1. NoSQL簡介

1.1 什麼是NoSQL

NoSQL(NoSQL= Not Only SQL),意即“不僅僅是SQL",是一項全新的資料庫理念，泛指非關係型的資料庫。

1.2 為什麼需要NoSQL

隨著互聯網web2.0網站的興起，非關係型的資料庫現在成了一個極其熱門的新領域，非關係資料庫產品的發展非常迅速。而傳統的關係資料庫在應付web2.0 網站，特別是超大規模和高併發的SNS類型的web2.0純動態網站已經顯得力不從心，暴露了很多難以剋服的問題，例如:

1.2.1 High performance-對資料庫高併發讀寫的需求

web2.0網站要根據用戶個性化信息來實時生成動態頁面和提供動態信息，所以基本上無法使用動態頁面靜態化技術，因此資料庫併發負載非常高，往往要達到每秒上萬次讀寫請求。關係資料庫應付上萬次SQL查詢還勉強頂得住，但是應付上萬次SQL寫數據請求，硬碟10就已經無法承受了。其實對於普通的BBS網站，往往也存在對高併發寫請求的需求，例如網站的實時統計線上用戶狀態，記錄熱門帖子的點擊次數，投票計數等，因此這是一個相當普遍的需求。

1.2.2HugeStorage-對海量數據的高效率存儲和訪問的需求

類似Facebook, twitter, Friendfeed 這樣的SNS網站，每天用戶產生海量的用戶動態，以Friendfeed為例，一個月就達到了2.5億條用戶動態，對於關係資料庫來說，在一張2.5億條記錄的表裡面進行SQL查詢，效率是極其低下乃至不可忍受的。再例如大型web網站的用戶登錄系統，例如騰訊，盛大，動輒數以億計的帳號，關係資料庫也很難應付。

1.2.3 High Scalability && High Availability-對資料庫的高可擴展性和高可用性的需求

在基於web的架構當中，資料庫是最難進行橫向擴展的，當一個應用系統的用戶量和訪問量與日俱增的時候，你的資料庫卻沒有辦法像web server 和app server 那樣簡單的通過添加更多的硬體和服務節點來擴展性能和負載能力。對於很多需要提供24小時不間斷服務的網站來說，對資料庫系統進行升級和擴展是非常痛苦的事情，往往需要停機維護和數據遷移，為什麼資料庫不能通過不斷的添加伺服器節點來實現擴展呢?

NoSQL資料庫的產生就是為瞭解決大規模數據集合多重數據種類帶來的挑戰，尤其是大數據應用難題。 

1.3 主流NoSQL產品

NoSQL 資料庫的四大分類如下: 

鍵值(Key-Value)存儲資料庫 ：

相關產品: Tokyo Cabinet/Tyrant. Redis. Voldemort. Berkeley DB

典型應用:內容緩存， 主要用於處理大量數據的高訪問負載。

數據模型:一 系列鍵值對

優勢:快速查詢

劣勢:存儲的數據缺少結構化

列存儲資料庫 ：

相關產品: Cassandra, HBase, Riak

典型應用:分散式的文件系統

數據模型:以列簇式存儲，將同一列數據存在一起

優勢:查找速度快，可擴展性強，更容易進行分散式擴展

劣勢:功能相對局限

文檔型資料庫 ：

相關產品: CouchDB、 MongoDB

典型應用: Web應用(與Key-Value類似，Value是結構化的)

數據模型:一系列鍵值對

優勢:數據結構要求不嚴格

劣勢:查詢性能不高， 而且缺乏統一的查詢語法 

圖形(Graph)資料庫： 

相關資料庫: Neo4J、 InfoGrid、 Infinite Graph

典型應用:社交網路

數據模型:圖結構

優勢:利用圖結構相關演算法。

劣勢:需要對整個圖做計算才能得出結果，不容易做分散式的集群方案。 

1.4 NoSQL特點 

在大數據存取上具備關係型資料庫無法比擬的性能優勢，例如: 

1.易擴展

NoSQL 資料庫種類繁多，但是一個共同的特點都是去掉關係資料庫的關係型特性。數據之間無關係，這樣就非常容易擴展。也無形之間，在架構的層面上帶來了可擴展的能力。

2.大數據量，高性能

NoSQL 資料庫都具有非常高的讀寫性能，尤其在大數據量下，同樣表現優秀。這得益於它的無關係性，資料庫的結構簡單。

3.靈活的數據模型

NoSQL 無需事先為要存儲的數據建立欄位，隨時可以存儲自定義的數據格式。而在關係資料庫里，增刪欄位是一件非常麻煩的事情。如果是非常大數據量的表，增加欄位簡直就是一個疆夢。這點在大數據量的Web2.0時代尤其明顯。

4.高可用

NoSQL 在不太影響性能的情況，就可以方便的實現高可用的架構。比如Cassandra, HBase模型，通過複製模型也能實現高可用。

綜上所述，NoSQL 的非關係特性使其成為了後Web2.0時代的寵兒，助力大型Web2.0網站的再次起飛，是一項全新的資料庫革命性運動。 

2. MongoDB簡介

MongoDB是一個基於分散式文件存儲的NoSQL資料庫。

由C++語言編寫，運行穩定，性能高。

旨在為WEB應用提供可擴展的高性能數據存儲解決方案。

2.1 MongoDB特點

模式自由：可以把不同結構的文檔存儲在同一個資料庫里

面向集合的存儲：適合存儲JSON風格文件的形式

完整的索引支持：支持完全索引，包含內部對象。

複製和高可用性：支持伺服器之間的數據複製，支持主從模式及伺服器之間的相互複製。複製的主要目的是提供冗餘及自動故障轉移

自動分片：支持雲級別的伸縮性：自動分片功能支持水平的資料庫集群，可動態添加額外的機器

豐富的查詢：支持豐富的表達方式，查詢指令使用JSON形式的標記，可輕易查詢文檔中的內嵌的對象及數組

快速就地更新：查詢優化器會分析查詢表達式，並生成一個高效的查詢計劃。

高效的傳統存儲方式：支持二進位數據及大型對象(如照片或圖片)

2.2 MongoDB歷史 

2007年10月，MongoDB由10gen團隊所發展。2009年2月首度推出。

2012年05月23日，MongoDB2.1 開發分支發佈了! 該版本採用全新架構，包含諸多增強。

2012年06月06日，MongoDB 2.0.6 發佈，分散式文檔資料庫。

2013年04月23日，MongoDB 2.4.3 發佈，此版本包括了一些性能優化，功能增強以及bug修複。

2013年08月20日，MongoDB 2.4.6 發佈。

2013年11月01日，MongoDB 2.4.8 發佈。

……

2.3 MongoDB優點

到目前為止，MongoDB是一個新的和普遍使用的資料庫。 它是一個基於文檔的非關係資料庫提供程式。

關係資料庫具有典型的架構設計，可以顯示表的數量以及這些表之間的關係，而在MongoDB中則沒有關係的概念。

優點：

MongoDB 的架構較少。它是一個文檔資料庫，它的一個集合持有不同的文檔。

從一個到另一個的文檔的數量，內容和大小可能有差異。

MongoDB 中單個對象的結構很清淅。

MongoDB 中沒有複雜的連接。

MongoDB 提供深度查詢的功能，因為它支持對文檔的強大的動態查詢。

MongoDB 很容易擴展。

它使用內部存儲器來存儲工作集，這是其快速訪問的原因。

使用方便

重量輕/輕量級

比RDBMS快得多

大而複雜的數據

移動和社會基礎設施數據

內容管理和交付

用戶數據管理

數據中心