前端培训 - Node 阶段（49）- noSQL基础概念

前端最基础的就是 HTML+CSS+Javascript。掌握了这三门技术就算入门，但也仅仅是入门，现在前端开发的定义已经远远不止这些。前端小课堂（HTML/CSS/JS），本着提升技术水平，打牢基础知识的中心思想，我们开课啦（每周四）。

数据库分为两种：关系数据库（RDBMS）和非关系数据库（NoSQL）。

• 关系数据库: mysql、oracle、SQL server
• 非关系数据库：HBase、Redis、MongoDB、Couchbase、LevelDB

NoSQL

NoSQL ( NoSQL = Not Only SQL)，指的是非关系型的数据库。是对不同于传统的关系型数据库的数据库管理系统的统称。

为什么使用NoSQL ?

对于一些需要灵活结构的数据，关系型数据库的横向扩展能力不够，而 NoSQL 存储数据不需要固定的模式，无需多余操作就可以横向扩展。

RDBMS vs NoSQL

RDBMS

• 高度组织化结构化数据
• 结构化查询语言（SQL）
• 数据和关系都存储在单独的表中。
• 数据操纵语言，数据定义语言
• 严格的一致性
• 基础事务

NoSQL

• 代表着不仅仅是SQL
• 没有声明性查询语言
• 没有预定义的模式
• 键值对存储，列存储，文档存储，图形数据库
• 最终一致性，而非ACID属性
• 非结构化和不可预知的数据
• CAP定理
• 高性能，高可用性和可伸缩性

ACID规则（关系型数据库）

事务在英文中是transaction，和现实世界中的交易很类似，它有如下四个特性：

1、A (Atomicity) 原子性

原子性很容易理解，也就是说事务里的所有操作要么全部做完，要么都不做，事务成功的条件是事务里的所有操作都成功，只要有一个操作失败，整个事务就失败，需要回滚。

比如银行转账，从A账户转100元至B账户，分为两个步骤：1）从A账户取100元；2）存入100元至B账户。这两步要么一起完成，要么一起不完成，如果只完成第一步，第二步失败，钱会莫名其妙少了100元。

2、C (Consistency) 一致性

一致性也比较容易理解，也就是说数据库要一直处于一致的状态，事务的运行不会改变数据库原本的一致性约束。

例如现有完整性约束a+b=10，如果一个事务改变了a，那么必须得改变b，使得事务结束后依然满足a+b=10，否则事务失败。

3、I (Isolation) 独立性

所谓的独立性是指并发的事务之间不会互相影响，如果一个事务要访问的数据正在被另外一个事务修改，只要另外一个事务未提交，它所访问的数据就不受未提交事务的影响。

比如现在有个交易是从A账户转100元至B账户，在这个交易还未完成的情况下，如果此时B查询自己的账户，是看不到新增加的100元的。

4、D (Durability) 持久性

持久性是指一旦事务提交后，它所做的修改将会永久的保存在数据库上，即使出现宕机也不会丢失。

CAP定理（CAP theorem）

在计算机科学中, CAP定理（CAP theorem）, 又被称作 布鲁尔定理（Brewer's theorem）, 它指出对于一个分布式计算系统来说，不可能同时满足以下三点:

• 一致性(Consistency) (所有节点在同一时间具有相同的数据)
• 可用性(Availability) (保证每个请求不管成功或者失败都有响应)
• 分隔容忍(Partition tolerance) (系统中任意信息的丢失或失败不会影响系统的继续运作)

CAP理论的核心是：一个分布式系统不可能同时很好的满足一致性，可用性和分区容错性这三个需求，最多只能同时较好的满足两个。

因此，根据 CAP 原理将 NoSQL 数据库分成了满足 CA 原则、满足 CP 原则和满足 AP 原则三 大类：

• CA - 单点集群，满足一致性，可用性的系统，通常在可扩展性上不太强大。
• CP - 满足一致性，分区容忍性的系统，通常性能不是特别高。
• AP - 满足可用性，分区容忍性的系统，通常可能对一致性要求低一些。

Redis

Redis 是一个开源的使用 ANSI C 语言编写、支持网络、可基于内存亦可持久化的日志型、Key-Value数据库，并提供多种语言的API。目前由VMware主持开发工作。

Redis 通常被称为数据结构服务器，因为值（value）可以是 字符串(String), 哈希(Hash/Map), 列表(list), 集合(sets) 和 有序集合(sorted sets)五种类型，操作非常方便。比如，如果你在做好友系统，查看自己的好友关系，如果采用其他的key-value系统，则必须把对应的好友拼接成字符串，然后在提取好友时，再把value进行解析，而redis则相对简单，直接支持list的存储(采用双向链表或者压缩链表的存储方式)。

var redis = require("redis"),
    client = redis.createClient();
client.on("error", function (err) {
    console.log("Error " + err);
});

client.set("string key", "string val", redis.print);
client.hset("hash key", "hashtest 1", "some value", redis.print);
client.hset(["hash key", "hashtest 2", "some other value"], redis.print);
client.hkeys("hash key", function (err, replies) {
    console.log(replies.length + " replies:");
    replies.forEach(function (reply, i) {
        console.log("    " + i + ": " + reply);
    });
    client.quit();
});

属于CP类型

MongoDB

MongoDB 是一个高性能，开源，无模式的文档型数据库，开发语言是C++。它在许多场景下可用于替代传统的关系型数据库或键/值存储方式。

在 MongoDB 中，文档是对数据的抽象，它的表现形式就是我们常说的 BSON_（Binary JSON ）_。

BSON 是一个轻量级的二进制数据格式。MongoDB 能够使用 BSON，并将 BSON 作为数据的存储存放在磁盘中。

BSON 是为效率而设计的，它只需要使用很少的空间，同时其编码和解码都是非常快速的。即使在最坏的情况下，BSON格式也比JSON格式再最好的情况下存储效率高。

对于前端开发者来说，一个“文档”就相当于一个对象。

var mongodb = require('mongodb');

var mongodbServer = new mongodb.Server('localhost', 27017, { auto_reconnect: true, poolSize: 10 });
var db = new mongodb.Db('mydb', mongodbServer);

/* open db */
db.open(function() {
    /* Select 'contact' collection */
    db.collection('contact', function(err, collection) {
        /* Insert a data */
        collection.insert({
            name: 'Fred Chien',
            email: '[e-mail]',
            tel: [
                '0926xxx5xx',
                '0912xx11xx'
            ]
        }, function(err, data) {
            if (data) {
                console.log('Successfully Insert');
            } else {
                console.log('Failed to Insert');
            }
        });

        /* Querying */
        collection.find({ name: 'Fred Chien' }, function(err, data) {
            /* Found this People */
            if (data) {
                console.log('Name: ' + data.name + ', email: ' + data.email);
            } else {
                console.log('Cannot found');
            }
        });
    });
});

MongoDB 比较灵活，可以设置成 strong consistent _（CP类型）_或者 eventual consistent_（AP类型）_。

但其默认是 CP 类型

微信公众号：前端linong

参考文献

1. 前端培训目录、前端培训规划、前端培训计划
2. https://www.runoob.com/mongodb/nosql.html
3. https://www.cnblogs.com/zgblog/p/5488735.html