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关系数据库和非关系数据库相机

article 2024/9/20 5:22:24

1、数据库介绍

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关系数据库和非关系数据库是两种不同类型的数据库，它们在数据存储和管理方面存在一些显著的差异。

关系数据库（Relational Database，RDBMS）建立在关系模型的基础之上，以二维表格的形式存储数据，每个表格由行和列组成，每个表格都有一个唯一的表名。关系数据库中的数据以关系的形式进行组织和存储，这种关系是通过主键和外键之间的关联来建立的。关系数据库具有完整的数据管理功能，支持事务处理，并且提供了强大的查询和数据处理功能。常见的开源关系数据库包括Oracle、MySQL和PostgreSQL等。
非关系数据库（NoSQL Database）是基于键值对的对应关系来存储和管理数据的，不需要经过SQL层的解析。相比关系数据库，非关系数据库的数据存储和管理方式更加灵活，可以根据需要随时增加或减少数据节点。非关系数据库通常采用分布式架构，支持水平扩展和高并发访问，适用于超大规模数据的存储和管理。常见的非关系数据库包括MongoDB、Cassandra和Redis等。

总的来说，关系数据库和非关系数据库在数据存储和管理方式、数据模型、查询语言、事务处理和扩展性等方面存在差异。选择使用哪种数据库取决于具体的应用场景和需求。在需要高度结构化、事务处理和复杂查询的情况下，关系数据库可能更适合；而在需要处理超大规模数据、高并发访问和灵活的数据模型时，非关系数据库可能更具优势。

2、关系数据库

2.1 Mysql

MySQL是一个开源的关系型数据库管理系统，由瑞典MySQL AB公司开发，后来被Sun Microsystems收购，最终被Oracle公司收购。MySQL是基于SQL（Structured Query Language）语言的一种数据库管理系统。

MySQL具有以下特点：

开放源代码：MySQL是一个开放源代码的软件，可以免费使用和修改。这使得开发者可以自由地根据需要定制和扩展MySQL的功能。
性能优异：MySQL具有优秀的性能，可以处理大量的数据和高并发的访问。它支持多种存储引擎，包括InnoDB、MyISAM等，可以根据不同的使用场景选择合适的存储引擎。
跨平台性：MySQL可以在多种操作系统上运行，包括Windows、Linux、Unix等，这使得开发者可以根据自己的需求选择合适的操作系统和硬件环境。
强大的查询功能：MySQL支持各种SQL查询语句，可以进行复杂的数据查询、插入、更新和删除。同时，MySQL也支持索引、视图、存储过程和触发器等功能，进一步增强了其数据处理能力。
事务支持：MySQL支持事务处理，可以保证数据的一致性和完整性。在执行写入操作时，MySQL使用两阶段提交来保证事务的原子性。
安全性：MySQL提供了多种安全特性，包括用户认证、访问控制、数据加密等。用户可以通过设置不同的权限来控制不同用户对数据库的访问权限。
多语言支持：MySQL支持多种编程语言，包括Java、Python、PHP等，这使得开发者可以方便地将MySQL与自己的应用程序进行集成。
总之，MySQL是一个功能强大、性能优异、跨平台性强的关系型数据库管理系统，适用于各种规模的应用程序，无论是小型网站还是大型企业级应用。

2.2 PostgreSQL

PostgreSQL是一种特性非常齐全的自由软件的对象-关系型数据库管理系统（ORDBMS）。它以加州大学计算机系开发的POSTGRES，4.2版本为基础，支持大部分的SQL标准并且提供了很多其他现代特性，如复杂查询、外键、触发器、视图、事务完整性、多版本并发控制等。同样，PostgreSQL也可以用许多方法扩展，例如通过增加新的数据类型、函数、操作符、聚集函数、索引方法、过程语言等。

PostgreSQL采用的是比较经典的C/S（client/server）结构，也就是一个客户端对应一个服务器端守护进程的模式，这个守护进程分析客户端来的查询请求，生成规划树，进行数据检索并最终把结果格式化输出后返回给客户端。为了便于客户端的程序的编写，由数据库服务器提供了统一的客户端C接口。这一点也可以说是PostgreSQL一大优点。

PostgreSQL拥有一支非常活跃的开发队伍，目前的提交人员已经超过三十人，而且在许多黑客的努力下，PostgreSQL的质量日益提高，也从另外一个侧面上增加了人们使用PostgreSQL的信心。

在选择数据库时，需要根据具体的应用场景和需求进行决策。

2.3 Mysql和PostgreSQL的区别

PostgreSQL和MySQL是两种广泛使用的关系型数据库管理系统，它们之间存在一些显著的区别。

SQL标准的实现：PostgreSQL在SQL标准的实现上比MySQL更加完善，功能实现也更加严谨。这使得PostgreSQL在处理复杂查询和数据操作时更加高效和可靠。
存储过程和功能支持：PostgreSQL的存储过程功能支持比MySQL更好，具备本地缓存执行计划的能力。这可以提高查询性能并减少网络流量。
索引类型和支持：PostgreSQL支持较完整的功能，能够支持许多不同类型的索引，包括全文索引和位图索引等。这使得PostgreSQL在处理特定类型的数据和查询时更加高效。
数据一致性和复制：PostgreSQL的主备复制属于物理复制，相对于MySQL基于binlog的逻辑复制，数据的一致性更加可靠，复制性能更高，对主机性能的影响也更小。
并发控制和锁机制：MySQL的存储引擎插件化机制导致锁机制复杂，影响了并发控制。而PostgreSQL则不存在这个问题，它提供了更好的并发控制和锁机制，这使得PostgreSQL在处理高并发访问时更加高效。
数据存储和处理能力：PostgreSQL采用堆表存放，能够支持比MySQL更大的数据量。同时，PostgreSQL的优化器功能较完整，支持的索引类型很多，复杂查询能力较强。
开源社区和支持：MySQL是开源的，拥有庞大的社区和丰富的插件支持，这使得MySQL在某些特定应用场景下更加方便和高效。然而，PostgreSQL也有一个活跃的社区和丰富的插件支持。
总之，PostgreSQL和MySQL都是优秀的数据库管理系统，它们之间存在一些显著的区别。选择哪种数据库取决于具体的应用场景、需求和技术要求。在选择数据库时，需要考虑以上因素以及其他方面的因素，以做出最佳的决策。

3、非关系数据库

3.1 Redis

Redis（Remote Dictionary Server）是一个开源的使用ANSI C语言编写、支持网络、可基于内存亦可持久化的日志型、Key-Value数据库，并提供多种语言的API。它通常被称为数据结构服务器，因为值可以是字符串(String), 哈希(Map), 列表(List), 集合(Sets) 和有序集合(sorted sets)等类型。

Redis支持多种数据结构，包括字符串、哈希表、链表、集合、有序集合、位图、Hyperloglogs等。它具备LRU淘汰、事务实现、以及不同级别的硬盘持久化等能力，并且支持副本集和通过RedisSentinel实现的高可用方案，同时还支持通过Redis Cluster实现的数据自动分片能力。

Redis的基本数据类型只有String，但Redis可以把String作为整型或浮点型数字来使用，主要体现在INCR/DECR类的命令上。这些命令要求操作的value类型为String，并可以转换为64位带符号的整型数字，否则会返回错误。

在高并发场景下，Redis可以实现库存余量的精准校验，确保不出现超卖的情况。这主要得益于Redis的原子性操作特性，即多个操作可以同时进行而不会互相干扰。

此外，Redis还提供了持久化功能，可以将数据保存到硬盘中，以保证即使在服务器停止工作后，数据也不会丢失。这主要有两种模式：RDB（Redis DataBase）和AOF（Append Only File）。

3.2 MongoDB

MongoDB是一个基于分布式文件存储的数据库，由C++语言编写，旨在为WEB应用提供可扩展的高性能数据存储解决方案。它是一个介于关系数据库和非关系数据库之间的产品，是非关系数据库当中功能最丰富，最像关系数据库的。

MongoDB中的数据单位是文档，每个文档是由多个键值对有序组合的数据单元，类似于mysql的数据记录。多个文档可以组成集合，每个集合由一组文档构成，类似于mysql的表。不同的集合构成不同的数据库，每个数据库都是独立的，有自己的用户，权限，独立存储集合，类似于mysql的库。

MongoDB具有以下特性：

面向集合文档存储，适合存储json形式的数据。
格式自由，数据格式不固定，数据结构发生变更的同时不会影响程序运行。
面向对象的sql查询语句，基本涵盖关系型数据库的所有查询语句。
有索引的支持，查询效率更快。
支持复制和自动故障转移。
可以使用分片集群提升查询性能。

3.3 MongoDB和Redis的区别

Mongodb和Redis都是非常优秀的数据库管理系统，但是它们在数据结构、应用场景、扩展性和性能等方面存在一些显著的区别。

数据结构：Mongodb是一个面向文档的数据库，数据以JSON格式的文档存储，适合存储非结构化和半结构化的数据。而Redis是一个键值对数据库，可以存储多种类型的数据结构，包括字符串、哈希表、列表、集合等，适合存储结构化和半结构化的数据。
应用场景：Mongodb适用于文档存储、日志系统、社交网络、电商等场景，特别适合存储大量数据和高并发的访问。Redis则适用于缓存、消息队列、计数器等场景，可以作为数据库、缓存和消息中间件使用。
扩展性：Mongodb支持自动分片和副本集，可以轻松实现数据的分布式存储和扩展。而Redis可以通过主从复制、分布式集群等方式进行扩展，但相对较为复杂。
性能：Mongodb在处理大量数据和高并发访问时表现出色，因为它使用了内存映射文件技术，可以将热数据存储在物理内存中，提高读写性能。而Redis也具有非常高的读写性能，它支持将数据存储在内存中，并且可以使用多线程进行并发处理。
数据一致性：Mongodb支持最终一致性，副本集中的数据可以自动同步，但可能会存在数据不一致的情况。而Redis则支持事务和ACID事务，可以保证数据的强一致性。
总之，Mongodb和Redis各有优缺点，需要根据具体的应用场景和需求进行选择。在选择数据库时，需要考虑数据结构、扩展性、性能和数据一致性等因素，以做出最佳的决策。

3.4 MongoDB和Mysql的区别

Mongodb和MySQL是两种不同的数据库管理系统，它们在数据结构、应用场景、扩展性和性能等方面存在一些显著的区别。

数据结构：Mongodb是一个面向文档的数据库，数据以JSON格式的文档存储，适合存储非结构化和半结构化的数据。而MySQL是一个关系型数据库，数据以表格的形式存储，适合存储结构化的数据。
应用场景：Mongodb适用于文档存储、日志系统、社交网络、电商等场景，特别适合存储大量数据和高并发的访问。MySQL则适用于传统的关系型数据库应用场景，如企业级应用、电商等。
扩展性：Mongodb支持自动分片和副本集，可以轻松实现数据的分布式存储和扩展。而MySQL则需要手动进行分库分表等扩展操作，相对较为复杂。
性能：Mongodb在处理大量数据和高并发访问时表现出色，因为它使用了内存映射文件技术，可以将热数据存储在物理内存中，提高读写性能。而MySQL在处理大量数据时则需要使用更复杂的查询语句，相对较慢。
查询语言：Mongodb使用类似于JavaScript的查询语言进行数据查询，更加易用和直观。而MySQL则使用SQL语言进行查询，相对较为复杂。
总之，Mongodb和MySQL各有优缺点，需要根据具体的应用场景和需求进行选择。在选择数据库时，需要考虑数据结构、扩展性、性能和查询语言等因素，以做出最佳的决策。