NoSQL實(shí)踐指南：基本原則、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則及實(shí)用技巧

目　　錄?Contents譯者序前　言致　謝引　言第一部分　入　　門第1章　用不同的數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)對(duì)不同的需求 21.1　關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì) 31.2　早期的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng) 41.2.1　平面文件數(shù)據(jù)管理系統(tǒng) 41.2.2　分層數(shù)據(jù)模型系統(tǒng) 71.2.3　網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng) 91.2.4　早期數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)小結(jié) 111.3　引發(fā)變革的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù) 111.4　催生NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)（非單純的SQL數(shù)據(jù)庫(kù)/非SQL數(shù)據(jù)庫(kù)）的動(dòng)因 181.4.1　可伸縮性 181.4.2　成本開(kāi)銷 191.4.3　靈活性 191.4.4　可用性 201.5　小結(jié) 201.6　案例研究 211.7　復(fù)習(xí)題 211.8　引用資料 221.9　參考書(shū)目 22第2章　NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)的種類 232.1　分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)管理 242.1.1　持久地存儲(chǔ)數(shù)據(jù) 252.1.2　維護(hù)數(shù)據(jù)的一致性 252.1.3　確保數(shù)據(jù)的可用性 262.1.4　在響應(yīng)時(shí)間、一致性與持久性之間尋求平衡 292.1.5　CAP定理：一致性、可用性及分區(qū)保護(hù)性 312.2　ACID與BASE 322.2.1　ACID：原子性、一致性、隔離性、持久性 332.2.2　BASE：基本可用、軟狀態(tài)、最終一致 332.2.3　最終一致性的類型 342.3　四種NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)類型 352.3.1　鍵值對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù) 362.3.2　文檔數(shù)據(jù)庫(kù) 402.3.3　列族數(shù)據(jù)庫(kù) 422.3.4　圖數(shù)據(jù)庫(kù) 432.4　小結(jié) 452.5　復(fù)習(xí)題 462.6　引用資料 472.7　參考書(shū)目 47第二部分　鍵值數(shù)據(jù)庫(kù)第3章　鍵值數(shù)據(jù)庫(kù)簡(jiǎn)介 503.1　從數(shù)組到鍵值數(shù)據(jù)庫(kù)的演變 513.1.1　數(shù)組（帶著輔助輪的鍵值數(shù)據(jù)存儲(chǔ)機(jī)制） 513.1.2　關(guān)聯(lián)數(shù)組（拿掉輔助輪的鍵值數(shù)據(jù)存儲(chǔ)機(jī)制） 523.1.3　緩存（加裝了齒輪的自行車） 533.1.4　內(nèi)存和磁盤中的鍵值數(shù)據(jù)庫(kù)（從自行車到機(jī)動(dòng)車） 553.2　鍵值數(shù)據(jù)庫(kù)的重要特性 563.2.1　簡(jiǎn)潔：開(kāi)發(fā)者不需要設(shè)計(jì)復(fù)雜的數(shù)據(jù)模型 563.2.2　速度：越快越好 573.2.3　易于縮放：隨時(shí)應(yīng)對(duì)訪問(wèn)量的變化 593.3　鍵：不只是無(wú)意義的標(biāo)識(shí)符 633.3.1　如何構(gòu)造鍵名 633.3.2　通過(guò)鍵來(lái)定位相關(guān)的值 653.4　值：存放任意數(shù)據(jù) 683.4.1　值不一定要有明確的類型 683.4.2　對(duì)值進(jìn)行搜索時(shí)的一些限制 693.5　小結(jié) 703.6　復(fù)習(xí)題 713.7　引用資料 713.8　參考書(shū)目 72第4章　鍵值數(shù)據(jù)庫(kù)的術(shù)語(yǔ) 734.1　與鍵值數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)建模有關(guān)的術(shù)語(yǔ) 744.1.1　鍵 754.1.2　值 774.1.3　命名空間 774.1.4　分區(qū) 784.1.5　分區(qū)鍵 804.1.6　無(wú)綱要的模型 804.2　與鍵值數(shù)據(jù)庫(kù)的架構(gòu)有關(guān)的術(shù)語(yǔ) 814.2.1　集群 814.2.2　環(huán) 824.2.3　復(fù)制 844.3　與鍵值數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)現(xiàn)有關(guān)的術(shù)語(yǔ) 844.3.1　哈希函數(shù) 844.3.2　碰撞 864.3.3　壓縮 864.4　小結(jié) 874.5　復(fù)習(xí)題 874.6　引用資料 88第5章　鍵值數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì) 895.1　鍵的設(shè)計(jì)與分區(qū) 905.1.1　鍵名應(yīng)該遵循命名約定 905.1.2　設(shè)計(jì)良好的鍵名，以簡(jiǎn)化程序的代碼 915.1.3　處理位于某個(gè)范圍內(nèi)的值 925.1.4　設(shè)計(jì)鍵名時(shí)必須考慮實(shí)現(xiàn)層面的限制 935.1.5　如何根據(jù)鍵名來(lái)分區(qū) 945.2　設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)化的值 955.2.1　結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)類型有助于降低延遲 955.2.2　過(guò)于龐大的值可能會(huì)降低讀取操作和寫入操作的性能 975.3　鍵值數(shù)據(jù)庫(kù)的局限 995.3.1　只能通過(guò)鍵來(lái)查詢數(shù)據(jù) 1005.3.2　鍵值數(shù)據(jù)庫(kù)不支持查詢位于某個(gè)范圍內(nèi)的值 1005.3.3　不支持像關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)所使用的那種SQL式標(biāo)準(zhǔn)查詢語(yǔ)言 1015.4　適用于鍵值數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)模式 1015.4.1　TTL鍵 1025.4.2　模擬關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的表格 1035.4.3　聚合 1045.4.4　原子聚合 1055.4.5　可枚舉的鍵 1065.4.6　索引 1075.5　小結(jié) 1085.6　案例研究：用鍵值數(shù)據(jù)庫(kù)管理移動(dòng)應(yīng)用程序的配置 1085.7　復(fù)習(xí)題 1105.8　引用資料 111第三部分　文檔數(shù)據(jù)庫(kù)第6章　文檔數(shù)據(jù)庫(kù)簡(jiǎn)介 1146.1　何謂文檔 1156.1.1　文檔沒(méi)有那么簡(jiǎn)單 1156.1.2　文檔與鍵值對(duì) 1186.1.3　以集合的形式來(lái)管理多份文檔 1186.2　文檔數(shù)據(jù)庫(kù)無(wú)需定義顯式綱要 1256.3　文檔數(shù)據(jù)庫(kù)的基本操作 1276.3.1　向集合中插入文檔 1286.3.2　從集合中刪除文檔 1296.3.3　更新集合中的文檔 1306.3.4　從集合中獲取文檔 1316.4　小結(jié) 1326.5　復(fù)習(xí)題 1326.6　引用資料 133第7章　文檔數(shù)據(jù)庫(kù)的術(shù)語(yǔ) 1347.1　與文檔和集合有關(guān)的術(shù)語(yǔ) 1357.1.1　文檔 1357.1.2　集合 1377.1.3　嵌入式文檔 1377.1.4　無(wú)綱要的數(shù)據(jù)庫(kù) 1387.1.5　多形的綱要 1417.2　與分區(qū)類型有關(guān)的術(shù)語(yǔ) 1417.2.1　垂直分區(qū) 1427.2.2　水平分區(qū)或分片 1437.3　與數(shù)據(jù)建模及查詢處理有關(guān)的術(shù)語(yǔ) 1467.3.1　規(guī)范化 1467.3.2　去規(guī)范化 1487.3.3　查詢處理器 1487.4　小結(jié) 1497.5　復(fù)習(xí)題 1497.6　引用資料 150第8章　文檔數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì) 1518.1　在規(guī)范化與去規(guī)范化之間求得平衡 1528.1.1　一對(duì)多關(guān)系 1538.1.2　多對(duì)多關(guān)系 1538.1.3　有時(shí)需要對(duì)多張表格執(zhí)行join操作 1548.1.4　在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)中執(zhí)行join操作的開(kāi)銷可能會(huì)比較大 1558.1.5　文檔數(shù)據(jù)庫(kù)的建模者應(yīng)該怎樣做 1578.2　應(yīng)對(duì)可變的文檔 1618.3　編制數(shù)量適中的索引 1648.3.1　讀取操作相對(duì)較多的應(yīng)用程序 1648.3.2　寫入操作相對(duì)較多的應(yīng)用程序 1648.4　為常見(jiàn)的關(guān)系建模 1668.4.1　文檔數(shù)據(jù)庫(kù)的一對(duì)多關(guān)系 1668.4.2　文檔數(shù)據(jù)庫(kù)的多對(duì)多關(guān)系 1668.4.3　為文檔數(shù)據(jù)庫(kù)中的層級(jí)關(guān)系建模 1688.5　小結(jié) 1698.6　案例研究：客戶的貨物清單 1708.6.1　是否使用嵌入式文檔 1718.6.2　選定所要編制的索引 1728.6.3　是否需要把各類清單分別放在不同的集合中 1728.7　復(fù)習(xí)題 1728.8　引用資料 173第四部分　列族數(shù)據(jù)庫(kù)第9章　列族數(shù)據(jù)庫(kù)簡(jiǎn)介 1769.1　較早出現(xiàn)的列族數(shù)據(jù)庫(kù)：Google BigTable 1779.1.1　動(dòng)態(tài)地控制列族中的列 1789.1.2　根據(jù)行ID、列名及時(shí)間戳來(lái)確定數(shù)據(jù)值 1799.1.3　控制數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)位置 1799.1.4　同一行內(nèi)的讀取和寫入行為都是原子操作 1809.1.5　數(shù)據(jù)行之間按順序排列 1809.2　列族數(shù)據(jù)庫(kù)與鍵值數(shù)據(jù)庫(kù)及文檔數(shù)據(jù)庫(kù)的異同 1819.2.1　列族數(shù)據(jù)庫(kù)與鍵值數(shù)據(jù)庫(kù)的異同 1829.2.2　列族數(shù)據(jù)庫(kù)與文檔數(shù)據(jù)庫(kù)的異同 1829.2.3　列族數(shù)據(jù)庫(kù)與關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的對(duì)比 1839.3　列族數(shù)據(jù)庫(kù)所使用的架構(gòu) 1869.3.1　HBase數(shù)據(jù)庫(kù)采用由多種節(jié)點(diǎn)所組成的架構(gòu) 1869.3.2　Cassandra數(shù)據(jù)庫(kù)采用由對(duì)等節(jié)點(diǎn)所組成的架構(gòu) 1879.3.3　依照Gossip協(xié)議來(lái)傳播各服務(wù)器的狀態(tài) 1889.3.4　用熱力學(xué)術(shù)語(yǔ)來(lái)談分布式數(shù)據(jù)庫(kù)為什么需要反熵 1899.3.5　通過(guò)提示移交機(jī)制，替發(fā)生故障的節(jié)點(diǎn)保留與寫入請(qǐng)求有關(guān)的信息 1909.4　列族數(shù)據(jù)庫(kù)的適用場(chǎng)合 1929.5　小結(jié) 1929.6　復(fù)習(xí)題 1939.7　引用資料 193第10章　列族數(shù)據(jù)庫(kù)的術(shù)語(yǔ) 19410.1　列族數(shù)據(jù)庫(kù)的基本組件 19510.1.1　鍵空間 19510.1.2　行鍵 19510.1.3　列 19610.1.4　列族 19610.2　實(shí)現(xiàn)列族數(shù)據(jù)庫(kù)所用的結(jié)構(gòu)及相關(guān)流程 19710.2.1　列族數(shù)據(jù)庫(kù)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及配置參數(shù) 19810.2.2　分布式數(shù)據(jù)庫(kù)常用的術(shù)語(yǔ)：集群與分區(qū) 19810.2.3　列族數(shù)據(jù)庫(kù)的其他底層組件 19910.3　處理流程及協(xié)議 20310.3.1　復(fù)制 20310.3.2　反熵 20310.3.3　Gossip協(xié)議 20410.3.4　提示移交 20510.4　小結(jié) 20510.5　復(fù)習(xí)題 20610.6　引用資料 206第11章　列族數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì) 20711.1　與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)表格有關(guān)的建議 20911.1.1　用去規(guī)范化來(lái)代替連接 20911.1.2　善用無(wú)值的列 21011.1.3　同時(shí)在列名和列值之中存儲(chǔ)數(shù)據(jù) 21111.1.4　用一個(gè)數(shù)據(jù)行來(lái)為一個(gè)實(shí)體建模 21111.1.5　設(shè)計(jì)行鍵時(shí)不要將大量操作分配給少數(shù)服務(wù)器 21211.1.6　維護(hù)適當(dāng)數(shù)量的列值版本 21311.1.7　不要在列值中使用復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 21311.2　與編制索引有關(guān)的建議 21411.2.1　何時(shí)應(yīng)該使用由列族數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)自動(dòng)管理的輔助索引 21511.2.2　何時(shí)應(yīng)該用表格來(lái)創(chuàng)建并管理輔助索引 21711.3　應(yīng)對(duì)大數(shù)據(jù)的工具 22011.3.1　萃取、轉(zhuǎn)置并加載數(shù)據(jù) 22011.3.2　分析大數(shù)據(jù) 22111.3.3　監(jiān)控大數(shù)據(jù)所用的工具 22411.4　小結(jié) 22411.5　案例研究：客戶數(shù)據(jù)分析 22511.6　復(fù)習(xí)題 22611.7　引用資料 227第五部分　圖 數(shù) 據(jù) 庫(kù)第12章　圖數(shù)據(jù)庫(kù)簡(jiǎn)介 23012.1　什么是圖 23012.2　用圖對(duì)網(wǎng)絡(luò)關(guān)系進(jìn)行建模 23112.2.1　對(duì)地理位置進(jìn)行建模 23112.2.2　對(duì)傳染病進(jìn)行建模 23212.2.3　對(duì)抽象和具體的實(shí)體進(jìn)行建模 23312.2.4　對(duì)社交媒體進(jìn)行建模 23412.3　圖數(shù)據(jù)庫(kù)的優(yōu)勢(shì) 23512.3.1　圖數(shù)據(jù)庫(kù)不需要執(zhí)行連接操作，因而可以更快地進(jìn)行查詢 23512.3.2　建模過(guò)程較為簡(jiǎn)單 23712.3.3　可以為實(shí)體之間的多種關(guān)系進(jìn)行建模 23712.4　小結(jié) 23812.5　復(fù)習(xí)題 23812.6　引用資料 238第13章　圖數(shù)據(jù)庫(kù)的術(shù)語(yǔ) 23913.1　圖的元素 24013.1.1　頂點(diǎn) 24013.1.2　邊 24013.1.3　路徑 24213.1.4　自環(huán) 24213.2　圖的操作 24213.2.1　圖的并集 24313.2.2　圖的交集 24313.2.3　圖的遍歷 24313.3　圖和節(jié)點(diǎn)的屬性 24413.3.1　同構(gòu)性 24413.3.2　階與尺寸 24513.3.3　度數(shù) 24513.3.4　接近中心性 24513.3.5　中介性 24613.4　圖的類型 24613.4.1　無(wú)向圖和有向圖 24713.4.2　流動(dòng)網(wǎng)絡(luò) 24713.4.3　二分圖 24813.4.4　多重圖 24813.4.5　加權(quán)圖 24813.5　小結(jié) 24913.6　復(fù)習(xí)題 24913.7　引用資料 249第14章　圖數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì) 25014.1　開(kāi)始設(shè)計(jì)圖模型 25014.1.1　設(shè)計(jì)一個(gè)描述社交網(wǎng)絡(luò)的圖數(shù)據(jù)庫(kù) 25114.1.2　再次用查詢請(qǐng)求來(lái)引領(lǐng)模型設(shè)計(jì) 25414.2　對(duì)圖進(jìn)行查詢 25514.2.1　Cypher：聲明式的查詢 25614.2.2　Gremlin：通過(guò)遍歷圖模型來(lái)進(jìn)行查詢 25714.3　圖數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)技巧及注意事項(xiàng) 26014.3.1　用索引來(lái)縮短獲取數(shù)據(jù)的時(shí)間 26014.3.2　使用類型適當(dāng)?shù)倪? 26014.3.3　遍歷圖模型時(shí)要注意循環(huán)路徑 26114.3.4　考慮圖數(shù)據(jù)庫(kù)的擴(kuò)展問(wèn)題 26214.4　小結(jié) 26314.5　案例研究：優(yōu)化運(yùn)輸路線 26314.5.1　掌握用戶的需求 26314.5.2　設(shè)計(jì)一套圖模型分析方案 26314.6　復(fù)習(xí)題 26414.7　引用資料 265第六部分　選擇適合應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)庫(kù)第15章　如何選擇數(shù)據(jù)庫(kù) 26815.1　選擇NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù) 26915.1.1　何時(shí)應(yīng)該使用鍵值數(shù)據(jù)庫(kù) 27015.1.2　文檔數(shù)據(jù)庫(kù)的用例及適用場(chǎng)合 27015.1.3　列族數(shù)據(jù)庫(kù)的用例及適用場(chǎng)合 27115.1.4　圖數(shù)據(jù)庫(kù)的用例及適用場(chǎng)合 27215.2　將NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)與關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)合起來(lái)使用 27315.3　小結(jié) 27415.4　復(fù)習(xí)題 27415.5　引用資料 274第七部分　附　　錄附錄A　各章復(fù)習(xí)題的參考答案 278附錄B　NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)列表 298術(shù)語(yǔ)表 303