Нереляційні бази даних NoSQL Любомир Вовк

1. Нереляційні бази даних,
або NoSQL

2. План
● Історія
● А навіщо?
● Трохи теорії
● Типи NoSQL
● Де використати

3. Історія
2006 – Google BigTable
2007 – Amazon Dynamo
2008 – Facebook Cassandra
І почалось...

4. NoSQL?
Нереляційні бази даних
А до чого тут SQL?
NoREL – не звучить
З 2009 - розподілені бази даних
(Not only SQL)

5. А навіщо?
Чим погані реляційні бази даних
Чим поганий ACID
● Atomicity (Атомарність) - операції в окремій транзакції або
виконаються всі, або жодна;
● Consistency (Консистентність) - база даних буде в
узгодженому/цілісному стані до початку транзакції і після її завершення;
● Isolation (Ізоляція) - кожна операція виконується незалежно одна від
одної;
● Durability (Довговічність) - зроблені зміни залишаються в системі,
незалежно від зовнішніх факторів, аж до подальших змін.

6. ACID не масштабується
Майже не масштабується
Читання – додати кешування
Запис - ?????
● Вертикальне
● Горизонтальне

7. Вертикальне
Або купити комп “пакручє”
Але
● Або не стає грошей
● Або підсідаєш на конкретне “залізо”

8. Горизонтальне
Розпаралелити роботу/дані між
кількома машинами
Клієнти 0
Клієнти 1
Прод. 0Клієнти 0 Транзакції 0
Транзакції 1

9. Two phase commit
1. Приготоватись до транзакції

10. Two phase commit
2. Завершити транзакцію

11. Two phase commit
А якщо транзакція неможлива?
Або один з серверів не доступний?
Все відміняється (Consistency)

12. BASE
В 1997/99 рр. Ерік Брюер (Eric Brewer)
● Basically Available – переважно/завжди
доступна
● Soft-state – гнучка структура
● Eventually consystent – випадкова
консистентність, або консистентність при
певних умовах

13. BASE vs. ACID
ACID BASE
Сильна консистентність
Ізоляція
Консервативність/песимістичість
Складна еволюція
Доступність?
Слабка консистентність
(дозпускається застаріння
даних)
Доступність перш за все
Дозволяються приблизні відповіді
Агресивність/оптимістичність
Простіші
Швидші
Легша еволюція

14. Теорема CAP
В розподіленій системі не можливо добитись
одночасного виконання наступних умов:
консистентності (C), доступності (A), стійкості до
збоїв (P)

15. Теорема CAP
У 2002 році Сет Ґілберт (Seth Gilbert) та
Ненсі Лінч (Nancy Lynch) з MIT
формально/математично довели
правильність припущення Брюера.
Atomic Consistency
DNS!!

16. Типи NoSQL
● Tabular / Wide Column Store / Column Families
(Напівструктуровані)
● Key Value / Tuple Store (Ключ-Значення /
Ключ-Набір значень)
● Document Store (Документо-орієнтовані)
● Graph Databases (Граф-орієнтовані)

17. Напівструктуровані
● Google BigTablle
● Hbase
● Cassandra
● Hypertable

18. BigTable
Column oriented
ID Name Age Interests
1 Homer 40 Beer, food, sleep
2 Bart play
3 Kenny 9
ID Name
1 Homer
2 Bart
3 Kenny
ID Age
1 40
3 9
ID Interests
1 beer
1 food
1 sleep
2 play

19. BigTable
Невизначена кількість колонок
Homer.simpson@gamil.com Homer Simpson 1234567890
bart@gmail.com Bart
Сім'ї колонок (Column family)
Клітинка (cell)– перетин рядка і стовпця
Декілька версій (timestamp)
Id рядка, назва колонки, timestamp

20. BigTable
Послідовний запис (LogFile,Memtable)
Об'єднане читання (Merged read)
Фільтр Блума (Bloom filter)
SSTable
Періодичне ущільнення (compaction)

21. BigTable
MapReduce
Map
circle
circle
circle
square
circle
square
[circle, 3]
[square, 1]
[circle, 1]
[square, 1]
Reduce
[circle, 4]
[square, 2]

22. !!!!!
Google: “півсекундна затримка зменшує
трафік на 20%”
Apache Hadoop

23. Ключ-Значення (Key/Value)
● Berkeley DB
● MemcacheDB
● Membase
● Redis
● Amazon SimpleDB
● MicrosoftAzure
● Amazon Dynamo
● Cassandra
● Riak
● Project Voldemort

24. AmazonDynamo

25. AmazonDynamo

26. AmazonDynamo

27. AmazonDynamo
● Розподілені хеш-таблиці (DHT)
● Consistent hashing
● Versioning
● Vector clocks
● Quorum
● Anti-entropy based recovery (gossip)
● Hinted handoff

28. Революція
● Cassandra
● Riak
● Project Voldemort
Ті хто слідує дизайну Amazon Dynamo та інші

29. !!!!!!
Amazon: “затримка на 1/10 секунди коштує 1%
продаж.”
Amazon: “хвилина простою коштує 30,000
долларів” (2008 р.)
Amazon Dynamo розроблялось тільки для
однієї фічі: “додати в корзину”
Google BigTable + Amazon Dynamo = Cassandra
(Avinash Lakshman)

30. Документо-орієнтовані
Теж що і Key/Value, але...
значення зберігаються в форматі, який
система “розуміє” - JSON, XML
{
"name": "homer",
"email": "homer.simpson@gmail.com",
"projects": [
"BigTable",
"HBase",
"Cassamdra"
]
}

31. Документо-орієнтовані
● СouchDB
● MongoDB
● RavenDB
● Terrastore

32. Документо-орієнтовані
● Адресна/телефонна книга
● Форум
● Bug Tracking
● Списки витрат
● Звітування часу
● Списки справ (To-Do lists)

33. Граф-орієнтовані

34. Граф-орієнтовані
● Neo4j
● Sones
● InfoGrid
● HyperGraphDB
● vertexdb

35. Граф-орієнтовані
Соціальні менежі
Маршрут

36. Недоліки
Нова (нестабільна) технологіяНова (нестабільна) технологія
Більша відповідальність
There is no silver bullet

37. Можливі варіанти
Таблиця як нескінченне дерево
Динамічне створення таблиць
Надто багато JOIN-ів
Таблиця як кеш/черга/лог

38. Запитання