13.2.2. Хранилища на основе графов
Одним из классов хранилищ систем NoSQL являются хранилища на основе графов. Не все генерируемые данные аналогичны по своей структуре и реляционная модель, а также модели на основе ключей не всегда лучшим образом подходят для хранения и осуществления запросов любых данных. Графы являются фундаментальной структурой в компьютерных науках и системы HyperGraphDB12 и Neo4J13 являются двумя популярными системами NoSQL для хранения данных, структурированных в форме графов. Хранилища на основе графов практически по всем параметрам отличаются от других типов хранилищ, рассмотренных нами ранее: они используют отличные модели данных, шаблоны для обхода данных и создания запросов, физическое размещение данных на диске, метод распределения данных по множеству машин, а также семантики запросов транзакций. Мы не будем рассматривать эти фундаментальные отличия из-за ограничений объема главы, но вы должны понимать, что определенные классы данных могут более успешно храниться и модифицироваться с помощью запросов в случае применения хранилищ на основе графов.
13.2.3. Сложные запросы
Существуют известные исключения в отношении методов поиска данных в системах NoSQL только на основе ключей. Система MongoDB позволяет индексировать ваши данные на основе любого количества свойств и использует язык относительно высокого уровня для указания того, какие данные вы хотели бы извлечь. Системы на основе BigTable поддерживают сканеры для итерации в рамках семейства столбцов и выбора определенных элементов с помощью фильтрации по столбцам. Система CouchDB позволяет создавать различные отображения данных и выполнять задачи MapReduce в отношении вашей таблицы для упрощения выполнения более сложных операций поиска и обновления данных. Большинство систем имеют биндинги для системы Hadoop или другого фреймворка MapReduce для выполнения аналитических запросов в отношении наборов данных.
13.2.4. Транзакции
Системы NoSQL обычно отдают приоритет производительности системы над семантиками транзакций. Другие системы на основе SQL позволяют использовать любой набор выражений в рамках транзакции - от простых выборок строк на основе первичного ключа до сложных объединений нескольких таблиц, которые впоследствии используются для усреднения значений нескольких полей.
Эти базы данных на основе SQL предоставляют гарантии ACID для транзакций. Выполнение множества операций в рамках транзакции атомарно (Atomic, буква A в аббревиатуре ACID), что означает выполнение либо всех операций, либо отказ от их выполнения. Постоянство (Consistency, буква C) подразумевает уверенность в том, что после выполнения транзакции база данных будет находиться в обычном состоянии и не будет повреждена. Изоляция (Isolation, буква I) обозначает уверенность в том, что если две транзакции будут работать с одной и той же записью, они не будут мешать друг другу. Долговечность (Durability, буква D, данная тема будет подробно освещена в следующем разделе) подразумевает уверенность в том, что как только транзакция будет завершена, измененные данные будут сохранены в надежном месте.
Предоставляющие гарантии ACID транзакции облегчают жизнь разработчикам, упрощая процесс выяснения состояния их данных. Представьте множество транзакций, каждая из которых состоит из множества шагов (т.е. сначала проверяется состояние банковского счета, затем с него списывается $60, после чего сумма обновляется). Предоставляющие гарантии ACID базы данных обычно ограничены в возможности изменения последовательности этих шагов с учетом необходимости предоставления корректного результата в ходе всех транзакций. Это требование корректности приводит к обычно неожиданным характеристикам производительности, причем медленная транзакция может перевести быструю транзакцию в состояние ожидания выполнения.
Большинство систем NoSQL рассматривает производительность как более важный аспект, нежели гарантии ACID, но предоставляет гарантии на уровне ключей: две операции с одним и тем же ключом будут выполнены последовательно для предотвращения серьезного повреждения пар ключ-значение. Для многих приложений это решение не вызовет серьезных проблем с корректностью работы и позволит чаще выполнять быстрые операции. Однако, такой подход требует большего количества решений в области архитектуры приложения и корректности его работы со стороны разработчика.
Система Redis является известным исключением из общей тенденции отказа от транзакций. При работе на одном сервере, она предоставляет команду MULTI для атомарного и постоянного комбинирования множества операций, а также команду WATCH для изоляции операций. Другие системы предоставляют низкоуровневые функции проверки и установки значения (test-and-set), реализующие в некоторой степени гарантии изоляции.