Благодаря моделям данных JSON и мультимодельному доступу база данных NoSQL может удовлетворять высоким требованиям к производительности и при этом быстро развиваться, пишет на портале The New Stack Тим Ротах, директор по маркетингу продуктов Couchbase.
NoSQL, сокращение от «Not only SQL» («не только SQL»), — это термин, используемый для обозначения систем баз данных, которые хранят информацию в различных форматах для поддержки требований, которые трудно удовлетворить традиционным реляционным (или SQL) базам данных. Последние были разработаны для минимизации дублирования данных в эпоху, когда хранение данных было очень дорогим.
Хотя реляционные базы данных по-прежнему широко применяются, характер хранения и использования данных изменился. Такие вещи, как, например, поиск в стиле Google, встроены в большинство приложений. Взрывной рост данных, просмотра веб-страниц, использования мобильных устройств и аналитики существенно изменил современные требования к базам данных. Эти новые потребности привели к росту баз данных NoSQL, которые включают в себя различные модели, такие как ключ-значение, документ, столбец, временной ряд и граф. Кроме того, ведущие базы данных NoSQL теперь также поддерживают ключевые реляционные возможности.
Что собой представляет современная мультимодельная база данных NoSQL
Множественные методы доступа к данным, так называемые мультимодельные, делают базы данных полезными в самых разных сценариях использования. JSON (JavaScript Object Notation) — это распространенный формат данных NoSQL, который обеспечивает гибкость и хорошо работает с различными моделями доступа. Базы данных NoSQL работают как основное хранилище контента, то есть вы вводите данные в одном приложении, но можете обращаться к ним несколькими способами, в зависимости от сценария использования. Это облегчает разработку и развитие приложений с течением времени. Многие базы данных NoSQL создаются с нуля, чтобы быть быстрыми, гибкими и высокодоступными, поддерживая современные облачные вычисления, распределенность и управление данными.
Почему организации выбирают NoSQL
Одним из главных факторов является необходимость предоставления исключительного клиентского опыта, что является важнейшим конкурентным отличием. Клиенты ожидают отличного цифрового опыта от услуг, предоставляемых по требованию, в режиме реального времени, персонализированных и быстрых. Следовательно, приложения должны быть динамичными, работать на различных устройствах и постоянно развиваться. Управлять такими темпами изменений нелегко без правильной технологии. Именно поэтому многие организации выбирают NoSQL.
Реляционные базы данных vs. NoSQL: ключевые различия
Реляционные базы данных были созданы для бэк-офисных бизнес-приложений, размещаемых на одном сервере. Чтобы увеличить базу данных, вам требуется «ящик побольше», это называется «вертикальным масштабированием».
Базы данных NoSQL родились благодаря огромному росту данных в Интернете. Лидерами здесь в середине
Поддержка SQL в NoSQL
Реляционные системы хранят данные в жесткой, связанной структуре таблиц или схеме. Объектные данные разбиваются на отдельные таблицы для устранения повторяющейся информации, что называется нормализацией. Несмотря на свою эффективность, этот метод часто оказывается ограниченным, когда новые функции требуют изменения модели данных. Системы NoSQL могут хранить иерархические данные в формате JSON, поддерживая больше структуры и таких потребностей, как транзакции ACID, и одновременно предлагая гибкие полуструктурированные способы хранения и возврата данных. Эта конвергенция лучшего из реляционных и лучшего из современных NoSQL-баз данных упрощает информационные архитектуры и разработку приложений и помогает поддерживать современные требования к базам данных, такие как:
- Обеспечение высокой отзывчивости веб- и мобильных приложений.
- Работа с полу- и неструктурированными данными, а также поддержка транзакций ACID.
- Быстрая адаптация к изменяющимся требованиям пользователей с помощью частых обновлений.
- Выпуск новых функций с меньшим временем запуска в производство.
- Поддержка нескольких типов данных и методов доступа к данным.
- Обеспечение высокой доступности без простоев.
Эти потребности можно удовлетворить и с помощью реляционных баз данных, но усилия и затраты будут очень высокими.
Гибкое развитие
Скорость крайне важна для инноваций, но не менее важна и гибкость. Основной принцип гибкой разработки — быстрое реагирование на изменения. Часто, когда меняются требования, необходимо изменить и модель данных. В реляционных базах данных разработчикам часто приходится официально запрашивать «изменение схемы» у администраторов баз данных. Это замедляет или останавливает разработку.
Для сравнения, база данных документов NoSQL полностью поддерживает гибкую разработку, поскольку она не имеет схемы и не определяет статически, как должны быть смоделированы данные. Вместо этого она отдает этот вопрос на откуп приложениям и сервисам, а значит и разработчикам. В NoSQL модель данных определяется моделью приложения.
Приложения и сервисы моделируют данные как объекты (например, профиль сотрудника), многозначные данные как массивы (роли) и связанные данные как вложенные объекты или массивы (например, отношения с менеджером). Реляционные базы данных, однако, моделируют данные как таблицы из строк и столбцов — связанные данные как строки в разных таблицах, многозначные данные как строки в одной таблице. Данные считываются и записываются путем разборки и сборки объектов.
В отличие от этого, документо-ориентированная база данных NoSQL читает и записывает данные в формате JSON, который является стандартом де-факто для потребления и создания данных для веб-, мобильных и IoT-приложений. Объекты читаются и записываются без их разборки. Базы данных NoSQL имеют логические иерархические группировки, называемые коллекциями и/или диапазонами, для организации подмножеств документов, которые могут быть ограничены определенными пользователями, функциями или рабочими нагрузками.
Работа в любом масштабе
Базы данных, поддерживающие веб-, мобильные и IoT-приложения, должны быть способны работать в любом масштабе. Масштабирование реляционных баз данных, таких как Oracle, как правило, является сложным, дорогостоящим и не вполне надежным. Распределенные базы данных NoSQL работают на обычном оборудовании и спроектированы таким образом, чтобы масштабироваться — например, чтобы добавить больше ресурсов, можно просто добавить еще один сервер (так называемое «горизонтальное масштабирование»). Возможность масштабирования помогает командам развертывать оборудования не больше, чем требуется для удовлетворения текущей нагрузки; использовать менее дорогое оборудование и/или облачную инфраструктуру; масштабировать по требованию и без простоев. Кроме того, расширенная репликация между дата-центрами обеспечивает высокую географическую доступность.
Запросы с использованием SQL и ACID-транзакций в NoSQL
Разработчики приложений, привыкшие к SQL-запросам, могут продолжать использовать тот же язык в платформах NoSQL, но работать с хранимыми данными в формате JSON. Некоторые современные поставщики облачных баз данных предоставляют язык запросов на основе SQL, который возвращает результаты в JSON с наборами строк и компонентами субдокументов, где это необходимо, поддерживает расширенные JOIN и может использоваться для аналитики. Правда этим могут похвастаться лишь некоторые базы данных NoSQL.
Из-за нормализации объектов в нескольких таблицах данных реляционные системы часто могут требовать транзакцию почти для каждого обновления. В базах данных NoSQL обновления, как правило, касаются одного документа и не требуют транзакции. Некоторые современные базы данных NoSQL поддерживают распределенные мультидокументные транзакции ACID.
База данных как сервис
Как правило, база данных как сервис (DBaaS) упрощает работу и сокращает объем работы, которую приходится выполнять командам, например, установка и настройка инфраструктуры как сервиса (IaaS), предоставление базы данных, управление операциями, автоматизация масштабирования, мониторинг и безопасность.
Как с финансовой, так и с операционной точки зрения, компании видят такие преимущества DBaaS, как:
- быстрая установка;
- возможность масштабирования;
- быстрое изменение конфигурации;
- высокий уровень обслуживания;
- автоматизация безопасности.
NoSQL и современные потребности
Десятки тысяч организаций перешли на NoSQL, хотя выбрать подходящую платформу облачной базы данных нелегко. Для поддержки важных приложений предприятия делают выбор, ориентируясь на повышении отказоустойчивости, производительности и стабильности при одновременном снижении рисков, разрастания данных и общей стоимости владения. А разработчики предпочитают платформы, которые сочетает в себе гибкость и динамичность NoSQL с привычными концепциями реляционных баз данных.
