什么是NoSQL？

多模型数据库

多模型数据库支持多种NoSQL数据模型，以便开发人员可以根据其应用需求进行选择。这些数据库有一个统一的数据库引擎，可以在数据库实例内处理多个数据模型。例子有 CosmosDB 和 ArangoDB。

NoSQL数据库类型快速比较

每个NoSQL数据库都提供不同的功能。例如，图数据库可能更适合分析实体之间的复杂关系和模式，而文档数据库则提供更灵活、自然的方式来存储和检索大量类似文档类型的数据。数据库的选择取决于您想要开发的使用案例。

了解更多，请阅读了解不同的NoSQL数据库类型.

NoSQL数据库的简短历史

NoSQL数据库在2000年代后期出现，因为存储成本大幅下降。不再需要创建复杂的、难以管理的数据模型来避免数据重复。NoSQL数据库优化了开发人员的生产力。

在21世纪初，谷歌发布了一篇关于BigTable（一个宽列数据库）的论文，探讨了分布式存储系统的广泛可能性。2009年，NoSQL数据库迎来了重大增长，其中MongoDB和CouchDB这两种关键文档数据库浮出水面。

到了2010年代，各种类型的NoSQL数据库出现，NoSQL的接受度变得普遍，企业变得更加数据驱动。

此外，敏捷宣言越来越受欢迎，软件工程师重新思考他们开发软件的方式。他们必须迅速适应不断变化的需求，快速迭代，并在软件堆栈的各个层级进行更改——一直到数据库。NoSQL数据库为他们提供了这种灵活性。

云计算也越来越受欢迎，开发者开始使用公有云托管他们的应用程序和数据。他们希望能够在多个服务器和地区之间分配数据，使他们的应用程序具有弹性，横向扩展而不是纵向扩展，并智能地地理定位他们的数据。一些NoSQL数据库，如MongoDB Atlas，提供了这些功能。

由于数字化指数级增长，企业现在尽可能收集非结构化数据。为了能够分析并从这样的实时洞察中得出可操作的信息，企业需要超越简单存储的现代解决方案。企业需要一个能够轻松扩展、转换和可视化数据的平台；创建仪表板、报告和图表；并与人工智能和商业智能工具合作，以提高业务生产力。由于它们的灵活性和分布式特性，NoSQL数据库（例如MongoDB）在这些任务中表现出色。

NoSQL数据库特性

NoSQL数据库是灵活、可扩展和分布式数据库。不同类型的NoSQL数据库有其独特的特性。

从高层次来看，NoSQL数据库通常具有以下特性

• 分布式计算
• 可扩展性
• 灵活的架构和丰富的查询语言
• 易于开发者使用
• 分区容错性
• 高可用性

BASE一致性

NoSQL数据库符合BASE一致性，即基本可用性、软状态和最终一致性。基本可用性是指系统容忍部分故障（如节点丢失）的能力。软状态意味着系统在最终自动达到一致性之前允许暂时的不一致性。BASE一致性确保了高可用性、更快的数据处理、可扩展性和灵活性。然而，MongoDB也可以配置为提供多文档ACID一致性。

了解更多关于NoSQL数据库的优势。

关系型数据库与NoSQL数据库示例

让我们考虑一个存储用户及其爱好信息的示例。我们需要存储用户的姓名、姓氏、手机号码、城市和爱好。

在关系型数据库管理系统（RDBMS）中，我们可能会创建两个表：一个用于用户，一个用于爱好。

为了检索关于用户及其爱好的所有信息，需要将用户表和爱好表中的信息联合起来。

为NoSQL数据库设计的数据库模型将取决于我们选择的NoSQL数据库类型。让我们考虑如何在MongoDB这样的文档数据库中存储有关用户及其爱好相同的信息。

为了检索有关用户及其爱好的所有信息，可以从数据库中检索一个文档。不需要进行连接，从而实现更快的查询。

要查看此数据建模示例的更详细版本，请阅读从SQL到MongoDB的术语和概念映射.

关系数据库管理系统（RDBMS）与NoSQL数据库之间的区别

关系型数据库管理系统和非关系型数据库之间存在许多差异。其中之一是数据库中数据建模的方式。以下是每个功能的某些关键差异：

数据建模

NoSQL：数据模型根据所使用的NoSQL数据库类型而变化——例如，键值、文档、图和宽列——使模型适用于半结构化和非结构化数据。

RDBMS：关系数据库管理系统使用表格数据结构，数据以行和列的集合表示，使模型适用于结构化数据。

模式

NoSQL：它提供了一种灵活的模式，其中每个文档/行-列/键-值对集合可以包含不同类型的数据。由于灵活性，如果需要，更容易更改模式。

RDBMS：这是一个固定模式，其中每行都应该包含预定义的列类型。数据存储后，很难更改模式。

查询语言

NoSQL：它根据所使用的NoSQL数据库类型而变化。例如，MongoDB有MQL，而Neo4J使用Cypher。

RDBMS：这使用结构化查询语言（SQL）。

可伸缩性

NoSQL：NoSQL旨在进行垂直和水平扩展。

RDBMS：关系数据库管理系统旨在进行垂直扩展。然而，它可以扩展有限的能力以进行水平扩展。

数据关系

NoSQL：关系可以是嵌套的、显式的或隐式的。

RDBMS：关系通过外键定义并通过连接访问。

事务类型

NoSQL：事务可以是ACID-或BASE兼容的。

RDBMS：事务是ACID兼容的。

性能

NoSQL: NoSQL适用于实时处理、大数据分析和分布式环境。

关系数据库管理系统（RDBMS）: RDBMS适用于读写密集型和事务型工作负载。

数据一致性

NoSQL: 这提供了高数据一致性。

RDBMS: 在大多数情况下，这提供最终一致性。

分布式计算

NoSQL: 引入NoSQL的一个主要原因是分布式计算，NoSQL数据库支持分布式数据存储，通过分片、复制和集群实现垂直和水平扩展。

RDBMS: RDBMS通过集群和复制支持分布式计算。然而，由于其传统上并未设计用于支持分布式架构，因此其可扩展性和灵活性较低。

容错性

NoSQL: 由于数据复制，NoSQL具有内置的容错性和高可用性。

RDBMS: RDBMS使用复制、备份和恢复机制。然而，由于它们是为这些而设计的，因此可能需要在应用程序开发期间实施额外的措施，例如灾难恢复机制。

数据分区

NoSQL: 这通过分片和复制完成。

RDBMS: 它支持基于表的分区和分区剪枝。

了解更多关于数据分区的信息。

数据到对象映射

NoSQL: NoSQL以多种方式存储数据——例如，作为JSON文档、宽列存储或键值对。它通过ODM（对象-数据映射）框架提供抽象，以便以面向对象的方式处理NoSQL数据。

RDBMS: RDBMS更依赖于数据到对象映射，以便数据库列和面向对象的应用程序代码之间无缝集成。

了解更多关于关系数据库和NoSQL数据库之间差异的信息，请阅读NoSQL与SQL数据库的差异。

NoSQL用例

几乎在每一个行业中，都使用了NoSQL数据库系统，用于实时分析、内容管理、物联网应用、推荐系统、欺诈检测、产品目录管理等等。用例范围从高度关键的（例如，存储金融数据和医疗记录）到更有趣和轻松的（例如，存储智能猫砂盆的物联网读数）。

何时应该使用NoSQL？

在决定使用哪种数据库时，决策者通常会找到以下一个或多个因素，这些因素导致他们选择NoSQL数据库

• 快速敏捷开发
• 存储结构化和半结构化数据
• 大量数据
• 对横向扩展架构的要求
• 现代应用范式，如微服务和实时流

有关上述原因的更多详细信息，请参阅何时使用NoSQL数据库和探索NoSQL数据库示例。

NoSQL数据库的误解

多年来，许多关于NoSQL数据库的误解在开发社区中传播开来。在本节中，我们将讨论两个最常见的误解。

误解：关系数据最适合关系数据库

一个常见的误解是NoSQL数据库或非关系数据库不擅长存储关系数据。NoSQL数据库可以存储关系数据——它们只是以不同于关系数据库的方式存储。

实际上，当与关系数据库相比时，许多人发现，在NoSQL数据库中建模关系数据比在关系数据库中更容易，因为相关数据不需要在表之间分割。NoSQL数据模型允许将相关数据嵌套在单一数据结构中。

误解：NoSQL数据库不支持ACID事务

另一个常见的误解是NoSQL数据库不支持ACID事务。一些NoSQL数据库，如MongoDB，实际上确实支持ACID事务。

请注意，在NoSQL数据库中数据建模的方式可以消除许多用例中多记录事务的需求。考虑我们之前提到的示例，我们同时在关系模型和文档存储中存储了有关用户及其爱好的信息。为了确保在关系数据库中用户及其爱好的信息一起更新，我们需要使用事务来更新两个表中的记录。在文档存储中完成同样的事情，我们可以更新单个文档——无需多记录事务。

要了解更多关于常见误解的信息，请阅读关于MongoDB你所知道的一切都是错误的。

NoSQL查询教程

根据DB-Engines，您可以从MongoDB开始，这是世界上最流行的NoSQL数据库。开始使用MongoDB最简单的方法是MongoDB Atlas。Atlas是MongoDB的全托管数据库服务。Atlas提供永久免费的级别，您可以用它来尝试。查看MongoDB Atlas教程以开始学习。

您可以通过使用Atlas数据探索器来插入新文档、编辑现有文档和删除文档，继续与您的数据进行交互。

当您准备好尝试更高级的查询来聚合您的数据时，创建一个聚合管道。聚合框架是分析您数据的强大工具。要了解更多信息，请参加免费的MongoDB大学课程M121 MongoDB聚合框架。

当您想可视化数据时，请查看MongoDB Charts。图表允许您创建包含数据可视化的仪表板。

总结

NoSQL数据库提供了多种好处，包括灵活的数据模型、横向扩展、闪电般的查询速度以及开发者使用简便。NoSQL数据库有多种类型，包括文档存储、键值数据库、宽列存储、图数据库和多模型数据库。

MongoDB是世界上最流行的NoSQL数据库。了解MongoDB Atlas的更多信息，并尝试免费级别。

现在您有了自己的Atlas账户，想要学习更多吗？前往MongoDB大学，在那里您可以免费接受MongoDB工程师的在线培训，并获得MongoDB认证。《快速入门》是另一个很好的开始点；它们将帮助您快速使用您喜欢的编程语言开始。

本文由Lauren Schaefer，MongoDB 开发者倡导者。

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