傳統數據庫以表格關系存儲數據，而 NoSQL 數據庫（也稱為非 SQL 數據庫）則不然。NoSQL 數據庫最初是為現代網絡規模的數據庫設計的，但現在廣泛用于大數據和實時網絡應用程序。常用的數據結構包括圖形、鍵值、寬列和文檔存儲。
由于 NoSQL 數據庫不遵守嚴格的模式，因此它們可以管理大量非結構化、部分結構化和結構化數據。這意味著開發人員可以更加敏捷。例如，使用 NoSQL 數據庫的開發人員可以比使用關系數據庫更快地推送代碼更改。
Cassandra、MongoDB 和 Apache HBase 是目前市場上最流行的三種 NoSQL 數據庫。這些是開源 NoSQL 數據庫，這意味著可以修改它們以滿足特定的業務需求。本指南將用作 NoSQL 數據庫比較，通過比較 MongoDB 與 Cassandra、HBase 與 MongoDB 以及 Cassandra 與 HBase，幫助您確定最適合您業務的 NoSQL 數據庫。
此 NoSQL 數據庫列表討論了這些頂級 NoSQL 數據庫之間的主要區別、NoSQL 的優點和缺點以及使用 NoSQL 數據庫的場合。本文還將提供一個名為SolarWinds ? Database Performance Monitor (DPM)的 NoSQL 數據庫監控建議，以幫助您確保數據庫正常運行。
- NoSQL 數據庫在哪里使用？
- NoSQL 數據庫的優勢
- NoSQL 數據庫的缺點
- NoSQL 數據庫監控的重要性
- 選擇合適的 NoSQL 數據庫
NoSQL 數據庫在哪里使用？
如上所述，NoSQL 是一種不需要固定模式的非關系數據庫管理系統 (DBMS) 。NoSQL 數據庫避免連接并且易于擴展。您可能會發現 NoSQL 數據庫被具有非常大的數據存儲需求的分布式數據存儲所使用。Facebook、Google 和 Twitter 等公司將 NoSQL 用于其大數據和實時 Web 應用程序，每天收集數 TB 的用戶數據。
NoSQL 數據庫的優勢
使用 NoSQL 數據庫有很多好處。這包括：
- 彈性可擴展性，因為這些數據庫旨在與低成本商品硬件一起使用
- 支持大數據應用，NoSQL數據庫可處理海量數據
- 動態模式，因為 NoSQL 數據庫不需要模式就可以開始處理數據
- 隨著事務和數據量的增加與廉價商品硬件集群的兼容性，使您能夠以更低的成本處理和存儲更多的數據
- 支持自動分片，允許 NoSQL 數據庫在任意數量的服務器上本地自動傳播數據，而無需應用程序了解服務器池的組成
NoSQL 數據庫的缺點
不幸的是，您應該了解 NoSQL 數據庫的一些缺點。首先，NoSQL 數據庫不提供與關系數據庫相關的相同可靠性功能。例如，它們不支持ACID。為了支持 ACID，開發人員需要實現自己的代碼，從而使他們的系統更加復雜。這可能會減少提交事務的安全應用程序的數量。
NoSQL 與SQL不兼容，這意味著您將需要一種手動查詢語言，這會使您的系統變得更慢、更復雜。最后，與關系數據庫相比，NoSQL 數據庫是新的，這意味著它們不太穩定，通常提供的功能也較少。
1. 卡桑德拉
要開始這個開源 NoSQL 數據庫比較，讓我們首先考慮Cassandra。Cassandra 是市場上最受歡迎的寬列存儲數據庫系統之一。Cassandra 最初是為 Facebook 收件箱搜索功能而開發的，并已成為 NoSQL 數據庫的最愛，主要是因為其企業級功能。這提高了高可用性和可擴展性，使 Cassandra 能夠處理大量數據并提供幾乎實時的分析。Cassandra 是用 Java 編寫的，為每次更新提供異步和同步復制。此 NoSQL 數據庫具有高持久性，非常適合需要始終運行的應用程序。
如果將 MongoDB 與 Cassandra 進行比較，您會發現 Cassandra 使用無主“環”架構，而 MongoDB 則沒有。這意味著集群中的所有節點都被平等對待，并且大多數節點都可以用來實現仲裁。與傳統的關系數據庫一樣，Cassandra 將數據存儲在列和行中。但是，Cassandra 可以通過允許行具有不同的列并允許用戶更改列的格式來提供額外的靈活性。
Cassandra 查詢語言 (CQL) 與 SQL 非常相似，SQL 用戶學習起來相對容易。因此，在 Cassandra 與 HBase 的比較中，Cassandra 可以為讀、寫和熵提供高級修復過程。這意味著它的集群是高度可靠和可用的。
如果我們不解決每個頂級 NoSQL 數據庫的缺點，這將不是一個公平的 NoSQL 數據庫比較。Cassandra 的主要缺點之一是，由于架構是分布式的，副本可能變得不一致。這是因為當一個節點宕機時，它的協調節點會嘗試以提示的形式保存數據。當故障節點聯機時，協調器會傳遞提示以協助修復過程。這會給協調器節點帶來負擔 如果集群節點出現故障，協調器節點可能會丟失數據副本并拒絕寫入。
雖然 Cassandra 在主鍵已知時管理得很好，但如果鍵未知，它可能無法應對。這是因為 Cassandra 必須掃描集群中的所有節點，從而導致高讀取時間懲罰。
2. MongoDB
MongoDB 是最流行的文檔存儲，也是頂級數據庫管理系統之一。MongoDB 最初是為了解決與通過 DoubleClick 提供互聯網廣告相關的敏捷性和可擴展性問題而創建的。MongoDB 企業版提供 Kerberos、LDAP、審計和磁盤加密功能。
MongoDB 的主要優點之一是它是一個無模式數據庫，將數據存儲為類似 JSON 的文檔。這意味著 MongoDB 在它可以存儲的記錄類型方面提供了敏捷性和靈活性。它還允許字段在文檔之間變化。
如果您正在尋求高可用性，MongoDB 是一個很好的選擇，因為它使用具有數據冗余和自動故障轉移功能的副本集。這確保您的應用程序可以繼續服務，即使節點已關閉。
不幸的是，除非您選擇其中一種 DBaaS 風格，否則 MongoDB 管理操作（例如打補丁）是手動的并且可能很耗時。此外，隨著數據庫開始擴展，MongoDB 會遇到內存熱點問題。
3. 阿帕奇HBase
HBase 是一個開源的寬列存儲分布式數據庫，構建在 HDFS 之上，并借鑒了 Google Bigtable 的多項功能。這包括內存操作、布隆過濾器和壓縮。HBase 基于 Java 構建，并提供對 Avro、Jython、REST、Thrift 和 Scala 等外部 API 的支持。HBase 提供其數據庫的獨立版本，盡管它主要用于開發配置而非生產場景。
由于HBase使用HDFS作為分布式文件系統，它可以存儲大數據集，甚至數十億行，并快速提供分析。HBase 支持稀疏數據，可以跨商用服務器硬件托管/分布，確保即使數據擴展到千兆字節和 PB 級，此 NoSQL 數據庫也具有成本效益。這種分布有助于 HBase 最顯著的優勢之一：它的故障轉移支持包括自動恢復。
盡管 HBase 在許多方面與 Cassandra 相似，但主要區別在于它使用主副本架構。這意味著它具有單點故障，因為從一個 HMaster 到另一個 HMaster 的故障可能需要時間，這可能會導致性能瓶頸。因此，如果您正在尋找一個始終可用的系統，Cassandra 可能是您更好的選擇。
與 Cassandra 不同，HBase 沒有查詢語言。因此，為了實現類 SQL 的能力，HBase 需要用戶采用基于 JRuby 的 HBase shell 和 Apache Hive 等技術。不幸的是，使用這些技術可能會導致高延遲。
NoSQL 數據庫監控的重要性
選擇 NoSQL 數據庫后，您需要考慮實施數據庫監控工具。SolarWinds DPM是一款用于開源和 NoSQL 數據庫的數據庫性能監控和優化工具。DPM 具有一個 SaaS 平臺，該平臺具有易于使用的基于 Web 的用戶界面，使您可以從任何地方進行訪問。該工具通過多種配置提供輕量級代理，并可以在本地、云端或混合環境中監控數據庫。
DPM 是一種非常先進的分析工具，提供實時和歷史數據指標，使您能夠快速、輕松地查明性能問題。借助此 NoSQL 數據庫監控和優化解決方案，您可以通過多種方式保護敏感數據，從而輕松滿足 GDPR 和 SOC2 合規性要求。
選擇合適的 NoSQL 數據庫
盡管 MongoDB 是最流行的 NoSQL 數據庫之一，但像 Cassandra 這樣的寬列數據庫可能能夠提供更好的查詢性能。選擇 NoSQL 數據庫時，您應該考慮托管 DBaaS 服務的可用性，您可以在其中將數據庫維護和管理工作交給提供商。這使開發人員可以專注于應用程序。在這方面，HBase 有所欠缺，而 MongoDB 提供了非常成熟的 DBaaS 產品，例如 MongoDB Atlas。HBase 是寫入密集型應用程序和海量記錄的良好解決方案。
無論您選擇哪種 NoSQL 數據庫或決定采用何種維護和管理方法，您都應該實施數據庫性能監控工具來幫助您跟蹤和優化數據庫性能。SolarWinds DPM 是一種企業級、可擴展且用戶友好的選項，適用于各種規模的企業。
