?

什么是NoSQL？

NoSQL 数据库是非关系数据库，其存储数据的方式与 SQL 数据库中使用的表关系不同。 SQL数据库最适合处理结构化数据，而NoSQL数据库适合处理结构化、半结构化和非结构化数据。因此，NoSQL数据库并不遵循固定的模式，而是使用更灵活的结构来容纳不同类型的数据。另外，NoSQL数据库并不使用SQL语言来执行查询，而是使用其他查询语言（有些甚至没有专用的查询语言）。 NoSQL 数据库支持水平可扩展性，这意味着它们可以通过在集群中添加节点来处理更大的工作负载。

What Is a NoSQL Database and When Should You Use It?

NoSQL 非关系数据库非常适合处理非结构化数据，通常具有以下特征：

NoSQL 数据库是无模式的，这意味着它们没有固定的数据模型。
NoSQL 数据库支持非结构化数据的动态模式，这使得在某些类型的应用程序中集成数据变得更容易、更快捷。
NoSQL 使用非表格数据模型，可以是面向文档、键值或基于图形的。一些常见的 NoSQL 数据库包括 MongoDB、Cassandra、HBase、Redis、Neo4j 和 CouchDB。

NoSQL 数据库能够解决现代应用程序中遇到的规模和灵活性挑战，特别是在处理大量快速变化的数据时。这些需求存在于广泛的垂直行业和应用领域，例如物联网、用户分析、个性化服务、广告技术、电子商务、游戏和社交网络。

NoSQL 和 SQL 之间的主要区别

从高层次来看，NoSQL 和 SQL 数据库有很多共同点。

它们都支持数据存储和查询，并提供检索、更新和删除存储数据的功能。然而，在表面之下，NoSQL 与 SQL 数据库之间存在一些影响性能、可扩展性和灵活性的显着差异。

以下是 SQL 和 NoSQL 数据库之间的一些主要区别：

结构

SQL 数据库基于表结构，而 NoSQL 数据库可以基于文档、键值或基于图形。在NoSQL数据库中，文档可以包含键值对，并且可以排序和嵌套。

可扩展性

SQL数据库通常通过在单台服务器上添加资源来垂直扩展，用户需要添加物理硬件来扩展存储容量。虽然可以利用云存储选项，但在处理大量数据时，SQL 数据库的成本对于企业来说可能会很高。

相比之下，NoSQL数据库提供了水平扩展的能力，这意味着只需添加更多服务器即可增加数据处理能力。因此，NoSQL 数据库更适合现代基于云的分布式基础设施。

句法

SQL 数据库使用结构化查询语言 (SQL)。 NoSQL 数据库使用 JSON（JavaScript 对象表示法）、XML、YAML 或二进制格式来促进非结构化数据的处理。 SQL 有固定的定义模式，而 NoSQL 数据库更灵活。

支持

SQL 是一种流行的标准语言，受到许多不同数据库系统的广泛支持。相比之下，NoSQL 数据库在不同系统中的支持程度不同。

在支持方面，您通常会发现 SQL 数据库比 NoSQL 数据库提供更多帮助。这是因为SQL作为一种更加成熟的技术，拥有更大的用户和开发者社区以及更多的支持资源。另一方面，NoSQL 相对较新，在论坛或社区中的帮助可能较少。如果您在此过程中遇到问题，支持选项可能会受到限制。

SQL 的优点和缺点

SQL 是一种广泛使用的语言，用于查询数据库和在传统应用程序之间传输结构化数据。它是一种功能强大的语言，可以完成许多与数据相关的任务，但它也有一些局限性。

What Is a NoSQL Database and When Should You Use It?

SQL的优点：

SQL 是一种广泛使用和认可的查询语言，大多数开发人员都熟悉。
SQL 非常适合对大型数据集进行简单的聚合操作，例如计算平均值。
当输入和输出都是关系数据库时，SQL 在设置简单的 ETL（提取、转换、加载）作业方面表现良好。
SQL 文档齐全，学习曲线相对平坦，易于掌握。

SQL的缺点：

处理大型数据集时，SQL 性能可能会下降，尤其是在对数据执行多次传递和复杂的联接操作时。
SQL 错误消息通常不直观，使得调试过程变得复杂。
与Python或R等编程语言相比，SQL语法更加冗长，使得编写复杂的转换脚本或函数变得更加困难。

NoSQL 的优点和缺点

NoSQL 的一个主要优点是不需要预先定义固定的数据库结构（或模式）。这意味着您可以轻松添加新列，而不必担心修改传统关系数据库中的大规模数据表所带来的复杂性。此外，如果您的应用程序不依赖 SQL 进行查询，则可以避免 SQL 解析和编译的开销。这可以在处理大量数据时带来显着的性能提升。

但是，与 SQL 数据库相比，NoSQL 技术仍然不成熟。以下是 NoSQL 的优点和缺点。

What Is a NoSQL Database and When Should You Use It?

NoSQL 的优点：

灵活的schema设计：无需预定义表结构，灵活应对需求变化。
分布式架构支持：易于在大规模分布式平台上扩展。
低成本：NoSQL通常可以更好地控制基础设施方面的成本。
高可用性和高吞吐量：能够处理大量并发请求，提供更高的系统可用性。

NoSQL 的缺点：

技术尚未完全成熟：管理维护复杂，缺乏成熟的SQL生态。
查询能力有限：复杂查询场景下，NoSQL的查询能力弱于SQL。
一致性和性能问题：在一些复杂场景下，数据一致性和性能可能不太理想。

何时使用：SQL 与 NoSQL

选择何时使用 NoSQL 与 SQL 至关重要，因为它们在数据结构、功能和应用场景上有所不同。如果您的应用程序依赖于数据表之间的关系，那么 SQL 关系数据库是理想的选择，尤其是在需要保证数据一致性的情况下。然而，就灵活性和可扩展性而言，关系数据库并不总是最佳解决方案。

NoSQL数据库不使用传统的结构化表，而是使用更灵活的架构来存储非结构化数据，这使得它们更适合需要扩展的项目。另一方面，这也意味着对数据一致性和关系的控制相对较弱。

以下是一些适合 NoSQL 的常见场景：

高性能要求，尤其是读取性能：Cassandra、Riak等分布式NoSQL系统通过添加更多设备来提高读取性能。另外，很多NoSQL数据库可以自动跨节点复制数据，保证数据副本随时可用，从而提高读取效率。
高可用性要求：NoSQL系统通常通过跨节点复制数据来实现高可用性。即使某个节点发生故障，其他节点仍然可以访问数据，保证应用程序的正常运行。另外，NoSQL集群中的节点可以灵活增减，不会影响系统整体可用性。