NoSQL定義

不同于關系型數據庫，NoSQL 數據庫（也叫非 SQL 或非關系型數據庫）提供的數據存儲、檢索機制并不是基于表關系建模的。沒有了數據表，自然就沒有了多表連查（join操作）的性能顧慮，范式約束和反范式化的抉擇也就不復存在了。
對于 NOSQL，另一種有趣的理解是 Not Only SQL，在關系型數據庫之外的廣闊世界里，數據不一定非要打平存放到二維表格里，關系也不是只能用主鍵、外鍵、關系表來描述。

NoSQL種類

不同于關系型數據庫中的表結構，NoSQL 數據庫支持一些更靈活的數據結構，使得某些操作更快。

鍵值存儲

鍵值存儲（Key-value store）是最簡單的 NoSQL 數據模型，只能存鍵值對兒，只能按 key 查詢，因為所存儲的值對數據庫系統不透明（類似于 BLOB），無法根據值的特征查找或建立索引。
有些鍵值數據庫能夠對 key 進行排序，從而支持范圍查詢（檢索 key 在特定區間內的數據），比如找出工號大于 100000 的新人信息。
數據模型上是個哈希表，因此能夠達到O(1)的讀寫性能，適用于簡單、或者頻繁更改的數據，經常用作內存緩存，例如Memcached、Redis。

文檔存儲

文檔存儲（Document store）以文檔（XML、JSON 等半結構化數據）為中心建模，相當于增強版的鍵值存儲，面向文檔提供更精細的數據操作。與鍵值存儲最大的區別在于數據庫能夠理解并處理所存儲的值（即文檔），根據值的特征（即文檔的內部結構）查詢和建立索引。此外，文檔還支持嵌套，甚至MongoDB、CouchDB等文檔數據庫還提供了類 SQL 的查詢語言，以支持復雜查詢。適用于持久化存儲，用來存放不經常更改的數據，作為關系型數據庫的一般替代方案。

寬列存儲

寬列存儲（Wide column store）中，列（column）是最小的數據單元，每一列是個名值對兒（以及用于版本控制和沖突解決的時間戳），在列之上還有一級超級列（super column）：

僅含列的行稱為列族（column family），含有超級列的行稱為超級列族（super column family），每一行（即，一個列族或超級列族）代表一個實體，包含該實體的所有相關信息：

數據模型上是個二維 Map，特點是高性能以及良好的擴展性，因此適用于非常大的數據集，被 Twitter、Facebook 等社交網絡用來存儲海量用戶所產生的數據。

圖形數據庫

數據基于圖來建模，圖中每個節點代表一條記錄，每條邊表示節點之間的關系，因此能夠輕松描述數據對象之間的復雜關系，比如關系模型中復雜的外鍵和多對多關系

圖形數據庫的實際應用還不十分成熟，甚至還沒有一種被廣泛采用的標準化查詢語言，但其連接性優勢尤其適用于具有復雜關系的數據模型（比如社交網絡），值得期待。

NoSQL 意味著什么

采用簡單的 NoSQL 模型（如鍵值存儲），相當于把一部分工作從數據庫層轉移到了應用層。與數據庫層相比，應用層通常更容易（橫向）擴展，因此這種工作量轉移有助于提升系統的可擴展性，將復雜的數據操作拋給應用層來處理，以求更大的優化空間。
甚至事務等強一致性保證也要由應用層來處理，因為多數 NoSQL 數據庫并不提供事務支持。

ACID vs. BASE

關于這兩者的定義解釋可以看看我以前的文章：
BASE理論（基本可用策略+ 最終一致性實現） 和 什么是ACID理論(二階段、三階段提交、TCC)
不同于關系型數據庫中追求的ACID（事務的 4 大特性）:

• Atomicity（原子性）：一系列操作要么全部成功要么失敗全部回滾
• Consistency（一致性）：事務執行前后數據庫都必須處于一致性狀態（滿足既定的所有一致性約束）
• Isolation（隔離性）：并發事務操作的結果狀態與按順序執行一樣
• Durability（持久性）：事務一旦提交，對數據的改變就是永久性的，遭遇故障也不會丟失已提交的結果

NoSQL 在CAP 的抉擇中對 C 做了妥協，允許最終一致性，即BASE：

• Basically Available（基本可用）：讀寫操作盡可能保證可用，但不保證任何一致性
• Soft state（軟狀態）：由于沒有一致性保證，在一段時間后，只是有可能讀到最新狀態，因為可能還沒收斂
• Eventual consistency（最終一致性）：如果系統運行正常，等待足夠長的時間后，最終能夠讀到最新狀態

也就是說，在分布式環境下，（大多數）NoSQL 數據庫僅保證最終一致性，可能無法立即讀到最新的數據。

SQL or NoSQL

相比之下，SQL 數據庫（關系型數據庫）的優勢在于：

• 支持事務操作
• 有明確的擴展模式
• 開發人員、社區、工具等相對成熟

主要缺陷是：

• 復雜的連表查詢導致數據讀取性能不佳
• 不太容易擴展（手動分片）
• 關系模型與 OOP 之間存在較大差異（Object-relational impedance mismatch）
• 只支持存取結構化數據，關系模式（如表結構）必須預先定義，并且修改成本高

而 NoSQL 數據庫（非關系型數據庫）的優勢集中在：

• 不存在復雜的連表查詢
• 容易擴展（一些 NoSQL 數據庫支持自動分片）
• 與 OOP 數據模型一致，易于使用
• 不必預先定義數據模式，支持存取快速變化的結構化、半結構化和非結構化數據
• 讀寫性能（IOPS）很高，適合數據密集型工作

主要缺陷在于：

• 缺少強一致性保證
• 開發人員、社區、工具等沒那么成熟

因此，NoSQL 數據庫適用于：

• 快速變化數據，如點擊流（click stream）數據或日志數據
• 排行榜或評分數據
• 臨時數據，如購物車數據
• 頻繁訪問的熱點數據
• 元數據（metadata），以及查找表（lookup tables）