传统数据库以表格关系存储数据，而 NoSQL 数据库（也称为非 SQL 数据库）则不然。NoSQL 数据库最初是为现代网络规模的数据库设计的，但现在广泛用于大数据和实时网络应用程序。常用的数据结构包括图形、键值、宽列和文档存储。
由于 NoSQL 数据库不遵守严格的模式，因此它们可以管理大量非结构化、部分结构化和结构化数据。这意味着开发人员可以更加敏捷。例如，使用 NoSQL 数据库的开发人员可以比使用关系数据库更快地推送代码更改。
Cassandra、MongoDB 和 Apache HBase 是目前市场上最流行的三种 NoSQL 数据库。这些是开源 NoSQL 数据库，这意味着可以修改它们以满足特定的业务需求。本指南将用作 NoSQL 数据库比较，通过比较 MongoDB 与 Cassandra、HBase 与 MongoDB 以及 Cassandra 与 HBase，帮助您确定最适合您业务的 NoSQL 数据库。
此 NoSQL 数据库列表讨论了这些顶级 NoSQL 数据库之间的主要区别、NoSQL 的优点和缺点以及使用 NoSQL 数据库的场合。本文还将提供一个名为SolarWinds ® Database Performance Monitor (DPM)的 NoSQL 数据库监控建议，以帮助您确保数据库正常运行。
- NoSQL 数据库在哪里使用？
- NoSQL 数据库的优势
- NoSQL 数据库的缺点
- NoSQL 数据库监控的重要性
- 选择合适的 NoSQL 数据库
NoSQL 数据库在哪里使用？
如上所述，NoSQL 是一种不需要固定模式的非关系数据库管理系统 (DBMS) 。NoSQL 数据库避免连接并且易于扩展。您可能会发现 NoSQL 数据库被具有非常大的数据存储需求的分布式数据存储所使用。Facebook、Google 和 Twitter 等公司将 NoSQL 用于其大数据和实时 Web 应用程序，每天收集数 TB 的用户数据。
NoSQL 数据库的优势
使用 NoSQL 数据库有很多好处。这包括：
- 弹性可扩展性，因为这些数据库旨在与低成本商品硬件一起使用
- 支持大数据应用，NoSQL数据库可处理海量数据
- 动态模式，因为 NoSQL 数据库不需要模式就可以开始处理数据
- 随着事务和数据量的增加与廉价商品硬件集群的兼容性，使您能够以更低的成本处理和存储更多的数据
- 支持自动分片，允许 NoSQL 数据库在任意数量的服务器上本地自动传播数据，而无需应用程序了解服务器池的组成
NoSQL 数据库的缺点
不幸的是，您应该了解 NoSQL 数据库的一些缺点。首先，NoSQL 数据库不提供与关系数据库相关的相同可靠性功能。例如，它们不支持ACID。为了支持 ACID，开发人员需要实现自己的代码，从而使他们的系统更加复杂。这可能会减少提交事务的安全应用程序的数量。
NoSQL 与SQL不兼容，这意味着您将需要一种手动查询语言，这会使您的系统变得更慢、更复杂。最后，与关系数据库相比，NoSQL 数据库是新的，这意味着它们不太稳定，通常提供的功能也较少。
1. 卡桑德拉
要开始这个开源 NoSQL 数据库比较，让我们首先考虑Cassandra。Cassandra 是市场上最受欢迎的宽列存储数据库系统之一。Cassandra 最初是为 Facebook 收件箱搜索功能而开发的，并已成为 NoSQL 数据库的最爱，主要是因为其企业级功能。这提高了高可用性和可扩展性，使 Cassandra 能够处理大量数据并提供几乎实时的分析。Cassandra 是用 Java 编写的，为每次更新提供异步和同步复制。此 NoSQL 数据库具有高持久性，非常适合需要始终运行的应用程序。
如果将 MongoDB 与 Cassandra 进行比较，您会发现 Cassandra 使用无主“环”架构，而 MongoDB 则没有。这意味着集群中的所有节点都被平等对待，并且大多数节点都可以用来实现仲裁。与传统的关系数据库一样，Cassandra 将数据存储在列和行中。但是，Cassandra 可以通过允许行具有不同的列并允许用户更改列的格式来提供额外的灵活性。
Cassandra 查询语言 (CQL) 与 SQL 非常相似，SQL 用户学习起来相对容易。因此，在 Cassandra 与 HBase 的比较中，Cassandra 可以为读、写和熵提供高级修复过程。这意味着它的集群是高度可靠和可用的。
如果我们不解决每个顶级 NoSQL 数据库的缺点，这将不是一个公平的 NoSQL 数据库比较。Cassandra 的主要缺点之一是，由于架构是分布式的，副本可能变得不一致。这是因为当一个节点宕机时，它的协调节点会尝试以提示的形式保存数据。当故障节点联机时，协调器会传递提示以协助修复过程。这会给协调器节点带来负担 如果集群节点出现故障，协调器节点可能会丢失数据副本并拒绝写入。
虽然 Cassandra 在主键已知时管理得很好，但如果键未知，它可能无法应对。这是因为 Cassandra 必须扫描集群中的所有节点，从而导致高读取时间惩罚。
2. MongoDB
MongoDB 是最流行的文档存储，也是顶级数据库管理系统之一。MongoDB 最初是为了解决与通过 DoubleClick 提供互联网广告相关的敏捷性和可扩展性问题而创建的。MongoDB 企业版提供 Kerberos、LDAP、审计和磁盘加密功能。
MongoDB 的主要优点之一是它是一个无模式数据库，将数据存储为类似 JSON 的文档。这意味着 MongoDB 在它可以存储的记录类型方面提供了敏捷性和灵活性。它还允许字段在文档之间变化。
如果您正在寻求高可用性，MongoDB 是一个很好的选择，因为它使用具有数据冗余和自动故障转移功能的副本集。这确保您的应用程序可以继续服务，即使节点已关闭。
不幸的是，除非您选择其中一种 DBaaS 风格，否则 MongoDB 管理操作（例如打补丁）是手动的并且可能很耗时。此外，随着数据库开始扩展，MongoDB 会遇到内存热点问题。
3. 阿帕奇HBase
HBase 是一个开源的宽列存储分布式数据库，构建在 HDFS 之上，并借鉴了 Google Bigtable 的多项功能。这包括内存操作、布隆过滤器和压缩。HBase 基于 Java 构建，并提供对 Avro、Jython、REST、Thrift 和 Scala 等外部 API 的支持。HBase 提供其数据库的独立版本，尽管它主要用于开发配置而非生产场景。
由于HBase使用HDFS作为分布式文件系统，它可以存储大数据集，甚至数十亿行，并快速提供分析。HBase 支持稀疏数据，可以跨商用服务器硬件托管/分布，确保即使数据扩展到千兆字节和 PB 级，此 NoSQL 数据库也具有成本效益。这种分布有助于 HBase 最显着的优势之一：它的故障转移支持包括自动恢复。
尽管 HBase 在许多方面与 Cassandra 相似，但主要区别在于它使用主副本架构。这意味着它具有单点故障，因为从一个 HMaster 到另一个 HMaster 的故障可能需要时间，这可能会导致性能瓶颈。因此，如果您正在寻找一个始终可用的系统，Cassandra 可能是您更好的选择。
与 Cassandra 不同，HBase 没有查询语言。因此，为了实现类 SQL 的能力，HBase 需要用户采用基于 JRuby 的 HBase shell 和 Apache Hive 等技术。不幸的是，使用这些技术可能会导致高延迟。
NoSQL 数据库监控的重要性
选择 NoSQL 数据库后，您需要考虑实施数据库监控工具。SolarWinds DPM是一款用于开源和 NoSQL 数据库的数据库性能监控和优化工具。DPM 具有一个 SaaS 平台，该平台具有易于使用的基于 Web 的用户界面，使您可以从任何地方进行访问。该工具通过多种配置提供轻量级代理，并可以在本地、云端或混合环境中监控数据库。
DPM 是一种非常先进的分析工具，提供实时和历史数据指标，使您能够快速、轻松地查明性能问题。借助此 NoSQL 数据库监控和优化解决方案，您可以通过多种方式保护敏感数据，从而轻松满足 GDPR 和 SOC2 合规性要求。
选择合适的 NoSQL 数据库
尽管 MongoDB 是最流行的 NoSQL 数据库之一，但像 Cassandra 这样的宽列数据库可能能够提供更好的查询性能。选择 NoSQL 数据库时，您应该考虑托管 DBaaS 服务的可用性，您可以在其中将数据库维护和管理工作交给提供商。这使开发人员可以专注于应用程序。在这方面，HBase 有所欠缺，而 MongoDB 提供了非常成熟的 DBaaS 产品，例如 MongoDB Atlas。HBase 是写入密集型应用程序和海量记录的良好解决方案。
无论您选择哪种 NoSQL 数据库或决定采用何种维护和管理方法，您都应该实施数据库性能监控工具来帮助您跟踪和优化数据库性能。SolarWinds DPM 是一种企业级、可扩展且用户友好的选项，适用于各种规模的企业。
