Стаття NoSQL: Визначення, Застосування та Використання

[LITVINOV]

NoSQL бази даних (Not Only SQL) є сімейством баз даних, що відрізняються від традиційних реляційних баз даних за підходом до зберігання та організації даних. Вони зазвичай використовуються для роботи з великими обсягами даних або для ситуацій, де потрібна висока доступність та швидкодія.

Особливості NoSQL баз даних​

1. Гнучкість схеми: NoSQL бази даних дозволяють зберігати дані різної структури. Це означає, що ви можете зберігати дані без строгого визначення схеми, що робить їх ідеальними для ситуацій, де схема може змінюватись з часом.
2. Горизонтальне масштабування: NoSQL бази даних легше масштабувати горизонтально, тобто додавати нові сервери або вузли для обробки додаткового обсягу даних. Це дозволяє працювати з великими обсягами даних без значного збільшення навантаження на окремі сервери.
3. Висока доступність: Багато NoSQL систем спроектовані з урахуванням високої доступності, що означає, що вони можуть продовжувати працювати, навіть якщо деякі сервери в мережі відмовлять.

Типи NoSQL баз даних​

1. Ключ-значення (Key-Value): Це простий тип баз даних, де кожен елемент зберігається у вигляді ключа та відповідного значення.
2. Документні бази даних (Document-oriented): Вони зберігають дані у вигляді документів, таких як JSON або XML.
3. Стовпчасті бази даних (Column-family): Вони зберігають дані у вигляді колонок, що дозволяє ефективно зберігати та отримувати дані за ключем.
4. Графові бази даних (Graph databases): Вони оптимізовані для зберігання та обробки зв'язків між об'єктами.

Використання NoSQL баз даних​

1. Веб-застосунки: NoSQL бази даних часто використовуються для зберігання даних веб-застосунків, таких як соціальні мережі, електронна комерція тощо.
2. Аналітика в реальному часі: Багато NoSQL систем дозволяють аналізувати дані в реальному часі, що робить їх популярними для систем моніторингу та аналізу великих обсягів даних.
3. Інтернет речей (IoT): Збір та обробка даних з пристроїв Інтернету речей вимагає високошвидкісних та масштабованих систем, для чого часто використовуються NoSQL бази даних.

NoSQL бази даних надають гнучкість, масштабованість та високу доступність, що робить їх привабливими для широкого спектру застосувань. При виборі NoSQL бази даних важливо враховувати вимоги вашого проекту та специфіку даних, які потрібно зберігати.

Зважаючи на різноманітність NoSQL баз даних, надамо приклади коду для доступу до даних у двох різних типах NoSQL баз даних: ключ-значення (Key-Value) та документних базах даних.

Приклад для бази даних типу ключ-значення (Key-Value)​

Уявімо, що ми працюємо з Redis, однією з популярних ключ-значення баз даних, і маємо на меті додавання та отримання даних з бази.

import redis

# Підключення до Redis сервера
r = redis.StrictRedis(host='localhost', port=6379, db=0)

# Додавання даних у базу даних
r.set('ключ', 'значення')

# Отримання даних з бази даних за ключем
значення = r.get('ключ')
print(значення)

У цьому прикладі ми підключаємося до сервера Redis, додаємо значення за певним ключем та отримуємо значення за тим самим ключем.

Приклад для документних баз даних​

Для прикладу документної бази даних ми розглянемо MongoDB, яка зберігає дані у вигляді документів у форматі JSON.

from pymongo import MongoClient

# Підключення до MongoDB сервера
client = MongoClient('localhost', 27017)

# Вибір бази даних та колекції
db = client['ім_я_бази_даних']
collection = db['ім_я_колекції']

# Додавання документа до колекції
документ = {"ключ1": "значення1", "ключ2": "значення2"}
collection.insert_one(документ)

# Запит на отримання документів з колекції
результат = collection.find_one({"ключ1": "значення1"})
print(результат)

У цьому прикладі ми підключаємося до сервера MongoDB, вибираємо базу даних та колекцію, додаємо документ до колекції та робимо запит для отримання документа за певними умовами.
Ці приклади демонструють основи взаємодії з NoSQL базами даних у популярних системах, проте перед використанням слід ознайомитися з офіційною документацією конкретної бази даних для отримання більш детальної інформації та кращого розуміння її функціоналу.

Хоча NoSQL бази даних мають численні переваги, вони також мають деякі мінуси, які варто враховувати перед використанням:

1. Відсутність ACID властивостей: Багато NoSQL систем не гарантують ACID (Atomicity, Consistency, Isolation, Durability) властивостей, які забезпечують консистентність та надійність даних. Це може призвести до можливих проблем з цілісністю даних в деяких сценаріях.
2. Відсутність стандартизації: На відміну від реляційних баз даних, стандартизація NoSQL баз ще не належним чином розроблена. Це може призвести до труднощів у виборі правильного рішення для конкретного випадку використання.
3. Обмеженість запитів: Деякі NoSQL бази даних можуть бути обмежені у функціоналісті запитів порівняно з реляційними базами даних. Наприклад, в деяких системах може бути складно реалізувати складні запити або агрегації даних.
4. Важкість у відлагодженні та адмініструванні: Оскільки NoSQL системи є децентралізованими та зазвичай працюють у розподілених середовищах, вони можуть бути складними у відлагодженні та адмініструванні порівняно з традиційними реляційними базами даних.
5. Неуніверсальність: Хоча NoSQL бази даних і добре підходять для певних сценаріїв, вони не завжди підходять для всіх. Для деяких випадків використання може бути краще використовувати реляційні бази даних або інші технології.

Незважаючи на ці мінуси, NoSQL бази даних все ще залишаються корисними для багатьох сценаріїв великих даних, де потрібна гнучкість, масштабованість та висока доступність. Важливо обдумати вибір бази даних з урахуванням конкретних потреб вашого проекту.