NoSQL 与 CAP 定理简介

NoSQL 简介

NoSQL is “Not Only SQL”，意为不仅仅是 SQL。

NoSQL 是指非关系型数据库，是对不同于传统的关系型数据库管理系统的统称。它常用于超大规模的数据存储，这些类型的数据存储不需要固定的模式，无需多余操作即可横向扩展。

ACID 规则

传统关系型数据库事务(transaction)遵循 ACID 规则： 0. Atomicity(原子性)
原子性很好理解，可以理解为一个事务要么不做，要么做完。有点类似于操作系统里面的原语。只要一个操作失败，整个事务就需要回滚。

1. Consistency(一致性)
   数据库要处于一致的状态，事务的运行不会改变数据库原本的一致性约束。

2. Isolation(独立性)
   是指并发的事务之间不会相互影响。

3. Durability(持久性)
   事务提交后将会永久的保存在数据库，不会因为宕机而丢失。

RDBMS/NoSQL

RDBMS

• 高度组织化结构化数据；
• 结构化查询语言 SQL；
• 数据和关系都存储在单独的表中；
• 数据操纵语言，数据定义语言；
• 严格的一致性；
• 基础事务。

NoSQL

• 代表着不仅仅是 SQL；
• 没有声明性查询语句；
• 没有预定义的模式；
• 键值对存储，列存储，文档存储，图形数据库；
• 最终一致性，而非 ACID 属性；
• 非结构化和不可预知的数据；
• CAP 定理；
• 高性能，高可用性和可伸缩性；

NoSQL 优缺点

优点

• 高可扩展性
• 分布式计算
• 低成本
• 架构灵活，半结构化数据
• 没有复杂的关系

缺点

• 没有标准化
• 有限的查询功能
• 最终一致是不直观的程序

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CAP 定理

CAP 定理(CAP theorem)，又称布鲁尔定理，它指对于一个分布式计算机系统来说，不可能同时满足一下三点：

• 一致性(Consistency)所有节点在同一时间具有相同数据；
• 可用性(Availability)保证每个请求不管成功或者失败都有相应；
• 分割容忍(Partition tolerance)系统中任意信息的丢失或失败不会影响系统的继续运作。

CAP 理论的核心是：一个分布式系统不可能同时很好的满足一致性、可用性和分割容忍这三个需求，最多只能同时较好的满足两个。

因此，根据 CAP 原理将 NoSQL 数据库分成了满足 CA 原则，满足 CP 原则和满足 CP 原则三个大类：

• CA - 单点集群，满足一致性，可用性的系统，通常在可扩展性上不太强大。
• CP - 满足一致性，分割容忍的系统，通常性能不是特别高。
• AP - 满足可用性，分割容忍的系统，通常可能对一致性要求低一些。

分布式计算优缺点

优点

• 可靠性，亦容错性
• 可扩展性
• 资源共享
• 灵活性
• 更快的速度
• 开放系统
• 更高的性能

缺点

• 故障诊断比较繁琐
• 较少的软件支持
• 安全性