關(guān)系型數(shù)據(jù)庫

關(guān)系 的個(gè)人理解：關(guān)系就是表內(nèi)數(shù)據(jù)之間的、表之間的關(guān)系。表內(nèi)數(shù)據(jù)是嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系，字段缺一不可，值缺一不可，也就是一致的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，這也就是 django 新增字段時(shí)，需要?jiǎng)h掉數(shù)據(jù)，重新 migrate。表之間的關(guān)系三種：一對(duì)一、一對(duì)多、多對(duì)多。關(guān)系模型指的就是二維表格模型；

• 關(guān)系型數(shù)據(jù)庫以行和列的形式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，行和列的形式被稱為表，表是由一組相關(guān)實(shí)體組成的集合。一組表組成了數(shù)據(jù)庫。
• 表中的一行稱為關(guān)系的一個(gè)元組，用來存儲(chǔ)事物的一個(gè)實(shí)例；
• 表中的一列稱為關(guān)系的一個(gè)屬性，用來描述實(shí)體的某一特征。
• 表內(nèi)字段的組成一樣，即便某個(gè)數(shù)據(jù)不需要某個(gè)字段，系統(tǒng)也會(huì)強(qiáng)加上這個(gè)字段及默認(rèn)值，這種結(jié)構(gòu)便于表與表之間進(jìn)行操作，但它也是關(guān)系數(shù)據(jù)庫性能瓶頸的一個(gè)因素。

1.關(guān)系型數(shù)據(jù)庫理論 - ACID

ACID，是指數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）在寫入或更新資料的過程中，為保證事務(wù)（transaction）是正確可靠的，所必須具備的四個(gè)特性：原子性（atomicity，或稱不可分割性）、一致性（consistency）、隔離性（isolation，又稱獨(dú)立性）、持久性（durability）。

• A – Atomicity – 原子性
  一個(gè)事務(wù)（transaction）中的所有操作，要么全部完成，要么全部不完成，不會(huì)結(jié)束在中間某個(gè)環(huán)節(jié)。事務(wù)在執(zhí)行過程中發(fā)生錯(cuò)誤，會(huì)被回滾（Rollback）到事務(wù)開始前的狀態(tài)，就像這個(gè)事務(wù)從來沒有被執(zhí)行過一樣。
• C – Consistency – 一致性
  在事務(wù)開始之前和事務(wù)結(jié)束以后，數(shù)據(jù)庫的完整性沒有被破壞。這表示寫入的資料必須完全符合所有的預(yù)設(shè)規(guī)則，這包含資料的精確度、串聯(lián)性以及后續(xù)數(shù)據(jù)庫可以自發(fā)性地完成預(yù)定的工作。
• I – Isolation – 隔離性
  數(shù)據(jù)庫允許多個(gè)并發(fā)事務(wù)同時(shí)對(duì)其數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫和修改的能力，隔離性可以防止多個(gè)事務(wù)并發(fā)執(zhí)行時(shí)由于交叉執(zhí)行而導(dǎo)致數(shù)據(jù)的不一致。事務(wù)隔離分為不同級(jí)別，包括讀未提交（Read uncommitted）、讀提交（read committed）、可重復(fù)讀（repeatable read）和串行化（Serializable）。
• D – Durability – 持久性
  事務(wù)處理結(jié)束后，對(duì)數(shù)據(jù)的修改是永久的，即便系統(tǒng)故障也不會(huì)丟失。

2.優(yōu)缺點(diǎn)

關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的優(yōu)勢(shì)：

1. 容易理解：二維表結(jié)構(gòu)是非常貼近邏輯世界一個(gè)概念，關(guān)系模型相對(duì)網(wǎng)狀、層次等其他模型來說更容易理解；
2. 保持?jǐn)?shù)據(jù)的一致性（事務(wù)處理）
3. 由于以標(biāo)準(zhǔn)化為前提，數(shù)據(jù)更新的開銷很?。ㄏ嗤淖侄位旧隙贾挥幸惶帲?/li>
4. 支持SQL，可以進(jìn)行Join等復(fù)雜查詢（幾張表之間）

關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的不足：

不擅長(zhǎng)的處理

1. 大量數(shù)據(jù)的寫入處理

2. 為有數(shù)據(jù)更新的表做索引或表結(jié)構(gòu)（schema）變更

3. 字段不固定時(shí)應(yīng)用

4. 對(duì)簡(jiǎn)單查詢需要快速返回結(jié)果的處理

非關(guān)系數(shù)據(jù)庫

結(jié)構(gòu)不固定，集合內(nèi)數(shù)據(jù)字段可以不一樣，自由度高，可以減少一些時(shí)間和空間的開銷。

四大類型：
鍵值對(duì)存儲(chǔ)（key-value），文檔存儲(chǔ)（document store：mongodb），基于列的數(shù)據(jù)庫（column-oriented），還有就是圖形數(shù)據(jù)庫（graph database）

主流的非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫有 NoSql、MongoDB、Cloudant、

特征：
1、使用鍵值對(duì)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)；
2、分布式；
3、一般不支持ACID特性；
4、非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫嚴(yán)格上不是一種數(shù)據(jù)庫，應(yīng)該是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化存儲(chǔ)方法的集合。

優(yōu)點(diǎn)：
1、無需經(jīng)過sql層的解析，讀寫性能很高；
2、基于鍵值對(duì)，數(shù)據(jù)沒有耦合性，容易擴(kuò)展；
3、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的格式：nosql的存儲(chǔ)格式是key,value形式、文檔形式、圖片形式等等，文檔形式、圖片形式等等，而關(guān)系型數(shù)據(jù)庫則只支持基礎(chǔ)類型。

缺點(diǎn)：
1、不提供sql支持，學(xué)習(xí)和使用成本較高；
2、無事務(wù)處理，附加功能bi和報(bào)表等支持也不好；

[關(guān)系與非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫]

(http://www.cnblogs.com/monion/p/5520945.html)

NoSQL,指的是非關(guān)系數(shù)據(jù)庫。由上面的敘述可以看到關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中的表都是存儲(chǔ)一下格式化的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，每個(gè)元組字段的組成都是一樣的，即使不是每個(gè)元組都需要所有的字段，但數(shù)據(jù)庫會(huì)為每個(gè)元組都分配所有的字段，這樣的結(jié)構(gòu)可以便于表與表之間進(jìn)行連接等操作，但從另一個(gè)角度來說它也是關(guān)系數(shù)據(jù)庫性能瓶頸的一個(gè)因素。而非關(guān)系數(shù)據(jù)庫以鍵值對(duì)存儲(chǔ)，它的結(jié)構(gòu)不固定，每一個(gè)元組可以有不一樣的字段，每個(gè)元組可以根據(jù)需要增加或減少一些自己的鍵值對(duì)，這樣就不會(huì)局限于固定的結(jié)構(gòu)，可以減少一些時(shí)間和空間的開銷。

關(guān)系型數(shù)據(jù)庫以行和列的形式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，以便于用戶理解。這一系列的行和列被稱為表，一組表組成了數(shù)據(jù)庫。用戶用查詢(Query)來檢索數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。一個(gè)Query是一個(gè)用于指定數(shù)據(jù)庫中行和列的SELECT語句。關(guān)系型數(shù)據(jù)庫通常包含下列組件：
　　客戶端應(yīng)用程序(Client)
　　數(shù)據(jù)庫服務(wù)器(Server)
　　數(shù)據(jù)庫(Database)
　　Structured Query Language(SQL)Client端和Server端的橋梁，Client用SQL來象Server端發(fā)送請(qǐng)求，Server返回Client端要求的結(jié)果?，F(xiàn)在流行的大型關(guān)系型數(shù)據(jù)庫有IBM DB2、IBM UDB、Oracle、SQL Server、SyBase、Informix等。
　　關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中儲(chǔ)存與管理數(shù)據(jù)的基本形式是二維表。
關(guān)系型數(shù)據(jù)庫是一組已經(jīng)被組織為表結(jié)構(gòu)的信息的集合。這些信息以表的形式被存儲(chǔ)于磁盤、磁帶等物理介質(zhì)中。每個(gè)表可以有多行，而每行又被拆分成多列。

關(guān)系型數(shù)據(jù)庫一整套數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)，例如關(guān)系代數(shù)和關(guān)系運(yùn)算是關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的只要理論基礎(chǔ)。

日常生活中我們對(duì)表結(jié)構(gòu)非常熟悉，例如學(xué)生的成績(jī)表，課程表等，這些表格都是以行和列的二維方式來將信息組織在一起。這些信息可以以各種形式存在，例如打印在紙上，顯示在電腦的屏幕上，記錄在人們的腦海里，存在服務(wù)器的磁盤里等等。

現(xiàn)在需要一種方便的手段來管理這些信息，最好是隨時(shí)能查詢，新增，刪除和更新的，這就是數(shù)據(jù)

關(guān)系：

·關(guān)系是滿足一定條件的二維表，表中的一行稱為關(guān)系的一個(gè)元組，用來存儲(chǔ)事物的一個(gè)實(shí)例；表中

的一列稱為關(guān)系的一個(gè)屬性，用來描述實(shí)體的某一特征。表是由一組相關(guān)實(shí)體組成的集合。所以表和

實(shí)體集這兩個(gè)詞常?？梢越惶媸褂?。

·關(guān)系是一個(gè)行與列交叉的二維表，每一列（屬性）的所有數(shù)據(jù)都是同一種數(shù)據(jù)類型，每一列都有唯

一的列名，列在表中的順序無關(guān)緊要；表中的任意兩行（元組）不能相同，行在表中的順序也無關(guān)緊

要

關(guān)系的特征：

·關(guān)系的每一行定義實(shí)體集的一個(gè)實(shí)體，每一列定義實(shí)體的一個(gè)屬性

·每一行必須有一個(gè)主碼，主碼是一個(gè)屬性組（可以是一個(gè)屬性），它能唯一標(biāo)識(shí)一個(gè)實(shí)體

·每一列表示一個(gè)屬性，且列名不能重復(fù)

·列的每個(gè)值必須與對(duì)應(yīng)屬性的類型相同

·列有取值范圍，稱為域

·列是不可分割的最小數(shù)據(jù)項(xiàng)

·行、列的順序?qū)τ脩魺o關(guān)緊要

關(guān)系型數(shù)據(jù)庫與NOSQL

關(guān)系型數(shù)據(jù)庫把所有的數(shù)據(jù)都通過行和列的二元表現(xiàn)形式表示出來。

關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的優(yōu)勢(shì)：

1. 保持?jǐn)?shù)據(jù)的一致性（事務(wù)處理）

2.由于以標(biāo)準(zhǔn)化為前提，數(shù)據(jù)更新的開銷很?。ㄏ嗤淖侄位旧隙贾挥幸惶帲?/p>

3. 可以進(jìn)行Join等復(fù)雜查詢

其中能夠保持?jǐn)?shù)據(jù)的一致性是關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的最大優(yōu)勢(shì)。

關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的不足：

不擅長(zhǎng)的處理

1. 大量數(shù)據(jù)的寫入處理

2. 為有數(shù)據(jù)更新的表做索引或表結(jié)構(gòu)（schema）變更

3. 字段不固定時(shí)應(yīng)用

4. 對(duì)簡(jiǎn)單查詢需要快速返回結(jié)果的處理

• 大量數(shù)據(jù)的寫入處理

讀寫集中在一個(gè)數(shù)據(jù)庫上讓數(shù)據(jù)庫不堪重負(fù)，大部分網(wǎng)站已使用主從復(fù)制技術(shù)實(shí)現(xiàn)讀寫分離，以提高讀寫性能和讀庫的可擴(kuò)展性。

所以在進(jìn)行大量數(shù)據(jù)操作時(shí)，會(huì)使用數(shù)據(jù)庫主從模式。數(shù)據(jù)的寫入由主數(shù)據(jù)庫負(fù)責(zé)，數(shù)據(jù)的讀入由從數(shù)據(jù)庫負(fù)責(zé)，可以比較簡(jiǎn)單地通過增加從數(shù)據(jù)庫來實(shí)現(xiàn)規(guī)?；?，但是數(shù)據(jù)的寫入?yún)s完全沒有簡(jiǎn)單的方法來解決規(guī)?；瘑栴}。

第一，要想將數(shù)據(jù)的寫入規(guī)?；梢钥紤]把主數(shù)據(jù)庫從一臺(tái)增加到兩臺(tái)，作為互相關(guān)聯(lián)復(fù)制的二元主數(shù)據(jù)庫使用，確實(shí)這樣可以把每臺(tái)主數(shù)據(jù)庫的負(fù)荷減少一半，但是更新處理會(huì)發(fā)生沖突，可能會(huì)造成數(shù)據(jù)的不一致，為了避免這樣的問題，需要把對(duì)每個(gè)表的請(qǐng)求分別分配給合適的主數(shù)據(jù)庫來處理。

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第二，可以考慮把數(shù)據(jù)庫分割開來，分別放在不同的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上，比如將不同的表放在不同的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上，數(shù)據(jù)庫分割可以減少每臺(tái)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上的數(shù)據(jù)量，以便減少硬盤IO的輸入、輸出處理，實(shí)現(xiàn)內(nèi)存上的高速處理。但是由于分別存儲(chǔ)字不同服務(wù)器上的表之間無法進(jìn)行Join處理，數(shù)據(jù)庫分割的時(shí)候就需要預(yù)先考慮這些問題，數(shù)據(jù)庫分割之后，如果一定要進(jìn)行Join處理，就必須要在程序中進(jìn)行關(guān)聯(lián)，這是非常困難的。

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• 為有數(shù)據(jù)更新的表做索引或表結(jié)構(gòu)變更

在使用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫時(shí)，為了加快查詢速度需要?jiǎng)?chuàng)建索引，為了增加必要的字段就一定要改變表結(jié)構(gòu)，為了進(jìn)行這些處理，需要對(duì)表進(jìn)行共享鎖定，這期間數(shù)據(jù)變更、更新、插入、刪除等都是無法進(jìn)行的。如果需要進(jìn)行一些耗時(shí)操作，例如為數(shù)據(jù)量比較大的表創(chuàng)建索引或是變更其表結(jié)構(gòu)，就需要特別注意，長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)數(shù)據(jù)可能無法進(jìn)行更新。

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• 字段不固定時(shí)的應(yīng)用

如果字段不固定，利用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫也是比較困難的，有人會(huì)說，需要的時(shí)候加個(gè)字段就可以了，這樣的方法也不是不可以，但在實(shí)際運(yùn)用中每次都進(jìn)行反復(fù)的表結(jié)構(gòu)變更是非常痛苦的。你也可以預(yù)先設(shè)定大量的預(yù)備字段，但這樣的話，時(shí)間一長(zhǎng)很容易弄不清除字段和數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)狀態(tài)，即哪個(gè)字段保存有哪些數(shù)據(jù)。

• 對(duì)簡(jiǎn)單查詢需要快速返回結(jié)果的處理 （這里的“簡(jiǎn)單”指的是沒有復(fù)雜的查詢條件）

這一點(diǎn)稱不上是缺點(diǎn)，但不管怎樣，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫并不擅長(zhǎng)對(duì)簡(jiǎn)單的查詢快速返回結(jié)果，因?yàn)殛P(guān)系型數(shù)據(jù)庫是使用專門的sql語言進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取的，它需要對(duì)sql與越南進(jìn)行解析，同時(shí)還有對(duì)表的鎖定和解鎖等這樣的額外開銷，這里并不是說關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的速度太慢，而只是想告訴大家若希望對(duì)簡(jiǎn)單查詢進(jìn)行高速處理，則沒有必要非使用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫不可。

NoSQL數(shù)據(jù)庫

關(guān)系型數(shù)據(jù)庫應(yīng)用廣泛，能進(jìn)行事務(wù)處理和表連接等復(fù)雜查詢。相對(duì)地，NoSQL數(shù)據(jù)庫只應(yīng)用在特定領(lǐng)域，基本上不進(jìn)行復(fù)雜的處理，但它恰恰彌補(bǔ)了之前所列舉的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的不足之處。

優(yōu)點(diǎn)：

易于數(shù)據(jù)的分散

各個(gè)數(shù)據(jù)之間存在關(guān)聯(lián)是關(guān)系型數(shù)據(jù)庫得名的主要原因，為了進(jìn)行join處理，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫不得不把數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在同一個(gè)服務(wù)器內(nèi)，這不利于數(shù)據(jù)的分散，這也是關(guān)系型數(shù)據(jù)庫并不擅長(zhǎng)大數(shù)據(jù)量的寫入處理的原因。相反NoSQL數(shù)據(jù)庫原本就不支持Join處理，各個(gè)數(shù)據(jù)都是獨(dú)立設(shè)計(jì)的，很容易把數(shù)據(jù)分散在多個(gè)服務(wù)器上，故減少了每個(gè)服務(wù)器上的數(shù)據(jù)量，即使要處理大量數(shù)據(jù)的寫入，也變得更加容易，數(shù)據(jù)的讀入操作當(dāng)然也同樣容易。

典型的NoSQL數(shù)據(jù)庫

臨時(shí)性鍵值存儲(chǔ)（memcached、Redis）、永久性鍵值存儲(chǔ)（ROMA、Redis）、面向文檔的數(shù)據(jù)庫（MongoDB、CouchDB）、面向列的數(shù)據(jù)庫（Cassandra、HBase）

一、 鍵值存儲(chǔ)

它的數(shù)據(jù)是以鍵值的形式存儲(chǔ)的，雖然它的速度非?？?，但基本上只能通過鍵的完全一致查詢獲取數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)的保存方式可以分為臨時(shí)性、永久性和兩者兼具 三種。

（1）臨時(shí)性

所謂臨時(shí)性就是數(shù)據(jù)有可能丟失，memcached把所有數(shù)據(jù)都保存在內(nèi)存中，這樣保存和讀取的速度非?？欤钱?dāng)memcached停止時(shí)，數(shù)據(jù)就不存在了。由于數(shù)據(jù)保存在內(nèi)存中，所以無法操作超出內(nèi)存容量的數(shù)據(jù)，舊數(shù)據(jù)會(huì)丟失?？偨Y(jié)來說：

  。在內(nèi)存中保存數(shù)據(jù)

  。可以進(jìn)行非?？焖俚谋４婧妥x取處理

  。數(shù)據(jù)有可能丟失

（2）永久性

所謂永久性就是數(shù)據(jù)不會(huì)丟失，這里的鍵值存儲(chǔ)是把數(shù)據(jù)保存在硬盤上，與臨時(shí)性比起來，由于必然要發(fā)生對(duì)硬盤的IO操作，所以性能上還是有差距的，但數(shù)據(jù)不會(huì)丟失是它最大的優(yōu)勢(shì)。總結(jié)來說：

   。在硬盤上保存數(shù)據(jù)

   ?？梢赃M(jìn)行非?？焖俚谋４婧妥x取處理（但無法與memcached相比）

   。數(shù)據(jù)不會(huì)丟失

（3） 兩者兼?zhèn)?/p>

Redis屬于這種類型。Redis有些特殊，臨時(shí)性和永久性兼具。Redis首先把數(shù)據(jù)保存在內(nèi)存中，在滿足特定條件（默認(rèn)是 15分鐘一次以上，5分鐘內(nèi)10個(gè)以上，1分鐘內(nèi)10000個(gè)以上的鍵發(fā)生變更）的時(shí)候?qū)?shù)據(jù)寫入到硬盤中，這樣既確保了內(nèi)存中數(shù)據(jù)的處理速度，又可以通過寫入硬盤來保證數(shù)據(jù)的永久性，這種類型的數(shù)據(jù)庫特別適合處理數(shù)組類型的數(shù)據(jù)?？偨Y(jié)來說：

   。同時(shí)在內(nèi)存和硬盤上保存數(shù)據(jù)

   ?？梢赃M(jìn)行非?？焖俚谋４婧妥x取處理

   。保存在硬盤上的數(shù)據(jù)不會(huì)消失（可以恢復(fù)）

   。適合于處理數(shù)組類型的數(shù)據(jù)

二、面向文檔的數(shù)據(jù)庫

MongoDB、CouchDB屬于這種類型，它們屬于NoSQL數(shù)據(jù)庫，但與鍵值存儲(chǔ)相異。

（1）不定義表結(jié)構(gòu)

即使不定義表結(jié)構(gòu)，也可以像定義了表結(jié)構(gòu)一樣使用，還省去了變更表結(jié)構(gòu)的麻煩。

（2）可以使用復(fù)雜的查詢條件

跟鍵值存儲(chǔ)不同的是，面向文檔的數(shù)據(jù)庫可以通過復(fù)雜的查詢條件來獲取數(shù)據(jù)，雖然不具備事務(wù)處理和Join這些關(guān)系型數(shù)據(jù)庫所具有的處理能力，但初次以外的其他處理基本上都能實(shí)現(xiàn)。

三、 面向列的數(shù)據(jù)庫

Cassandra、HBae、HyperTable屬于這種類型，由于近年來數(shù)據(jù)量出現(xiàn)爆發(fā)性增長(zhǎng)，這種類型的NoSQL數(shù)據(jù)庫尤其引入注目。

普通的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫都是以行為單位來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的，擅長(zhǎng)以行為單位的讀入處理，比如特定條件數(shù)據(jù)的獲取。因此，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫也被成為面向行的數(shù)據(jù)庫。相反，面向列的數(shù)據(jù)庫是以列為單位來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的，擅長(zhǎng)以列為單位讀入數(shù)據(jù)。

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面向列的數(shù)據(jù)庫具有搞擴(kuò)展性，即使數(shù)據(jù)增加也不會(huì)降低相應(yīng)的處理速度（特別是寫入速度），所以它主要應(yīng)用于需要處理大量數(shù)據(jù)的情況。另外，把它作為批處理程序的存儲(chǔ)器來對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行更新也是非常有用的。但由于面向列的數(shù)據(jù)庫跟現(xiàn)行數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)的思維方式有很大不同，故應(yīng)用起來十分困難。

總結(jié)：關(guān)系型數(shù)據(jù)庫與NoSQL數(shù)據(jù)庫并非對(duì)立而是互補(bǔ)的關(guān)系，即通常情況下使用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，在適合使用NoSQL的時(shí)候使用NoSQL數(shù)據(jù)庫，讓NoSQL數(shù)據(jù)庫對(duì)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的不足進(jìn)行彌補(bǔ)。