关系数据库和 NoSQL 的区别

关系数据库与 NoSQL 的区别

关系数据库（Relation Database，简称 RDB）和 NoSQL（Not Only SQL，非仅仅是 SQL）是两种数据库管理系统，在数据存储、数据模型和扩展性等方面存在巨大差异。本文将详细介绍关系数据库和 NoSQL 数据库的区别，并提供相关实例说明。

关系数据库

数据模型

关系数据库采用的是基于表格的模型，表格由行和列组成，每行对应一个记录，每列对应一种数据类型。通过使用 SQL 这种结构化查询语言，可以对数据进行复杂的查询、更新和操作。

下面是一个简单的关系型数据库的表结构，记录了三名学生（编号、姓名、年龄、性别）和他们所学的两门科目的成绩。

学生编号	学生姓名	年龄	性别	科目1成绩	科目2成绩
1	Alice	25	女	90	85
2	Bob	23	男	78	80
3	Charlie	24	男	98	95

所有权和一致性

关系数据库强调的是 ACID 特性，即原子性、一致性、隔离性和持久性。它提供了强制完整性的机制，确保数据在输入时就被正确处理，避免不一致问题的出现。读写操作往往需要获得排他锁，以保证操作的一致性。

扩展性

关系数据库的扩展性受到存储引擎和硬件等方面的限制。主流的关系型数据库一般需要人工分片，才能实现数据的分布式存储和并行处理。

NoSQL

数据模型

NoSQL 数据库没有固定的数据模型，允许数据以任意的方式进行组织和存储，常见的模型有文档型、键值型、列族型、图型等。这意味着，NoSQL 数据库更易于扩展、更适合处理海量的非结构化和半结构化数据。

下面是一个简单的 NoSQL 数据库（MongoDB）的文档型示例，记录了两名用户（用户名、密码）和他们的购物车清单。

{
    "_id": "user1",
    "password": "123456",
    "cart": [
        { "product": "apple", "quantity": 5 },
        { "product": "banana", "quantity": 10 }
    ]
},
{
    "_id": "user2",
    "password": "abcdef",
    "cart": [
        { "product": "orange", "quantity": 2 },
        { "product": "grape", "quantity": 1 },
        { "product": "watermelon", "quantity": 3 }
    ]
}

所有权和一致性

NoSQL 数据库强调的是 BASE 特性，即基本可用、柔性状态和最终一致性。它不强制要求原子性和一致性，但可以提供最终一致性的保证。NoSQL 数据库采用的是乐观锁技术，即多个事务可以同时更新同一个数据，最终通过版本控制来解决冲突。

扩展性

NoSQL 数据库的扩展性很强，可以水平扩展到很多节点，每个节点都可以独立运行，将数据分散存储在不同节点上，通过请求路由和数据复制等技术实现高可用性和负载均衡。主流的 NoSQL 数据库都内置了分布式存储机制，无需人工分片就可以轻松地实现分布式存储和并行处理。

关系数据库与 NoSQL 的比较

特性	关系数据库	NoSQL
数据模型	表结构	任意数据结构
所有权和一致性	ACID 特性	BASE 特性
扩展性	有限	非常强

关系数据库适用于处理结构化数据和要求强一致性的场景，比如银行、证券、政府等业务。而 NoSQL 数据库适用于处理大规模非结构化数据和要求高可扩展性的场景，比如社交网络、电子商务、物联网等业务。

实例说明

假设我们有一个媒体网站，需要管理用户的个人信息和发布的新闻数据。为了实现用户登录和个人信息管理等功能，我们选择关系数据库 MySQL 存储用户信息表 user 和用户登录日志表 log。其表结构如下：

CREATE TABLE user (
    id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
    username VARCHAR(20),
    password VARCHAR(20),
    email VARCHAR(50),
    phone VARCHAR(20)
);

CREATE TABLE log (
    id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
    userid INT,
    ip VARCHAR(20),
    login_time TIMESTAMP
);

为了实现新闻数据的录入和查询等功能，我们选择 NoSQL 数据库 MongoDB 存储新闻数据集合 news，其文档结构如下：

{
    "_id": ObjectId("5klaWTrDv35B4pe4J"),
    "title": "Google 前员工证实在华盛顿邮报发表匿名文章",
    "author": "John Smith",
    "content": "根据前 Google 员工爆料，谷歌正在开发涉及中国主权的搜索引擎。这个项目被内部称为“龙芯”(Dragonfly)。"
}

在实际应用中，我们可以根据业务需求和数据特点，选择合适的数据库来存储和管理数据，从而提高应用的性能和可扩展性。