8種NoSQL 資料庫系統對比
導讀:Kristóf Kovács 是一位軟體架構師和諮詢顧問,他最近釋出了一片對比各種型別NoSQL資料庫的文章。
雖然SQL資料庫是非常有用的工具,但經歷了15年的一支獨秀之後壟斷即將被打破。這只是時間問題:被迫使用關係資料庫,但最終發現不能適應需求的情況不勝列舉。
但是NoSQL資料庫之間的不同,遠超過兩 SQL資料庫之間的差別。這意味著軟體架構師更應該在專案開始時就選擇好一個適合的 NoSQL資料庫。針對這種情況,這裡對 Cassandra、Mongodb、CouchDB、Redis、 Riak、Membase、Neo4j 和 HBase 進行了比較:
(編注1:NoSQL:是一項全新的資料庫革命性運動,NoSQL的擁護者們提倡運用非關係型的資料儲存。現今的計算機體系結構在資料儲存方面要求具 備龐大的水平擴 展性,而NoSQL致力於改變這一現狀。目前Google的 BigTable 和Amazon 的Dynamo使用的就是NoSQL型資料庫。 參見
1. CouchDB
- 所用語言: Erlang
- 特點:DB一致性,易於使用
- 使用許可: Apache
- 協議: HTTP/REST
- 雙向資料複製,
- 持續進行或臨時處理,
- 處理時帶衝突檢查,
- 因此,採用的是master-master複製(見編注2)
- MVCC – 寫操作不阻塞讀操作
- 可儲存檔案之前的版本
- Crash-only(可靠的)設計
- 需要不時地進行資料壓縮
- 檢視:嵌入式 對映/減少
- 格式化檢視:列表顯示
- 支援進行伺服器端文件驗證
- 支援認證
- 根據變化實時更新
- 支援附件處理
- 因此, CouchApps(獨立的 js應用程式)
- 需要 jQuery程式庫
最佳應用場景:適用於資料變化較少,執行預定義查詢,進行資料統計的應用程式。適用於需要提供資料版本支援的應用程式。
例如: CRM、CMS系統。 master-master複製對於多站點部署是非常有用的。
(編注2:master-master複製:是一種資料庫同步方法,允許資料在一組計算機之間共享資料,並且可以通過小組中任意成員在組內進行資料更新。)
2. Redis
- 所用語言:C/C++
- 特點:執行異常快
- 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鍵值索引的雜湊表,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(同時也支援佇列;阻塞式 pop操作)
- 支援雜湊表(帶有多個域的物件)
- 支援排序 sets(高得分表,適用於範圍查詢)
- Redis支援事務
- 支援將資料設定成過期資料(類似快速緩衝區設計)
- Pub/Sub允許使用者實現訊息機制
最佳應用場景: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:股票價格、資料分析、實時資料蒐集、實時通訊。
(編注3:Master-slave複製:如果同一時刻只有一臺伺服器處理所有的複製請求,這被稱為 Master-slave複製,通常應用在需要提供高可用性的伺服器叢集。)
3. MongoDB
- 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(支援自動錯誤恢復,使用 sets 複製)
- 內建分片機制
- 支援 javascript表示式查詢
- 可在伺服器端執行任意的 javascript函式
- update-in-place支援比CouchDB更好
- 在資料儲存時採用記憶體到檔案對映
- 對效能的關注超過對功能的要求
- 建議最好開啟日誌功能(引數 –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儲存大資料或元資料(不是真正的檔案系統)
最佳應用場景:適用於需要動態查詢支援;需要使用索引而不是 map/reduce功能;需要對大資料庫有效能要求;需要使用 CouchDB但因為資料改變太頻繁而佔滿記憶體的應用程式。
例如:你本打算採用 MySQL或 PostgreSQL,但因為它們本身自帶的預定義欄讓你望而卻步。
4. Riak
- 所用語言:Erlang和C,以及一些Javascript
- 特點:具備容錯能力
- 使用許可: Apache
- 協議: HTTP/REST或者 custom binary
- 可調節的分發及複製(N, R, W)
- 用 JavaScript or Erlang在操作前或操作後進行驗證和安全支援。
- 使用JavaScript或Erlang進行 Map/reduce
- 連線及連線遍歷:可作為圖形資料庫使用
- 索引:輸入元資料進行搜尋(1.0版本即將支援)
- 大資料物件支援( Luwak)
- 提供“開源”和“企業”兩個版本
- 全文字搜尋,索引,通過 Riak搜尋伺服器查詢( beta版)
- 支援Masterless多站點複製及商業許可的 SNMP監控
最佳應用場景:適用於想使用類似 Cassandra(類似Dynamo)資料庫但無法處理 bloat及複雜性的情況。適用於你打算做多站點複製,但又需要對單個站點的擴充套件性,可用性及出錯處理有要求的情況。
例如:銷售資料蒐集,工廠控制系統;對宕機時間有嚴格要求;可以作為易於更新的 web伺服器使用。
5. Membase
- 所用語言: Erlang和C
- 特點:相容 Memcache,但同時兼具持久化和支援叢集
- 使用許可: Apache 2.0
- 協議:分散式快取及擴充套件
- 非常快速(200k+/秒),通過鍵值索引資料
- 可持久化儲存到硬碟
- 所有節點都是唯一的( master-master複製)
- 在記憶體中同樣支援類似分散式快取的快取單元
- 寫資料時通過去除重複資料來減少 IO
- 提供非常好的叢集管理 web介面
- 更新軟體時軟無需停止資料庫服務
- 支援連線池和多路複用的連線代理
最佳應用場景:適用於需要低延遲資料訪問,高併發支援以及高可用性的應用程式
例如:低延遲資料訪問比如以廣告為目標的應用,高併發的 web 應用比如網路遊戲(例如 Zynga)
6. Neo4j
- 所用語言: Java
- 特點:基於關係的圖形資料庫
- 使用許可: GPL,其中一些特性使用 AGPL/商業許可
- 協議: HTTP/REST(或嵌入在 Java中)
- 可獨立使用或嵌入到 Java應用程式
- 圖形的節點和邊都可以帶有元資料
- 很好的自帶web管理功能
- 使用多種演算法支援路徑搜尋
- 使用鍵值和關係進行索引
- 為讀操作進行優化
- 支援事務(用 Java api)
- 使用 Gremlin圖形遍歷語言
- 支援 Groovy指令碼
- 支援線上備份,高階監控及高可靠性支援使用 AGPL/商業許可
最佳應用場景:適用於圖形一類資料。這是 Neo4j與其他nosql資料庫的最顯著區別
例如:社會關係,公共交通網路,地圖及網路拓譜
7. Cassandra
- 所用語言: Java
- 特點:對大型表格和 Dynamo支援得最好
- 使用許可: Apache
- 協議: Custom, binary (節約型)
- 可調節的分發及複製(N, R, W)
- 支援以某個範圍的鍵值通過列查詢
- 類似大表格的功能:列,某個特性的列集合
- 寫操作比讀操作更快
- 基於 Apache分散式平臺儘可能地 Map/reduce
- 我承認對 Cassandra有偏見,一部分是因為它本身的臃腫和複雜性,也因為 Java的問題(配置,出現異常,等等)
最佳應用場景:當使用寫操作多過讀操作(記錄日誌)如果每個系統組建都必須用 Java編寫(沒有人因為選用 Apache的軟體被解僱)
例如:銀行業,金融業(雖然對於金融交易不是必須的,但這些產業對資料庫的要求會比它們更大)寫比讀更快,所以一個自然的特性就是實時資料分析
8. HBase
(配合 ghshephard使用)
- 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
- 採用分散式架構 Map/reduce
- 對實時查詢進行優化
- 高效能 Thrift閘道器
- 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回滾
- 不會出現單點故障
- 堪比MySQL的隨機訪問效能
最佳應用場景:適用於偏好BigTable:)並且需要對大資料進行隨機、實時訪問的場合。
例如: Facebook訊息資料庫(更多通用的用例即將出現)
編注4:Thrift 是一種介面定義語言,為多種其他語言提供定義和建立服務,由Facebook開發並開源。
當然,所有的系統都不只具有上面列出的這些特性。這裡我僅僅根據自己的觀點列出一些我認為的重要特性。與此同時,技術進步是飛速的,所以上述的內容肯定需要不斷更新。我會盡我所能地更新這個列表。