NoSQL:一个帝国的崛起

01关系数据库帝国

现在是公元2009年,关系帝国已经统治了我们30多年,实在是太久了。 

1970年,科德提出关系模型,1974年张伯伦和博伊斯制造出了SQL ,帝国迅速建立起了统治。 

从北美到欧洲, 从欧洲到亚洲,  无数程序员臣服在他的脚下。 

帝国给我们提供了良好的福利:

简单而强大的关系模型

灵活的SQL

还有我们非常喜欢的事务和ACID,把我们从底层并发的细节中解放出来。 

使用这些福利,程序员们开发了无数的系统,每个系统的核心都是关系数据库。 

时代在不断地变迁,编程语言的城头不断变换大王旗,但是存储在表格中的数据,一直岿然不动。 

数据永远是一个企业最宝贵的资产。 

但是帝国也给我们套上了沉重的枷锁:模式和规范化。 

帝国规定:必须事先定义好模式(表结构)才能保存数据! 

所有的数据至少得满足第一范式,甚至第二范式、第三范式、BCNF范式!

 如果实现不了,就会被投进监狱,对于某些部落来讲,即使是做一个简单的冗余字段,都会被别人耻笑。 

帝国宣称的SQL移植性也欺骗了我们,SQL虽然被标准化,但是每个厂商DB2, Oracle, SQL Server都有自己的方言! 

尤其是在计算日期和字符串操作。还有存储过程,几乎每个厂商都会自己搞一套,根本无法移植!

 

0危机

 

上世纪90年代,面向对象技术的流行给帝国带来了一次严重的危机: 

对象-关系的阻抗不匹配。 

“对象(Object)”有继承,子类,父类,关联,聚合,多态; 

而关系数据库就是简单的表格! 

他们是如此的不同,简直是水火不容,矛盾不可调和。

 

那个时候,帝国的东边出现了一个叫面向对象数据库OODB的部落, 号称可以把Java对象,C#对象,Ruby对象等等都一股脑地、直接存储到OODB当中去。 

把对象直接保存到数据库?这实在是一个美妙的特性。 

但是OODB实在是不争气,很快偃旗息鼓,在几个小领地苟延残喘。 

2001年,有个叫Gavin King的27岁小伙子,开发了一个叫做Hibernate 的东西,在对象和关系之间搭了一座桥,叫O/R Mapping。 

这一下子赢得了Java 程序员的芳心。 

Hibernate再接再励,又推出了NHibernate, 打入了.NET的领地。 

随着iBatis, JPA等更多O/R Mapping工具和接口的出现,关系数据库帝国成功地度过了这一次的危机。 

后来有个好事者Martin Fowler,居然写了一本书《企业应用架构模式》, 在里边一本正经地把各种O/R Mapping的模式都总结了一遍:“单表继承”,“类表继承”,“活动记录”。。。。。。 

这一番骚操作又替关系数据库帝国续命20年不止。 

 

0新希望

 

没过多久,互联网大潮来了,历史再次给了我们一个机会。 

互联网的用户数如此之多,并发数如此之高, 让我们始料未及。 

数据量是如此巨大,数据种类如此丰富,更让我们目瞪口呆。 

文字、图片、链接、日志、社交关系,大量的数据蜂拥而至,单台机器上的数据库很快就撑不住了。  

帝国先是拼命扩容,恨不得把一台机器弄成1024G的内存,1024T的硬盘,还美名其曰垂直扩展。 

但是机器功能越强,价格就越贵,臣民们的税负越来越重,很快就受不了了。 

没办法,帝国只好做水平扩展,把数据分布在多台机器上,这需要精心的规划,还需要程序员和应用程序精确地记住每一份数据放在哪里。 

更要命的是,这种办法丢掉了帝国引以为傲的福利:事务和一致性 

 

 

0反抗

 

我决定反抗这个庞大的帝国,  我偷偷地带领着一帮志同道合的兄弟离开了,我们要新建一块清新自由的领地。  

我们仔细地研究了关系帝国的缺点,派出了几只小分队分头出击。 

誓师出征之时,我们对这四只小分队都提出了同样的要求:支持分布式和集群!!! 

第一支小分队由redis担任队长,memcached 担任副手,他们很快便取得了成功,因为他们打击到了关系帝国最大的缺点:高并发下,数据库IO非常缓慢。 

redis和memcached 做了一个大胆的决定,抛弃了硬盘,选择了比硬盘快几万倍的内存, 把数据以key-value的方式放入其中。 

超快的速度让程序员们非常喜欢,他们不仅把session,配置信息,购物车的数据放入其中。 

后来干脆把他俩当成了缓存来使用。 

 

第二支小分队由Mongodb带领,CouchDB辅佐,他们敏锐地瞄准了用关系数据表保存起来很别扭的数据。

 

 

订单到订单项和支付, 订单项到产品是典型的一对多关系,意味着数据是树状结构,那为什么不直接用一个JSON文档来表示呢?

  {    "orderId":"1",   

       "userId":"123",   

  "lineItems":[       

    {"productId":"1356",            "qty":"1"        },       

             {  "productId":"2375",            "qty":"2"        }   

  ],   

        "shippingAddress":{        "type":"xxx",        "address":"xxx"    },   

        "payment":{        "type":"alipay",        "time":"xxxx"    }

}  

MongoDB还和JavaScript,Node.js勾勾搭搭,把浏览器发来的JSON数据直接存储到MongoDB中,轻松又方便。 

第三支小分队的头领是Neo4j, 这家伙非常擅长图结构,对于社交网络、推荐系统的数据,用它来表示非常合适。

 

第四支小分队由HBase带领, Cassandra殿后, 他们都是列式数据库,百亿行 * 百万列的数据对于他俩来说稀松平常。

 

 这个小分队也获得了巨大的成功,移动互联网所产生的海量数据,如日志、聊天记录,监控数据,物联网的数据,结构化并不强,非常适合用HBase这种列式数据库来存放。

 

0新的帝国

 

几年以后,四支小分队顺利班师,都带回了大批的程序员拥趸,因为适合的才是最好的。 

一个新的、可以和关系数据库抗衡的帝国悄然成型。 

经过一番激烈讨论,我们给帝国起了一个响亮的名称:NoSQL。 

意思是不要SQL! 

但是,加入NoSQL帝国的程序员发现我们也有非常明显的弱点: 

缺乏模式(如表结构)、数据完整性约束很弱、对事务的支持很弱,甚至干脆没有, 这引起了程序员的强烈不满和抗议。 

有不少人短暂尝鲜NoSQL以后,又抛弃了我们,重回SQL的怀抱。 

我们决定和关系数据库帝国议和,告诉他们说NoSQL的意思是Not Only SQL, 我们两大帝国应该取长补短,和平共处。 

经历了几年战火的关系数据帝国也看清楚了IT趋势,欣然接受。 

从此,数据库进入了混合存储的时代! 

 

公众号码农翻身

 

posted @ 2021-02-03 17:17  码农翻身  阅读(2969)  评论(9编辑  收藏  举报