关系型数据库与非关系型数据库的特点与应用比较

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关系型数据库和非关系型数据库

自1970年，埃德加·科德提出关系模型之后，关系数据库便开始出现，经过了40多年的演化，如今的关系型数据库具备了强大的存储、维护、查询数据的能力。但在关系数据库日益强大的时候，人们发现，在这个信息爆炸的“大数据”时代，关系型数据库遇到了性能方面的瓶颈，面对一个表中上亿条的数据，SQL语句在大数据的查询方面效率欠佳。我们应该知道，往往添加了越多的约束的技术，在一定程度上定会拖延其效率。

在1998年，Carlo Strozzi提出NOSQL的概念，指的是他开发的一个没有SQL功能，轻量级的，开源的关系型数据库。注意，这个定义跟我们现在对NoSQL的定义有很大的区别，它确确实实字如其名，指的就是“没有SQL”的数据库。但是NoSQL的发展慢慢偏离了初衷，CarloStrozzi也发觉，其实我们要的不是"nosql"，而应该是"norelational"，也就是我们现在常说的非关系型数据库了。

在关系型数据库中，导致性能欠佳的最主要因素是多表的关联查询，以及复杂的数据分析类型的复杂SQL报表查询。为了保证数据库的ACID特性，我们必须尽量按照其要求的范式进行设计，关系型数据库中的表都是存储一些格式化的数据结构，每个元组字段的组成都一样，即使不是每个元组都需要所有的字段，但数据库会为每个元组分配所有的字段，这样的结构可以便于表与表之间进行连接等操作，但从另一个角度来说它也是关系型数据库性能瓶颈的一个因素。

非关系型数据库提出另一种理念，他以键值对存储，且结构不固定，每一个元组可以有不一样的字段，每个元组可以根据需要增加一些自己的键值对，这样就不会局限于固定的结构，可以减少一些时间和空间的开销。使用这种方式，用-`

户可以根据需要去添加自己需要的字段，这样，为了获取用户的不同信息，不需要像关系型数据库中，要对多表进行关联查询。仅需要根据id取出相应的value就可以完成查询。但非关系型数据库由于很少的约束，他也不能够提供想SQL所提供的where这种对于字段属性值情况的查询。并且难以体现设计的完整性。他只适合存储一些较为简单的数据，对于需要进行较复杂查询的数据，SQL数据库显得更为合适。

MongoDB（⼀）：关系型数据库和⾮关系型数据库

⼀、关系型数据库

1、概念

关系型数据库：是指采⽤了关系模型来组织数据的数据库，是⽬前各类数据库中使⽤最为⼴泛的数据库系统。简单的说，关系模型指的就是

⼆维表格模型，⼀个关系型数据库就是由⼆维表及其之间的联系所组成的⼀个数据组织。现在使⽤的主流数据库都是关系型数据库，⽐如SQL Server、Mysql、Oracle、DB2、Sybase等。

关系模型中常⽤的概念：

关系：可以理解为⼀张⼆维表，每个关系都具有⼀个关系名，就是通常说的表名。

元组：可以理解为⼆维表中的⼀⾏，在数据库中经常被称为记录。

属性：可以理解为⼆维表中的⼀列，在数据库中经常被称为字段。

域： 属性的取值范围，也就是数据库中某⼀列的取值限制。

关键字：⼀组可以唯⼀标识元组的属性，数据库中常称为主键，由⼀个或多个列组成。

关系模式：指对关系的描述。其格式为：关系名(属性1、属性2......属性N)，在数据库中称为表结构。

2、关系型数据库的特点

关系数据库是⽀持关系模型的数据库系统。⽽关系模型是由⼆维表来表⽰实体和实体间联系的模型。使⽤⼆维表存储数据，对使⽤者来说很

直观，更容易理解。使⽤关系数据库的优势主要表现在以下⼏个特性：(1)操作⽅便性。通过开发应⽤程序和数据库连接，⽤户能⽅便的对数据库中数据进⾏操作，特别对没有数据库基础的⼈，也可以通过数据库

管理系统，直接在数据库中操作。(2)易于维护性。关系数据库在完整性约束中提供了实体完整性、参照完整性和⽤户定义的完整性，通过完整性约束可以⼤⼤降低数据存储的

冗余及数据不⼀致的概率。(3)访问数据的灵活性。关系数据库中提供了诸如视图、存储过程、触发器、索引等对象，使数据的访问更加灵活。

3、关系型数据库的瓶颈

(1)对数据库⾼并发读写的需求

Web2.0⽹站要根据⽤户个性化信息来实时⽣成动态页⾯和提供动态信息，⽆法使⽤动态页⾯静态化技术，因此数据库的并发负载⾮常⾼，

关系型数据库与⾮关系型数据库区别

关系型数据库（Mysql和Oracle）

1.表和表、表和字段、数据和数据存在着关系

优点:

1.数据之间有关系，进⾏数据的增删改查的时候是⾮常⽅便的

2.关系型数据库是有事务操作的，保证数据的完整性和⼀致性。

缺点：

1.因为数据和数据是有关系的，底层是运⾏了⼤量的算法，⼤量算法会降低系统的效率，会降低性能

2.⾯对海量数据的增删改查的时候会显的⽆能为⼒

3.海量数据对数据进⾏维护变得⾮常的⽆⼒

常见应⽤:

适合处理⼀般量级的数据（银⾏转账和钱）

⾮关系数据库的（redis和MangDB）

为了处理海量数据，⾮关系数据库设计之初就是为了替代关系型数据库的关系

优点：

1.海量数据的增删改查是可以的

2.海量数据的维护和处理⾮常轻松

缺点：

1.数据和数据没有关系，他们之间就是单独存在的

2.⾮关系数据库没有关系，没有强⼤的事务关系，没有保证数据的完整性和安全性

关于Nosql

1.Nosql

⾮关系型数据库，Not only sql。2.Nosql特点：

（1）易扩展，数据之间没有关系的。

（2）⼤数据量，⾼性能。⾼性能读写⾮常灵活的。

（3）灵活的数据模型。不需要事先对存储数据建⽴字段。

（4）⾼可⽤。3.Nosql主要主流产品

Redis（⼴泛应⽤），CouchDB，mongoDB，Cassandra等。Nosql中⽐较⽕的三个数据库Redis、Memchache、MongoDb。

4.Nosql数据库四⼤分类：

（1）键值对存储（key-value）：Redis键值对存储，优势：快速查询，缺点：存储数据缺少结构化。

（2）列存储：Hbase，优势：快速查询，扩展性强。缺点：功能相对于局限。

（3）⽂档数据库存储：MongoDB，早起应⽤多。优势：要求不特别的严格。缺点：查询性不⾼，缺少统⼀查询语法。

（4）图形数据库存储：应⽤于社交⽹络，优势：利⽤图结构相关算法。缺点：需要整个图计算才得出结果，不容易做分布式集群⽅案。

关系型数据库VS⾮关系型数据库

关系型

1.概念

关系型数据库是指采⽤了关系模型来组织数据的数据库。简单来说，关系模式就是⼆维表格模型。

主要代表：SQL Server, Oracle, Mysql, PostgreSQL。

2.优点

（1）容易理解，⼆维表的结构⾮常贴近现实世界，⼆维表格，容易理解。

（2）使⽤⽅便，通⽤的sql语句使得操作关系型数据库⾮常⽅便。

（3）易于维护，数据库的ACID属性，⼤⼤降低了数据冗余和数据不⼀致的概率。3.瓶颈

(1 )海量数据的读写效率。

对于⽹站的并发量⾼，往往达到每秒上万次的请求，对于传统关系型数据库来说，硬盘I/o是⼀个很⼤的挑战。(2) ⾼扩展性和可⽤性。

在基于web的结构中，数据库是最难以横向拓展的，当⼀个应⽤系统的⽤户量和访问量与⽇俱增的时候，数据库没有办法像web Server那样简单的通过添加更多的硬件和服务节点来拓展性能和负载能⼒。

从关系型到⾮关系型

关系型数据库的最⼤优点就是事务的⼀致性，这个特性，使得关系型数据库中可以适⽤于⼀切要求⼀致性⽐较⾼的系统中。⽐如：银⾏系统。

但是在⽹页应⽤中，对这种⼀致性的要求不是那么的严格，允许有⼀定的时间间隔，所以关系型数据库这个特点不是那么的重要了。相反，关系型数据库为了维护⼀致性所付出的巨⼤代价就是读写性能⽐较差。⽽像微博、facebook这类应⽤，对于并发读写能⼒要求极⾼，关系型数据库已经⽆法应付。所以必须⽤⼀种新的数据结构存储来替代关系型数据库。所以⾮关系型数据库应⽤⽽⽣。

⾮关系型

1.概念

NoSQL⾮关系型数据库，主要指那些⾮关系型的、分布式的，且⼀般不保证ACID的数据存储系统，主要代表MongoDB，Redis、CouchDB。

NoSQL提出了另⼀种理念，以键值来存储，且结构不稳定，每⼀个元组都可以有不⼀样的字段，这种就不会局限于固定的结构，可以减少⼀些时间和空间的开销。使⽤这种⽅式，为了获取⽤户的不同信息，不需要像关系型数据库中，需要进⾏多表查询。仅仅需要根据key来取出对应的value值即可。2.分类