關(guān)系數(shù)據(jù)庫和非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫詳解

根據(jù)存儲數(shù)據(jù)時所用數(shù)據(jù)模型的不同，當(dāng)今互聯(lián)網(wǎng)中的的數(shù)據(jù)庫主要分為兩種：關(guān)系型數(shù)據(jù)庫和非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫。

1. 關(guān)系型數(shù)據(jù)庫

關(guān)系型數(shù)據(jù)庫是指采用關(guān)系模型（即二維表格形式）組織數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，它由數(shù)據(jù)表和數(shù)據(jù)表之間的關(guān)系組成，主要包含以下核心元素：

數(shù)據(jù)行：一條記錄，相當(dāng)于Python對象；

數(shù)據(jù)列：字段，相當(dāng)于Python對象的屬性；

數(shù)據(jù)表：數(shù)據(jù)行的集合；

數(shù)據(jù)庫：數(shù)據(jù)表的集合。

下面看一個數(shù)據(jù)表的示例，如圖1所示。

關(guān)系型數(shù)據(jù)庫經(jīng)歷了幾十年的發(fā)展，技術(shù)比較成熟，因其具有容易理解、操作簡單、便于維護(hù)的特點(diǎn)，而被廣泛應(yīng)用到各個行業(yè)的數(shù)據(jù)管理中。目前，主流的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫有Oracle、MySQL、IBM Db2、PostgreSQL、Microsoft SQL Server、Microsoft Access等，其中使用較多的有Oracle和MySQL數(shù)據(jù)庫。

2. 非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫

非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫也被稱為NoSQL（Not Only SQL）數(shù)據(jù)庫，是指非關(guān)系型的、分布式的數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)。與關(guān)系型數(shù)據(jù)庫相比，非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫無需事先為要存儲的數(shù)據(jù)建立字段，它沒有固定的結(jié)構(gòu)，既可以擁有不同的字段，也可以存儲各種格式的數(shù)據(jù)。

非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的種類繁多。按照不同的數(shù)據(jù)模型，非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫主要可以分為列存儲數(shù)據(jù)庫、鍵值存儲數(shù)據(jù)庫、文檔型數(shù)據(jù)庫，下面分別介紹這些數(shù)據(jù)庫各自的特征及適用范圍。

（1） 鍵值（Key-Value）存儲數(shù)據(jù)庫

鍵值存儲數(shù)據(jù)庫采用鍵值結(jié)構(gòu)存儲數(shù)據(jù)，每個鍵分別對應(yīng)一個特定的值。這類數(shù)據(jù)庫具有易部署、查詢速度快、存儲量大、高并發(fā)操作等特點(diǎn)，適用于處理大量數(shù)據(jù)的高訪問負(fù)載和一些日志系統(tǒng)等。

鍵值存儲數(shù)據(jù)庫的典型代表有Redis、Flare、MemcacheDB等。

（2） 列式（Column-Oriented）存儲數(shù)據(jù)庫

列式存儲數(shù)據(jù)庫采用列式結(jié)構(gòu)存儲數(shù)據(jù)，將同一列數(shù)據(jù)存儲到一起。這類數(shù)據(jù)庫具有查詢速度快、可擴(kuò)展性強(qiáng)等特點(diǎn)，更容易進(jìn)行分布式擴(kuò)展，適用于分布式的文件系統(tǒng)。

列式存儲數(shù)據(jù)庫的典型代表有Hbase、Cassandra等。

（3） 文檔型（Document-Oriented）存儲數(shù)據(jù)庫

文檔型存儲數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)與鍵值存儲數(shù)據(jù)庫類似，采用文檔（如JSON或XML等格式）結(jié)構(gòu)存儲數(shù)據(jù)，每個文檔中包含多個鍵值對。這類數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)要求并不嚴(yán)格，具有表結(jié)構(gòu)可變、查詢速度更快的特點(diǎn)，適用于Web應(yīng)用的場景。

文檔型數(shù)據(jù)庫的典型代表有MongoDB、CouchDB等。

為了讓讀者更好地理解文檔型數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，這里以MongoDB為例進(jìn)行介紹。MongoDB數(shù)據(jù)庫主要包含3個核心元素，分別為文檔、集合和數(shù)據(jù)庫，各個元素的介紹如下。

·文檔：由JSON或XML數(shù)據(jù)構(gòu)成的對象，對應(yīng)關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的行；

·集合：文檔的物理容器，對應(yīng)關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的表；

·數(shù)據(jù)庫：集合的物理容器，一個數(shù)據(jù)庫中可以包含多個文檔；

在眾多數(shù)據(jù)庫中，MySQL、MongoDB和Redis都是比較突出的，應(yīng)用也比較廣泛。針對這些主流的數(shù)據(jù)庫，Python提供了包或模塊實(shí)現(xiàn)程序與數(shù)據(jù)庫交互。例如，使用pymysql庫操作MySQL數(shù)據(jù)庫，使用pymongo模塊操作MongoDB數(shù)據(jù)庫，使用redis模塊操作Redis數(shù)據(jù)庫。


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