NoSQL to rodzaj systemu zarządzania bazami danych (DBMS), który jest przeznaczony do obsługi i przechowywania dużych ilości danych nieustrukturyzowanych i częściowo ustrukturyzowanych. W przeciwieństwie do tradycyjnych relacyjnych baz danych, które do przechowywania danych wykorzystują tabele z predefiniowanymi schematami, bazy danych NoSQL korzystają z elastycznych modeli danych, które można dostosować do zmian w strukturach danych i skalować w poziomie, aby obsłużyć rosnące ilości danych.

Termin NoSQL pierwotnie odnosił się do baz danych innych niż SQL lub nierelacyjnych, ale od tego czasu termin ten ewoluował i oznacza nie tylko SQL, ponieważ bazy danych NoSQL rozszerzyły się i obejmują szeroką gamę różnych architektur baz danych i modeli danych.

Bazy danych NoSQL są ogólnie podzielone na cztery główne kategorie:

1. Bazy dokumentów: Te bazy danych przechowują dane w postaci dokumentów częściowo ustrukturyzowanych, takich jak JSON lub XML, i można je przeszukiwać za pomocą języków zapytań zorientowanych na dokumenty.
2. Sklepy typu klucz-wartość: Te bazy danych przechowują dane jako pary klucz-wartość i są zoptymalizowane pod kątem prostych i szybkich operacji odczytu/zapisu.
3. Sklepy kolumnowo-rodzinne: Te bazy danych przechowują dane jako rodziny kolumn, czyli zestawy kolumn traktowane jako pojedyncza jednostka. Są zoptymalizowane pod kątem szybkiego i wydajnego wyszukiwania dużych ilości danych.
4. Bazy grafów: Te bazy danych przechowują dane jako węzły i krawędzie i są zaprojektowane do obsługi złożonych relacji między danymi.

Bazy danych NoSQL są często używane w aplikacjach, w których istnieje duża ilość danych wymagających przetwarzania i analizy w czasie rzeczywistym, takich jak analityka mediów społecznościowych, handel elektroniczny i gry. Można ich również używać w innych zastosowaniach, takich jak systemy zarządzania treścią, zarządzanie dokumentami i zarządzanie relacjami z klientami.

Jednak bazy danych NoSQL mogą nie być odpowiednie dla wszystkich aplikacji, ponieważ mogą nie zapewniać tego samego poziomu spójności danych i gwarancji transakcyjnych, co tradycyjne relacyjne bazy danych. Wybierając system zarządzania bazami danych, ważne jest, aby dokładnie ocenić specyficzne potrzeby aplikacji.

NoSQL pierwotnie odnoszący się do bazy danych innej niż SQL lub nierelacyjnej, to baza danych zapewniająca mechanizm przechowywania i wyszukiwania danych. Dane te są modelowane w sposób inny niż relacje tabelaryczne stosowane w relacyjnych bazach danych. Takie bazy danych powstały pod koniec lat sześćdziesiątych XX wieku , ale pseudonim NoSQL uzyskał dopiero gwałtowny wzrost popularności na początku XXI wieku. Bazy danych NoSQL są wykorzystywane w aplikacjach internetowych czasu rzeczywistego i dużych zbiorach danych, a ich wykorzystanie z biegiem czasu rośnie.

• Systemy NoSQL są czasami nazywane Nie tylko SQL, aby podkreślić fakt, że mogą obsługiwać języki zapytań podobne do SQL. Baza danych NoSQL charakteryzuje się prostotą projektowania, prostszym skalowaniem w poziomie do klastrów maszyn, ma i lepszą kontrolę nad dostępnością. Struktury danych używane w bazach NoSQL różnią się od tych używanych domyślnie w relacyjnych bazach danych, co sprawia, że ​​niektóre operacje w NoSQL są szybsze. Przydatność danej bazy danych NoSQL zależy od problemu, jaki ma rozwiązać.
• Bazy danych NoSQL, zwane także nie tylko bazami danych SQL, to nowy typ systemu zarządzania bazami danych, który ma , zyskały popularność w ostatnich latach. W przeciwieństwie do tradycyjnych relacyjnych baz danych, bazy danych NoSQL są zaprojektowane do obsługi dużych ilości danych nieustrukturyzowanych lub częściowo ustrukturyzowanych i mogą dostosowywać się do dynamicznych zmian w modelu danych. To sprawia, że ​​bazy danych NoSQL dobrze nadają się do nowoczesnych aplikacji internetowych, analiz w czasie rzeczywistym i przetwarzania dużych zbiorów danych.
• Struktury danych używane w bazach danych NoSQL są czasami postrzegane jako bardziej elastyczne niż tabele relacyjnych baz danych. Wiele sklepów NoSQL kompromisuje spójność na rzecz dostępności, szybkości, , i tolerancja podziału. Bariery na drodze do szerszego zastosowania magazynów NoSQL obejmują użycie języków zapytań niskiego poziomu, brak standardowych interfejsów oraz ogromne wcześniejsze inwestycje w istniejące relacyjne bazy danych.
• W większości sklepów NoSQL brakuje prawdziwych transakcji ACID (Atomicity, Consistency, Isolation, Durability), ale kilka baz danych, takich jak MarkLogic, Aerospike, FairCom c-treeACE, Google Spanner (choć technicznie rzecz biorąc jest to baza danych NewSQL), Symasa LMDB i OrientDB je stworzyły centralnym punktem ich projektów.
• Większość baz danych NoSQL oferuje koncepcję ostatecznej spójności, w ramach której zmiany w bazie danych są propagowane do wszystkich węzłów, więc zapytania o dane mogą nie zwracać natychmiast zaktualizowanych danych lub mogą skutkować niedokładnym odczytaniem danych, co jest problemem znanym jako nieaktualne odczyty. Również, ma w niektórych systemach NoSQL mogą występować utracone zapisy i inne formy utraty danych. Niektóre systemy NoSQL zapewniają koncepcje takie jak rejestrowanie z wyprzedzeniem, aby uniknąć utraty danych.
• Prostym przykładem bazy danych NoSQL jest baza danych dokumentów. W bazie danych dokumentów dane są przechowywane w dokumentach, a nie w tabelach. Każdy dokument może zawierać inny zestaw pól, co ułatwia dostosowanie się do zmieniających się wymagań dotyczących danych
• Weźmy na przykład bazę danych przechowującą dane dotyczące pracowników. W relacyjnej bazie danych informacje te mogą być przechowywane w tabelach, z których jedna zawiera informacje o pracownikach, a druga zawiera informacje o wydziałach. W bazie danych dokumentów każdy pracownik byłby przechowywany jako oddzielny dokument, a wszystkie jego informacje byłyby zawarte w dokumencie.
• Bazy danych NoSQL to stosunkowo nowy typ systemu zarządzania bazami danych, który ma A zyskały popularność w ostatnich latach ze względu na swoją skalowalność i elastyczność. Są przeznaczone do obsługi dużych ilości danych nieustrukturyzowanych lub częściowo ustrukturyzowanych i mogą obsługiwać dynamiczne zmiany w modelu danych. To sprawia, że ​​bazy danych NoSQL dobrze nadają się do nowoczesnych aplikacji internetowych, analiz w czasie rzeczywistym i przetwarzania dużych zbiorów danych.

Kluczowe cechy NoSQL:

1. Schemat dynamiczny: Bazy danych NoSQL nie mają stałego schematu i mogą dostosowywać się do zmieniających się struktur danych bez konieczności migracji lub zmian schematu.
2. Skalowalność pozioma: Bazy danych NoSQL zaprojektowano z myślą o skalowaniu w poziomie poprzez dodanie większej liczby węzłów do klastra baz danych, dzięki czemu dobrze nadają się do obsługi dużych ilości danych i dużego natężenia ruchu.
3. Na podstawie dokumentu: Niektóre bazy danych NoSQL, takie jak MongoDB, korzystają z modelu danych opartego na dokumentach, w którym dane są przechowywane w formacie częściowo ustrukturyzowanym, bez schematu, takim jak JSON lub BSON.
4. Na podstawie wartości kluczy: Inne bazy danych NoSQL, takie jak Redis, korzystają z modelu danych klucz-wartość, w którym dane są przechowywane jako zbiór par klucz-wartość.
5. Oparte na kolumnach: Niektóre bazy danych NoSQL, takie jak Cassandra, korzystają z modelu danych opartego na kolumnach, w którym dane są zorganizowane w kolumny, a nie w wiersze.
6. Rozproszona i wysoka dostępność: Bazy danych NoSQL są często projektowane tak, aby zapewniały wysoką dostępność i automatycznie obsługiwały awarie węzłów oraz replikację danych między wieloma węzłami w klastrze baz danych.
7. Elastyczność: Bazy danych NoSQL umożliwiają programistom przechowywanie i pobieranie danych w elastyczny i dynamiczny sposób, z obsługą wielu typów danych i zmieniających się struktur danych.
8. Wydajność: Bazy danych NoSQL są zoptymalizowane pod kątem wysokiej wydajności i mogą obsługiwać dużą liczbę odczytów i zapisów, dzięki czemu nadają się do zastosowań związanych z dużymi zbiorami danych i aplikacjami czasu rzeczywistego.

Zalety NoSQLa: Praca z bazami danych NoSQL, takimi jak MongoDB i Cassandra, ma wiele zalet. Głównymi zaletami są wysoka skalowalność i wysoka dostępność.

1. Wysoka skalowalność: Bazy danych NoSQL używają fragmentowania do skalowania poziomego. Partycjonowanie danych i umieszczanie ich na wielu komputerach w taki sposób, aby zachować kolejność danych, to sharding. Skalowanie pionowe oznacza dodanie większej ilości zasobów do istniejącej maszyny, natomiast skalowanie poziome oznacza dodanie większej liczby maszyn do obsługi danych. Skalowanie pionowe nie jest łatwe do wdrożenia, ale skalowanie poziome jest łatwe do wdrożenia. Przykładami baz danych skalowanych poziomo są MongoDB, Cassandra itp. NoSQL może obsłużyć ogromną ilość danych ze względu na skalowalność w miarę wzrostu danych. NoSQL skaluje się Automat sobie pozwolić na efektywne przetwarzanie tych danych.
2. Elastyczność: Bazy danych NoSQL są zaprojektowane do obsługi danych nieustrukturyzowanych lub częściowo ustrukturyzowanych, co oznacza, że ​​mogą uwzględniać dynamiczne zmiany w modelu danych. To sprawia, że ​​bazy danych NoSQL dobrze nadają się do aplikacji, które muszą obsługiwać zmieniające się wymagania dotyczące danych.
3. Duża dostępność: Automat , funkcja replikacji w bazach danych NoSQL sprawia, że ​​jest ona wysoce dostępna, ponieważ w przypadku jakiejkolwiek awarii dane replikują się do poprzedniego spójnego stanu.
4. Skalowalność: Bazy danych NoSQL są wysoce skalowalne, co oznacza, że ​​mogą z łatwością obsługiwać duże ilości danych i ruchu. Dzięki temu dobrze nadają się do zastosowań, które muszą obsługiwać duże ilości danych lub ruchu
5. Wydajność: Bazy danych NoSQL są zaprojektowane do obsługi dużych ilości danych i ruchu, co oznacza, że ​​mogą zaoferować lepszą wydajność w porównaniu z tradycyjnymi relacyjnymi bazami danych.
6. Opłacalność: Bazy danych NoSQL są często bardziej opłacalne niż tradycyjne relacyjne bazy danych, ponieważ są zazwyczaj mniej złożone i nie wymagają drogiego sprzętu ani oprogramowania.
7. Zwinność: Idealny do sprawnego rozwoju.

Wady NoSQL: NoSQL ma następujące wady.

1. Brak standaryzacji: Istnieje wiele różnych typów baz danych NoSQL, każdy z własnymi, unikalnymi mocnymi i słabymi stronami. Ten brak standaryzacji może utrudnić wybór odpowiedniej bazy danych dla konkretnego zastosowania
2. Brak zgodności z ACID: Bazy danych NoSQL nie są w pełni zgodne z ACID, co oznacza, że ​​nie gwarantują spójności, integralności i trwałości danych. Może to być wadą w przypadku aplikacji wymagających silnych gwarancji spójności danych.
3. Wąskie skupienie: Bazy danych NoSQL mają bardzo wąski zakres zastosowań, ponieważ są przeznaczone głównie do przechowywania, ale zapewniają bardzo niewielką funkcjonalność. Relacyjne bazy danych są lepszym wyborem w obszarze zarządzania transakcjami niż NoSQL.
4. Otwarte źródło: NoSQL jest Baza danych baza danych o otwartym kodzie źródłowym. Nie ma jeszcze niezawodnego standardu dla NoSQL. Innymi słowy, dwa systemy baz danych będą prawdopodobnie nierówne.
5. Brak obsługi złożonych zapytań: Bazy danych NoSQL nie są przeznaczone do obsługi złożonych zapytań, co oznacza, że ​​nie nadają się do zastosowań wymagających złożonej analizy danych lub raportowania.
6. Brak dojrzałości: Bazy danych NoSQL są stosunkowo nowe i brakuje im dojrzałości tradycyjnych relacyjnych baz danych. Może to sprawić, że będą mniej niezawodne i mniej bezpieczne niż tradycyjne bazy danych.
7. Wyzwanie związane z zarządzaniem: Celem narzędzi Big Data jest maksymalne uproszczenie zarządzania dużą ilością danych. Ale to nie jest takie proste. Zarządzanie danymi w NoSQL jest znacznie bardziej złożone niż w relacyjnej bazie danych. W szczególności NoSQL ma reputację trudnego w instalacji i jeszcze bardziej wymagającego w codziennym zarządzaniu.
8. Interfejs graficzny nie jest dostępny: Narzędzia w trybie GUI umożliwiające dostęp do bazy danych nie są elastycznie dostępne na rynku.
9. Kopia zapasowa: Kopia zapasowa to bardzo słaby punkt niektórych baz danych NoSQL, takich jak MongoDB. MongoDB nie ma podejścia do tworzenia kopii zapasowych danych w spójny sposób.
10. Duży rozmiar dokumentu: Niektóre systemy baz danych, takie jak MongoDB i CouchDB, przechowują dane w formacie JSON. Oznacza to, że dokumenty są dość duże (BigData, przepustowość sieci, prędkość), a posiadanie opisowych nazw kluczy w rzeczywistości szkodzi, ponieważ zwiększają rozmiar dokumentu.

Rodzaje baz danych NoSQL: Typy baz danych NoSQL i nazwa systemu baz danych należącego do tej kategorii to:

wyszukiwanie liniowe w Javie

1. Graficzne bazy danych : Przykłady – Amazon Neptun, Neo4j
2. Magazyn wartości kluczy: Przykłady – Memcached, Redis, Spójność
3. Kolumna: Przykłady – Hbase, Big Table, Accumulo
4. Na podstawie dokumentu: Przykłady – MongoDB, CouchDB, Cloudant

Kiedy należy używać NoSQL:

1. Kiedy trzeba przechowywać i pobierać ogromną ilość danych.
2. Relacja między przechowywanymi danymi nie jest aż tak ważna
3. Dane zmieniają się w czasie i nie są ustrukturyzowane.
4. Obsługa ograniczeń i połączeń nie jest wymagana na poziomie bazy danych
5. Dane stale rosną i aby obsłużyć dane, należy regularnie skalować bazę danych.

Podsumowując, bazy danych NoSQL oferują kilka korzyści w porównaniu z tradycyjnymi relacyjnymi bazami danych, takimi jak skalowalność, elastyczność i opłacalność. Mają jednak również kilka wad, takich jak brak standaryzacji, brak zgodności z ACID i brak obsługi złożonych zapytań. Wybierając bazę danych do konkretnego zastosowania, ważne jest dokładne rozważenie zalet i wad w celu określenia najlepszego dopasowania.