MongoDB、Hbase、Redis等NoSQL優劣勢、應用情境

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NoSQL的四大種類

NoSQL資料庫在整個資料庫領域的江湖地位已經不言而喻。在大資料時代，雖然RDBMS很優秀，但是面對快速增長的資料規模和日漸複雜的資料模型，RDBMS漸漸力不從心，無法應對很多資料庫處理任務，這時NoSQL憑藉易擴充、大資料量和高效能以及靈活的資料模型成功的在資料庫領域站穩了腳跟。

目前大家基本認同將NoSQL資料庫分為四大類：KVStore for Redis資料庫，文檔型資料庫，列儲存資料庫和圖形資料庫，其中每一種類型的資料庫都能夠解決關係型資料不能解決的問題。在實際應用中，NoSQL資料庫的分類界限其實沒有那麼明顯，往往會是多種類型的組合體。

主流nosql的詳解：MongoDB、Hbase、Redis

MongoDB

MongoDB 是一個高效能，開源，無模式的文檔型資料庫，開發語言是C++。它在許多情境下可用於替代統的關係型資料庫或鍵/值儲存方式。

1.MongoDB特點

所用語言：C++

特點：保留了SQL一些友好的特性（查詢，索引）。

使用許可： AGPL（發起者： Apache）

協議： Custom, binary（ BSON）

Master/slave複製（支援自動錯誤恢複，使用 sets 複製）

內建分區機制

支援 javascript運算式查詢

可在伺服器端執行任意的 javascript函數

update-in-place支援比CouchDB更好

在資料存放區時採用記憶體到檔案對應

對效能的關注超過對功能的要求

建議最好開啟日誌功能（參數 --journal）

在32位作業系統上，資料庫大小限制在約2.5Gb

空資料庫大約佔 192Mb

採用 GridFS儲存大資料或中繼資料（不是真正的檔案系統）

2.MongoDB優點：

1）更高的寫負載，MongoDB擁有更高的插入速度。

2）處理很大的規模的單表，當資料表太大的時候可以很容易的分割表。

3）高可用性，設定M-S不僅方便而且很快，MongoDB還可以快速、安全及自動化的實現節點 （資料中心）容錯移轉。

4）快速的查詢，MongoDB支援二維空間索引，比如管道，因此可以快速及精確的從指定位置 擷取資料。MongoDB在啟動後會將資料庫中的資料以檔案對應的方式載入到記憶體中。如果內 存資源相當豐富的話，這將極大地提高資料庫的查詢速度。

5）非結構化資料的爆發增長，增加列在有些情況下可能鎖定整個資料庫，或者增加負載從而 導致效能下降，由於MongoDB的弱資料結構模式，添加1個新欄位不會對舊錶格有任何影響， 整個過程會非常快速。

3.MongoDB缺點：

1）不支援事務。

2）MongoDB佔用空間過大 。

3）MongoDB沒有成熟的維護工具。

4.MongoDB應用情境

1.）適用於即時的插入、更新與查詢的需求，並具備應用程式即時資料儲存所需的複製及高度伸縮性；

2） 非常適合文檔化格式的儲存及查詢；

3.）高伸縮性的情境：MongoDB 非常適合由數十或者數百台伺服器組成的資料庫。

4.）對效能的關注超過對功能的要求。

HBase

HBase 是 Apache Hadoop 中的一個子項目，屬於 bigtable 的開源版本，所實現的語言為Java（故依賴 Java SDK）。HBase 依託於 Hadoop 的 HDFS（Distributed File System）作為最基本存放裝置基礎單元。

1.HBase 特點：

所用語言： Java

特點：支援數十億行X上百萬列

使用許可： Apache

協議：HTTP/REST （支援 Thrift，見編注4）

在 BigTable之後建模

採用分布式架構 Map/reduce

對即時查詢進行最佳化

高效能 Thrift網關

通過在server端掃描及過濾實現對查詢操作預判

支援 XML, Protobuf, 和binary的HTTP

Cascading, hive, and pig source and sink modules

基於 Jruby（ JIRB）的shell

對配置改變和較小的升級都會重新復原

不會出現單點故障

堪比MySQL的隨機訪問效能

3. HBase 優點

1） 儲存容量大，一個表可以容納上億行，上百萬列；

2.）可通過版本進行檢索，能搜到所需的曆史版本資料；

3.）負載高時，可通過簡單的添加機器來實現水平切分擴充，跟Hadoop的無縫整合保障了其資料可靠性（HDFS）和海量資料分析的高效能（MapReduce）；

4.）在第3點的基礎上可有效避免單點故障的發生。

4.HBase 缺點

1. 基於Java語言實現及Hadoop架構意味著其API更適用於Java項目；

2. node開發環境下所需依賴項較多、配置麻煩（或不知如何配置，如持久化配置），缺乏文檔；

3. 佔用記憶體很大，且鑒於建立在為批量分析而最佳化的HDFS上，導致讀取效能不高；

4. API相比其它 NoSql 的相對笨拙。

5.HBase 適用情境

1）bigtable類型的資料存放區；

2）對資料有版本查詢需求；

3）應對超大資料量要求擴充簡單的需求。

Redis

Redis 是一個開源的使用ANSI C語言編寫、支援網路、可基於記憶體亦可持久化的日誌型、Key-Value資料庫，並提供多種語言的API。目前由VMware主持開發工作。

1.Redis 特點：

所用語言：C/C++

特點：運行異常快

使用許可： BSD

協議：類 Telnet

有硬碟儲存支援的記憶體資料庫，

但自2.0版本以後可以將資料交換到硬碟（注意， 2.4以後版本不支援該特性！）

Master-slave複製（見編注3）

雖然採用簡單資料或以索引值索引的雜湊表，但也支援複雜操作，例如 ZREVRANGEBYSCORE。

INCR & co （適合計算極限值或統計資料）

支援 sets（同時也支援 union/diff/inter）

支援列表（同時也支援隊列；阻塞式 pop操作）

支援雜湊表（帶有多個域的對象）

支援排序 sets（高得分表，適用於範圍查詢）

Redis支援事務

支援將資料設定成到期資料（類似快速緩衝區設計）

Pub/Sub允許使用者實現訊息機制

2. Redis 優勢

1）非常豐富的資料結構；

2.）Redis提供了事務的功能，可以保證一串 命令的原子性，中間不會被任何操作打斷；

3.）資料存在記憶體中，讀寫非常的高速，可以達到10w/s的頻率。

3.Redis 缺點

1） Redis3.0後才出來官方的叢集方案，但仍存在一些架構上的問題；

2.）持久化功能體驗不佳——通過快照方法實現的話，需要每隔一段時間將整個資料庫的資料寫到磁碟上，代價非常高；而aof方法只追蹤變化的資料，類似於mysql的binlog方法，但追加log可能過大，同時所有操作均要重新執行一遍，恢複速度慢；

3）由於是記憶體資料庫，所以，單台機器，儲存的資料量，跟機器本身的記憶體大小。雖然redis本身有key到期策略，但是還是需要提前預估和節約記憶體。如果記憶體增長過快，需要定期刪除資料。

4.Redis 應用情境：

最佳應用情境：適用於資料變化快且資料庫大小可遇見（適合記憶體容量）的應用程式。

例如：微博、資料分析、即時資料搜集、即時通訊等。

MongoDB、Hbase、Redis等NoSQL優劣勢、應用情境