NoSQL

什么是NoSQL

• NoSQL：not only SQL，非关系型数据库
• NoSQL是一个通用术语
  • 指不遵循传统RDBMS模型的数据库
  • 数据是非关系的，且不使用SQL作为主要查询语言
  • 解决数据库的可伸缩性和可用性问题
  • 不针对原子性或一致性问题

为什么使用NoSQL

• 互联网的发展，传统关系型数据库出现瓶颈
  • 高并发读写
  • 高存储量
  • 高可用性
  • 高扩展性
  • 低成本

NoSQL与关系型数据库对比

• 主要区别如下
  

NoSQL的特点

• 最终一致性
• 应用程序增加了维护一致性和处理事务等职责
• 冗余数据存储
• NoSQL != 大数据
  • NoSQL产品是为了帮助解决大数据存储问题
  • 大数据不仅仅包含数据存储的问题

NoSQL三大基石

• 1、CAP

  • 数据库最多支持3个中的2个
    • Consistency（一致性）
    • Availability（可用性）
    • Partition Tolerance（分区容错性）
  • NoSQL不保证“ACID”(事务四特性)
  • 提供“最终一致性”
    

• 2、BASE

  • Basically Availble（基本可用）
    • 保证核心可用
  • Soft-state（软状态）
    • 状态可以有一段时间不同步
  • Eventual Consistency（最终一致性）
    • 系统经过一定时间后，数据最终能够达到一致的状态

• 核心思想是即使无法做到强一致性，但应用可以选择适合的方式达到最终一致性

• 3、最终一致性

  • 最终结果保持一致性，而不是时时一致
  • 如账户余额，库存量等数据需强一致性
  • 如catalog等信息不需要强一致性
    • Causal consistency（因果一致性）
    • Read-your-writes consistency（读写一致性）
    • Session consistency（会话一致性）

索引和查询

• Indexing（索引）
  • 大多数NoSQL是按key进行索引
  • 部分NoSQL允许二级索引
  • HBase使用HDFS，append-only
    • 批处理写入Logged
    • 重新创建并排序文件
• Query（查询）
  • 没有专门的查询语言，通常使用脚本语言查询
  • 有些开始支持SQL查询
  • 有些可以使用MapReduce代码查询

NoSQL分类

• 主要有以下四种：
  
• 各种的区别：
  • 键值存储数据库（Key-Value）
    
  • 列存储数据库（Wide Column Store）
    
  • 文档型数据库（Document Store）
  • 图数据库（Graph Databases）

HBase

概述

• HBase是一个领先的NoSQL数据库
  • 是一个面向列存储的数据库
  • 是一个分布式hash map
  • 基于Google Big Table论文
  • 使用HDFS作为存储并利用其可靠性
• HBase特点
  • 数据访问速度快
  • 支持随机读写
  • 可扩展性

HBase发展历史

HBase应用场景

• 增量数据-时间序列数据
  • 高容量，高速写入
• 信息交换-消息传递
  • 高容量，高速读写
• 内容服务-Web后端应用程序
  • 高容量，高速读写

HBase物理架构

• HBase采用Master/Slave架构
  • HMaster
    • HMaster的作用
      • 是HBase集群的主节点，可以配置多个，用来实现HA
      • 管理和分配Region
      • 负责RegionServer的负载均衡
      • 发现失效的RegionServer并重新分配其上的Region
  • RegionServer
    • RegionServer负责管理维护Region
  • Region和Table

HBase逻辑架构

• Row
  • Rowkey（行键）是唯一的并已排序
  • Schema可以定义何时插入记录
  • 每个Row都可以定义自己的列，即使其他Row不使用
    • 相关列定义为列族
  • 使用唯一时间戳维护多个Row版本
    • 在不同版本中值类型可以不同
  • HBase数据全部以字节存储

HBase数据管理

• 数据管理目录
  • 系统目录表hbase:meta
    • 存储元数据等
  • HDFS目录中的文件
  • Servers上的region实例
• HBase数据在HDFS上
  • 可以通过HDFS进行修复File
  • 修复路径
    • RegionServer->Table->Region->RowKey->列族
      

HBase架构特点

• 强一致性
• 自动扩展
  • 当Region变大会自动分割
  • 使用HDFS扩展数据并管理空间
• 写恢复
  • 使用WAL(Write Ahead Log)
• 与Hadoop集成

HBase Shell

• HBase Shell是一种操作HBase的交互模式

  • 支持完整的HBase命令集

• 通过hbase shell进入

• 基本操作

• 将文档数据导入HBase