Wat is een NoSQL Database? Soorten, voorbeelden en voordelen

Voorafgaand aan het gebruik van NoSQL databases, werden gegevens georganiseerd en opgevraagd met behulp van het conventionele relationele model dat afhankelijk is van gestructureerde tabellen met vooraf gedefinieerde schema’s. Deze manier van gegevensverwerking is efficiënt gebleken voor veel soorten toepassingen, met name die waarbij de gegevens stabiel en voorspelbaar zijn. Deze manier van gegevensverwerking is efficiënt gebleken voor veel soorten toepassingen, vooral als de gegevens stabiel en voorspelbaar zijn.

Toch zijn er door de dramatische toename in volume, snelheid en typediversiteit (bekend als big data) recentelijk nieuwe problemen opgedoken. Relationele databases, zoals ze meestal worden genoemd, hebben moeite om deze enorme hoeveelheid ongestructureerde en semigestructureerde gegevens op een efficiënte manier te verwerken. Ze hebben ook moeite om horizontaal te schalen voor real-time verwerking en hoge gelijktijdigheid van gebruikers. Dit is waar NoSQL databases een oplossing kunnen bieden.

Wat is een NoSQL-database?

Als je je afvraagt wat een NoSQL database is, dan betekent “NoSQL” “Niet alleen SQL”. Het is een algemenere term die een reeks databases beschrijft die zijn ontwikkeld om de beperkingen van traditionele relationele databases bij het verwerken van enorme datasets te overwinnen. Het primaire verschil tussen deze NoSQL databases en hun relationele database tegenhangers ligt in hun schemaloze aard, die een dynamische manier van opslaan en ophalen van gegevens mogelijk maakt.

Soorten NoSQL databases

NoSQL-databases hebben 4 basiscategorieën, allemaal geoptimaliseerd om te werken in bepaalde gebruiksscenario’s en vereisten voor gegevensbeheer:

Document-georiënteerde databases

Documentdatabases zijn een geavanceerde vorm van NoSQL databasesystemen waarmee informatie en gegevens kunnen worden opgehaald die zijn opgeslagen in documenten, meestal in JSON- of XML-formaat. De gegevens die in elk document worden opgeslagen, kunnen geneste structuren hebben, waardoor zelfs de meest complexe gegevens kunnen worden weergegeven. Voorbeelden hiervan zijn MongoDB, Couchbase en CouchDB.

Key-Value opslag

Key-value opslag bieden de eenvoudigste vorm van NoSQL databases, omdat gegevens worden opgeslagen in een key-value vorm. Zulke databases presteren erg goed en schalen uitzonderlijk. Daarom zijn ze bruikbaar voor caching, sessiebeheer en real-time analyse. Key-value stores worden normaal geïmplementeerd door Redis, Amazon DynamoDB en Riak.

Kolom-familie opslag (brede kolom opslag)

Op kolommen gebaseerde opslag slaat gegevens op met rijen en kolommen en implementeert dus effectief een opslag- en opvraagsysteem voor enorme gegevenssets. Omdat elke kolomfamilie meerdere rijen met verschillende kolommen kan hebben, is de modellering flexibel. De meest voorkomende voorbeelden van op kolommenfamilies gebaseerde opslag zijn Cassandra, HBase, Apache en Nginx.

Grafiekdatabases

Grafiekdatabases zijn bedoeld om relaties tussen entiteiten in gegevens te modelleren en te bevragen. Deze databases ondersteunen de verwerking van activiteiten die zich voornamelijk bezighouden met het verzamelen en analyseren van sterk relationele gegevens. Gegevens worden gemodelleerd met knooppunten als entiteiten en randen als relaties voor de ondersteuning van op grafieken gebaseerde zoekopdrachten in complexe grafiekdatabases. Voorbeelden zijn onder andere Neo4j, Amazon Neptune en JanusGraph.

Elke NoSQL database heeft zijn eigen voordelen en wordt gebruikt voor zeer specifieke toepassingen. Als een organisatie de kenmerken van elke uniekheid begrijpt, kan ze de juiste NoSQL database kiezen om aan specifieke eisen te voldoen.

Voorbeelden van NoSQL databases

NoSQL database voorbeelden worden nu op grote schaal gebruikt door tal van industrieën en verschillende toepassingen vanwege hun uitstekende flexibiliteit, schaalbaarheid en hoge prestaties. Praktische implementaties van NoSQL databases zijn onder andere:

MongoDB

MongoDB is een van de meest gebruikte documentgeoriënteerde NoSQL-databases en staat vooral bekend om zijn ontwerpflexibiliteit en schaalbaarheid. Veelgebruikte webgebaseerde toepassingen, CMS’en en real-time analysesystemen maken er veelvuldig gebruik van. Bedrijven zoals Adobe, eBay en LinkedIn hebben te maken met zeer grote hoeveelheden gegevens.

Redis

Redis is een krachtige, in-memory key-value store die voornamelijk wordt gebruikt voor caching, sessiebeheer en real-time analyse. Door de snelle lees- en schrijfbewerkingen is Redis zeer geschikt voor toepassingen die toegang tot gegevens met een lage latentie vereisen. Sommige grote en populaire bedrijven, zoals Twitter, GitHub en Pinterest, vertrouwen op Redis voor hun real-time diensten.

Apache Cassandra

Apache Cassandra is een gedistribueerde kolom-database die de reputatie heeft lineair schaalbaar en fouttolerant te zijn. Hoge beschikbaarheid, berichtensystemen, IoT en financiële diensten zijn populaire toepassingen waarbij dataconsistentie en veerkracht van het opslagmechanisme een belangrijke rol spelen. Bedrijven als Netflix, Uber en Apple verwerken big data verspreid over meerdere datacenters met behulp van het platform.

Neo4j

Neo4j is momenteel de populairste grafiekdatabasesoftware voor het modelleren en bevragen van complexe relaties in gegevens. Het wordt gebruikt in systemen zoals sociale netwerken, aanbevelingsmachines en fraudedetectie om verbonden gegevensstructuren te analyseren. Organisaties als Walmart, NASA en eBay gebruiken Neo4j om verborgen patronen en inzichten af te leiden uit hun datasets.

Het bovenstaande zijn slechts enkele voorbeelden van de grote verscheidenheid aan vormen die NoSQL databases hebben aangenomen in het moderne applicatielandschap: van semigestructureerde gegevensopslag en real-time stroombeheer tot complexe relatieanalyse, NoSQL DB’s bieden krachtige oplossingen voor moderne uitdagingen op het gebied van gegevensbeheer en zorgen voor gegevensbeveiliging op uw gegevensopslagserver.

Voordelen van het gebruik van NoSQL-databases

Er zijn veel voordelen van NoSQL-databases ten opzichte van traditionele relationele databases, waardoor deze zeer geschikt zijn voor de huidige behoeften voor het beheren van gegevens, met name in cloud-opslag. Enkele belangrijke voordelen van het gebruik van NoSQL-databases worden hieronder opgesomd:

• Schaalbaarheid: NoSQL-databases passen horizontale schaalbaarheid toe, dus in een gedistribueerde computeromgeving zal het toevoegen van extra nodes direct bijdragen aan het omgaan met de noodzaak van gegevensgroei binnen een organisatie zonder de prestaties te verminderen.
• Flexibiliteit: In tegenstelling tot eerdere relationele databases, hoeven NoSQL databases niet afhankelijk te zijn van een voorgevormd schema voor het opslaan van gegevens. Ze kunnen zonder schema werken of met een flexibel schema model. Dit betekent dat het ontwerp meerdere gegevensformaten kan bevatten die geen expliciet schema nodig hebben voordat ze worden opgeslagen.
• Hoge prestaties: NoSQL databases kunnen in verschillende webhosting omgevingen werken en zijn door hun ontwerp geoptimaliseerd voor prestaties – snelle en schaalbare bewerkingen voor zowel lezen als schrijven, vooral in volume. Vanwege hun in-memory caching mechanisme, gedistribueerde architectuur en geoptimaliseerde opslag, bieden veel NoSQL databases toegang tot gegevens met een lage latentie.
• Fouttolerantie: De ontwerpen van NoSQL-databases zijn altijd fouttolerant door gebruik te maken van technieken zoals replicatie, sharding en gegevensinconsistentie bij het specificeren van een hoge mate van duurzaamheid en beschikbaarheid van informatie. Gegevens in gedistribueerde NoSQL-systemen worden meestal geshard en gerepliceerd op verschillende knooppunten.
• Ondersteuning voor ongestructureerde gegevens: NoSQL databases kunnen zeer goed overweg met ongestructureerde/semi-gestructureerde data, waaronder JSON documenten, XML bestanden en op grafieken gebaseerde data. Dankzij deze flexibiliteit kunnen organisaties verschillende soorten gegevens opslaan en analyseren. Hieronder vallen tekst, afbeeldingen, video’s en geospatiale gegevens zonder de beperkingen van starre schema’s.

De belangrijkste kenmerken van NoSQL-databases voldoen aan de essentiële behoeften van modern gegevensbeheer, of het nu gaat om desktopsoftware of CRM-hosting, enzovoort.

Conclusie

NoSQL databases hebben zich ontpopt als zeer sterke oplossingen voor de moderne uitdagingen op het gebied van gegevensbeheer. Het bouwt in het systeem niveaus van schaalbaarheid, flexibiliteit, prestaties en kostenefficiëntie in die traditionele relationele databases niet kunnen evenaren. Met zo’n grote variëteit zijn NoSQL systemen in staat om op maat gemaakte oplossingen te bieden voor uiteenlopende industrieën en vele gebruikssituaties.

Sommige NoSQL databases beschikken over functies en mogelijkheden die zijn afgestemd op specifieke behoeften op het gebied van gegevensbeheer. Met andere woorden, het geeft wendbaarheid en schaalbaarheid omdat de truc niet omgaat met semi-gestructureerde gegevens, real-time toepassingen draait of zelfs analyses uitvoert met complexe relaties terwijl de privacy van gegevens gewaarborgd blijft.

FAQ