NoSQL — це тип системи керування базами даних (СУБД), яка призначена для обробки та зберігання великих обсягів неструктурованих і напівструктурованих даних. На відміну від традиційних реляційних баз даних, які використовують таблиці з попередньо визначеними схемами для зберігання даних, бази даних NoSQL використовують гнучкі моделі даних, які можуть адаптуватися до змін у структурах даних і здатні горизонтально масштабуватися для обробки зростаючих обсягів даних.

Термін NoSQL спочатку стосувався не-SQL або нереляційних баз даних, але згодом цей термін означав не тільки SQL, оскільки бази даних NoSQL розширилися, щоб включити широкий спектр різних архітектур баз даних і моделей даних.

Бази даних NoSQL зазвичай класифікуються на чотири основні категорії:

1. Бази даних документів: Ці бази даних зберігають дані як напівструктуровані документи, такі як JSON або XML, до яких можна надсилати запити за допомогою документоорієнтованих мов запитів.
2. Магазини ключ-значення: Ці бази даних зберігають дані як пари ключ-значення та оптимізовані для простих і швидких операцій читання/запису.
3. Колона-сімейні магазини: Ці бази даних зберігають дані як сімейства стовпців, які є наборами стовпців, які розглядаються як одна сутність. Вони оптимізовані для швидкого та ефективного запиту великих обсягів даних.
4. Графові бази даних: Ці бази даних зберігають дані як вузли та ребра та призначені для обробки складних зв’язків між даними.

Бази даних NoSQL часто використовуються в додатках, де існує великий обсяг даних, які необхідно обробляти й аналізувати в режимі реального часу, наприклад у аналітиці соціальних мереж, електронній комерції та іграх. Їх також можна використовувати для інших програм, таких як системи керування вмістом, керування документами та керування взаємовідносинами з клієнтами.

Однак бази даних NoSQL можуть не підходити для всіх програм, оскільки вони можуть не забезпечувати такий самий рівень узгодженості даних і гарантій транзакцій, як традиційні реляційні бази даних. Вибираючи систему керування базою даних, важливо ретельно оцінити конкретні потреби програми.

NoSQL спочатку посилаючись на не SQL або нереляційну базу даних, яка забезпечує механізм для зберігання та пошуку даних. Ці дані моделюються засобами, відмінними від табличних відносин, які використовуються в реляційних базах даних. Такі бази даних з’явилися наприкінці 1960-х років , але не отримав назву NoSQL до сплеску популярності на початку двадцять першого століття. Бази даних NoSQL використовуються у веб-додатках у режимі реального часу, а великі дані з часом зростають.

• Системи NoSQL також іноді називають Not only SQL, щоб підкреслити той факт, що вони можуть підтримувати SQL-подібні мови запитів. База даних NoSQL включає простоту дизайну, простіше горизонтальне масштабування до кластерів машин, має і точніший контроль над доступністю. Структури даних, які використовуються базами даних NoSQL, відрізняються від тих, що використовуються за замовчуванням у реляційних базах даних, що робить деякі операції швидшими в NoSQL. Придатність даної бази даних NoSQL залежить від проблеми, яку вона повинна вирішити.
• Бази даних NoSQL, також відомі як не тільки бази даних SQL, є новим типом системи керування базами даних, яка має , набув популярності в останні роки. На відміну від традиційних реляційних баз даних, бази даних NoSQL призначені для обробки великих обсягів неструктурованих або напівструктурованих даних, і вони можуть вносити динамічні зміни в модель даних. Це робить бази даних NoSQL добре підходящими для сучасних веб-додатків, аналітики в реальному часі та обробки великих даних.
• Структури даних, які використовуються базами даних NoSQL, іноді також вважаються більш гнучкими, ніж таблиці реляційних баз даних. Багато сховищ NoSQL поступаються узгодженістю на користь доступності, швидкості, , і допуск на перегородки. Перешкоди для більшого впровадження сховищ NoSQL включають використання низькорівневих мов запитів, відсутність стандартизованих інтерфейсів і величезні попередні інвестиції в існуючі реляційні бази даних.
• У більшості магазинів NoSQL відсутні справжні транзакції ACID (Atomicity, Consistency, Isolation, Durability), але деякі бази даних, такі як MarkLogic, Aerospike, FairCom c-treeACE, Google Spanner (хоча технічно це база даних NewSQL), Symas LMDB і OrientDB, зробили це центральне місце в їх дизайні.
• Більшість баз даних NoSQL пропонують концепцію кінцевої узгодженості, згідно з якою зміни бази даних поширюються на всі вузли, тому запити на дані можуть не повертати оновлені дані негайно або можуть призвести до читання даних, які є неточними, що є проблемою, відомою як застарілі читання. Крім того, має деякі системи NoSQL можуть демонструвати втрату запису та інші форми втрати даних. Деякі системи NoSQL пропонують такі концепції, як ведення журналу з попереднім записом, щоб уникнути втрати даних.
• Одним із простих прикладів бази даних NoSQL є база даних документів. У базі даних документів дані зберігаються в документах, а не в таблицях. Кожен документ може містити різний набір полів, що полегшує адаптацію до мінливих вимог до даних
• Наприклад, візьмемо, наприклад, базу даних, яка містить дані про співробітників. У реляційній базі даних ця інформація може зберігатися в таблицях, де одна таблиця містить інформацію про співробітників, а інша – інформацію про відділ. У базі даних документів кожен співробітник зберігатиметься як окремий документ, у якому буде міститися вся інформація про нього.
• Бази даних NoSQL є відносно новим типом системи керування базами даних, яка має a набули популярності в останні роки завдяки своїй масштабованості та гнучкості. Вони призначені для обробки великих обсягів неструктурованих або напівструктурованих даних і можуть обробляти динамічні зміни в моделі даних. Це робить бази даних NoSQL добре підходящими для сучасних веб-додатків, аналітики в реальному часі та обробки великих даних.

Основні характеристики NoSQL:

1. Динамічна схема: Бази даних NoSQL не мають фіксованої схеми і можуть вносити зміни в структуру даних без необхідності міграції чи зміни схеми.
2. Горизонтальна масштабованість: Бази даних NoSQL розроблено для масштабування шляхом додавання додаткових вузлів до кластера бази даних, що робить їх добре придатними для обробки великих обсягів даних і високого рівня трафіку.
3. На основі документів: Деякі бази даних NoSQL, такі як MongoDB, використовують модель даних на основі документа, де дані зберігаються в напівструктурованому форматі без схем, наприклад JSON або BSON.
4. На основі ключ-значення: Інші бази даних NoSQL, такі як Redis, використовують модель даних ключ-значення, де дані зберігаються як набір пар ключ-значення.
5. На основі стовпців: Деякі бази даних NoSQL, такі як Cassandra, використовують модель даних на основі стовпців, де дані організовані в стовпці замість рядків.
6. Розподіл і висока доступність: Бази даних NoSQL часто розроблені таким чином, щоб бути високодоступними та автоматично обробляти збої вузлів і реплікацію даних між кількома вузлами в кластері бази даних.
7. Гнучкість: Бази даних NoSQL дозволяють розробникам зберігати та отримувати дані гнучким і динамічним способом із підтримкою кількох типів даних і змінних структур даних.
8. Продуктивність: Бази даних NoSQL оптимізовані для високої продуктивності та можуть обробляти великий обсяг читання та запису, що робить їх придатними для великих даних і програм реального часу.

Переваги NoSQL: Є багато переваг роботи з базами даних NoSQL, такими як MongoDB і Cassandra. Основними перевагами є висока масштабованість і висока доступність.

1. Висока масштабованість: Бази даних NoSQL використовують сегментування для горизонтального масштабування. Поділ даних і розміщення їх на кількох машинах таким чином, щоб зберегти порядок даних, є шардингом. Вертикальне масштабування означає додавання додаткових ресурсів до наявної машини, тоді як горизонтальне масштабування означає додавання більшої кількості машин для обробки даних. Вертикальне масштабування не так легко реалізувати, але горизонтальне масштабування легко реалізувати. Прикладами горизонтально масштабованих баз даних є MongoDB, Cassandra тощо. NoSQL може обробляти величезну кількість даних завдяки масштабованості, оскільки дані зростають. NoSQL масштабується Авто самостійно обробляти ці дані ефективним чином.
2. Гнучкість: Бази даних NoSQL призначені для обробки неструктурованих або напівструктурованих даних, що означає, що вони можуть вносити динамічні зміни в модель даних. Це робить бази даних NoSQL добре підходящими для додатків, яким потрібно обробляти змінні вимоги до даних.
3. Висока доступність: Авто , Функція реплікації в базах даних NoSQL робить її високодоступною, оскільки в разі будь-якої помилки дані копіюються в попередній узгоджений стан.
4. Масштабованість: Бази даних NoSQL дуже масштабовані, що означає, що вони можуть легко обробляти великі обсяги даних і трафік. Завдяки цьому вони добре підходять для програм, яким потрібно обробляти великі обсяги даних або трафіку
5. Продуктивність: Бази даних NoSQL розроблено для обробки великих обсягів даних і трафіку, що означає, що вони можуть запропонувати покращену продуктивність порівняно з традиційними реляційними базами даних.
6. Економічна ефективність: Бази даних NoSQL часто є більш економічно ефективними, ніж традиційні реляційні бази даних, оскільки вони зазвичай менш складні та не потребують дорогого апаратного чи програмного забезпечення.
7. Спритність: Ідеально підходить для адаптивного розвитку.

Недоліки NoSQL: NoSQL має наступні недоліки.

1. Відсутність стандартизації: Існує багато різних типів баз даних NoSQL, кожна зі своїми сильними та слабкими сторонами. Відсутність стандартизації може ускладнити вибір правильної бази даних для конкретного застосування
2. Відсутність відповідності ACID: Бази даних NoSQL не повністю сумісні з ACID, що означає, що вони не гарантують послідовність, цілісність і довговічність даних. Це може бути недоліком для програм, які вимагають надійних гарантій узгодженості даних.
3. Вузький фокус: Бази даних NoSQL мають дуже вузьку спрямованість, оскільки вони в основному призначені для зберігання, але надають дуже мало функціональних можливостей. Реляційні бази даних є кращим вибором у сфері управління транзакціями, ніж NoSQL.
4. Відкрите джерело: NoSQL є бази даних база даних з відкритим кодом. Надійного стандарту для NoSQL ще немає. Іншими словами, дві системи баз даних, ймовірно, будуть нерівними.
5. Відсутність підтримки складних запитів: Бази даних NoSQL не призначені для обробки складних запитів, а це означає, що вони не підходять для програм, які вимагають складного аналізу даних або звітності.
6. Відсутність зрілості: Бази даних NoSQL є відносно новими, і їм бракує зрілості традиційних реляційних баз даних. Це може зробити їх менш надійними та менш безпечними, ніж традиційні бази даних.
7. Проблема управління: Мета інструментів для великих даних – максимально спростити керування великою кількістю даних. Але це не так просто. Управління даними в NoSQL набагато складніше, ніж у реляційній базі даних. NoSQL, зокрема, має репутацію складної установки та ще більш неспокійного щоденного керування.
8. GUI недоступний: Інструменти режиму GUI для доступу до бази даних недоступні на ринку.
9. Резервне копіювання: Резервне копіювання є слабким місцем для деяких баз даних NoSQL, таких як MongoDB. MongoDB не має підходу до сталого резервного копіювання даних.
10. Великий розмір документа: Деякі системи баз даних, такі як MongoDB і CouchDB, зберігають дані у форматі JSON. Це означає, що документи є досить великими (BigData, пропускна здатність мережі, швидкість), і наявність описових імен ключів насправді зашкодить, оскільки вони збільшують розмір документа.

Типи баз даних NoSQL: Типи баз даних NoSQL і назва системи баз даних, яка входить до цієї категорії:

1. Графові бази даних : Приклади – Amazon Neptune, Neo4j
2. Сховище ключового значення: Приклади – Memcached, Redis, Coherence
3. Колонка: Приклади – Hbase, Big Table, Accumulo
4. На основі документів: Приклади – MongoDB, CouchDB, Cloudant

Коли слід використовувати NoSQL:

1. Коли потрібно зберегти та отримати величезну кількість даних.
2. Зв’язок між даними, які ви зберігаєте, не такий важливий
3. Дані змінюються з часом і не структуровані.
4. Підтримка обмежень і об’єднань не потрібна на рівні бази даних
5. Дані постійно зростають, і вам потрібно регулярно масштабувати базу даних, щоб обробляти дані.

Підсумовуючи, бази даних NoSQL пропонують ряд переваг порівняно з традиційними реляційними базами даних, наприклад, масштабованість, гнучкість і економічність. Однак вони також мають кілька недоліків, таких як відсутність стандартизації, відсутність відповідності ACID і відсутність підтримки складних запитів. Вибираючи базу даних для конкретної програми, важливо ретельно зважити переваги та недоліки, щоб визначити найкращу відповідність.