2025 年不同类型的数据库：综合指南

2025 年不同类型的数据库：综合指南

数据库对于现代应用程序至关重要，其类型数量不断增加。本文将介绍常见的数据库类型及其优缺点，并讨论如何根据特定用例选择合适的数据库。

什么是数据库？

数据库不仅仅是数据的随机集合。它与冰箱上的一堆便利贴不同之处在于，数据库中的数据集合是结构化实现高效存储和轻松检索。

数据库架构描述数据的组织、结构和相互关系。用户通常使用以下方式访问这些数据：结构化查询语言 (SQL)运用数据库管理软件 (DBMS)。

数据库的主要功能

以下是每个数据库的四个主要特征：

• 组织：排列数据以便于管理和访问。
• 高效：能够快速检索和更新数据。
• 可扩展性：可以处理不断增长的数据量。
• 安全性：强大的访问控制和安全功能来保护敏感数据。

数据库有哪些不同类型？

根据数据库的用途、结构和存储方法，数据库可分为不同类型。最重要的分类是数据模型的类型，根据该类型，数据库主要有三种类型：相关的、分级及网络。

在这篇博客中，我们将讨论以下类型的数据库：

1. 分层数据库
2. 关系数据库或 SQL 数据库
3. 非关系型或 NoSQL 数据库
4. 面向对象的数据库
5. 网络数据库

1.分层数据库

顾名思义，层次化数据库与家谱非常相似。这种数据库于 1960 世纪 XNUMX 年代开发，使用父子关系构建数据。这意味着每个父记录都有一个或多个子记录，但每个子记录只会链接到一个父记录。

例子：Windows 注册表、IBM 信息管理系统 (IMS)、导航文件、站点地图、XML、XAML 等。

优点：

• 快速高效的数据检索。
• 可预测的数据库结构。
• 轻松添加和删除信息。

缺点：

• 严格的父子关系使得多对多关系等复杂数据结构缺乏灵活性。
• 难以扩展且难以修改结构，这限制了它们的应用。

2.关系数据库或 SQL 数据库

关系数据库设计于 1970 世纪 XNUMX 年代，被认为是当今最成熟的数据库类型。在关系数据库中，数据以离散表的形式存储，具有可通过主键识别的唯一数据字段。

这些表还可以使用外键相互链接，即它们相互关联。例如，一个包含客户信息的表可以链接到另一个包含每个客户购买历史记录的表。

用户可以使用简单查询 (SQL) 与数据交互，并执行创建、读取、更新和删除 (CRUD) 数据字段等操作。因此，这些数据库也被非正式地称为 SQL 数据库。

例子：关系数据库最流行的示例包括MySQL、微软SQL Server及神谕。

优点：

• 关系数据库通过维护不同表之间的关系来确保数据完整性。
• 由于采用了用户友好的表格格式，它们很容易使用。
• 查询方便，同时也支持复杂数据库的查询。

缺点：

• 有限的可扩展性和模式僵化意味着它们不太灵活。
• 可能不适合较大的数据集或高读/写负载。

3.非关系型或NoSQL数据库

非关系型数据库或 NoSQL 数据库通常用作所有不依赖关系模型的数据库的总称。NoSQL 数据库之所以成为主流，是因为 Web 应用程序越来越复杂，无法依赖基于表的关系模型。

考虑到这一点，非关系数据库依赖于灵活的模型（例如列族、键值对、文档或图形）来处理结构化、非结构化或半结构化数据。

优点：

• 它们的无模式特性使得管理和存储大量数据变得更加容易。 它们还可以轻松地水平缩放。
• 数据不太复杂，可以分布在几个不同的节点之间，以便更好地访问。

缺点：

• 由于它们没有存储数据的特定结构或模式，因此您不能依赖特定字段的数据，因为它可能没有。
• 没有关系会使更新数据变得困难，因为您必须分别更新每个细节。

NoSQL 数据库的类型

NoSQL数据库可以进一步分为四种类型，包括：

1. 文档数据库：文档数据库将数据存储在XMLorJSON这些数据库中的文档可以嵌套（一个文档存储在另一个文档中），还可以对特定元素进行索引，以便更快地进行查询。一些最著名的 NoSQL 数据库，即沙发底座和MongoDB的，都属于这一类。
2. 列式数据库：与以行形式存储数据的关系数据库不同，列式数据库以列的集合形式组织。这些数据库有助于运行分析，因为只有少数列可以直接读取。这些列中的每一列都可以充当一条记录，这有助于扩展 PB 级数据。常用的示例有青蟹、HBase的及卡桑德拉。
3. 图形数据库：图形数据库显示不同数据点之间的联系。它们用于分析不同类型的数据及其相互关系。图形数据库表示为相关对象或节点的网络。示例包括Datastax 企业图表和新4J。
4. 键值存储：此数据库类型仅存储并提供有关键值对的快速直接知识。这是一种存储和访问数据的简单易行的方法。一些流行的例子包括Amazon DynamoDB和Redis的。

4.面向对象数据库

在面向对象数据库中，系统根据面向对象编程原理以类似对象的方式存储信息。这些对象包含属性（即数据）和方法（即函数），这使得它们易于引用和操作。

例如，数据库中的“客户”对象可能包含以下属性：姓名和收件地址。在这种情况下，获取送货地址 ()可用于轻松检索信息。

例子：一些流行的例子包括对象数据库、Db4o、数据库、Oracle数据库及IBM DB2。

优点：

• 复杂的数据关系可以自然地表示出来，
• 高效处理复杂的数据结构，
• 提高面向对象应用程序的开发速度和简易性。

缺点：

• 简单数据集的潜在性能问题，
• 实施和维护的复杂性，
• 与传统关系数据库相比，采用有限。

5. 网络数据库

该数据库类似于分层数据库，但不同之处在于它将子记录与各种父记录连接起来，允许双向关系。

例子：集成数据存储 (IDS)、施乐公司的 EDMS 等

优点：这种类型的数据库适用于复杂的框架，因为它可以有效地表示多对多关系。

缺点：网络数据库非常依赖于其预定义的结构，这使得更改变得费时且困难。

关系型数据库与非关系型数据库类型：如何选择

虽然我们已经介绍了五种最流行的数据库类型，但关系型数据库和非关系型数据库或 SQL 数据库与 NoSQL 数据库仍然是最受欢迎的选择。

让我们在一些最重要的因素上比较一下这两种类型：

如何选择正确的数据库：需要考虑的关键因素

数据库的选择对于确保高效的数据管理、高性能和可扩展性至关重要。您选择的数据库应取决于您是管理客户交易、分析大型数据集还是构建实时应用程序。

以下是根据您的独特数据需求选择数据库时需要考虑的因素：

1.了解你的数据结构

数据结构对于确定正确的数据库类型至关重要。不同的数据库类型适合不同类型的数据：

• 高度结构化的数据：如果您的数据由明确定义的关系组成（例如，客户记录、金融交易），那么关系数据库 (SQL)（例如 MySQL、PostgreSQL 或 SQL Server）是一个不错的选择。这些数据库将数据组织到具有预定义架构的表中，从而确保一致性和完整性。
• 半结构化或非结构化数据：如果您的数据格式各异（例如 JSON 文档、图像或多媒体文件），则 MongoDB 或 Couchbase 等非关系数据库 (NoSQL) 可提供处理不同数据类型所需的灵活性。
• 高度关联的数据：如果您的应用程序依赖于复杂的关系，例如社交网络或推荐引擎，那么 Neo4j 或 ArangoDB 等图形数据库可以有效地管理复杂的连接。

2.可扩展性要求

随着业务的增长，数据也会增长。选择能够满足您需求的数据库至关重要：

• 垂直扩展（扩大）：关系数据库通常依赖于垂直扩展，即向单个服务器添加更多 CPU、RAM 或存储空间。虽然这种方法有效，但随着硬件成本的增加，这种方法存在局限性。
• 水平扩展（横向扩展）：NoSQL 数据库专为水平扩展而设计，这意味着它们可以将工作负载分布到多台服务器上。这使得它们非常适合处理大量数据和高流量应用程序，如电子商务平台或社交媒体网络。

3. 数据一致性与性能

数据堆栈对一致性和可用性的需求将影响数据库的选择：

• 数据完整性和一致性：如果您的系统需要严格的准确性和完整性（例如，银行交易、库存管理），关系数据库（符合 ACID）是最佳选择。这些数据库通过强制执行原子性、一致性、隔离性和持久性 (ACID) 原则来确保数据一致性。
• 高可用性和性能：如果您的首要任务是速度和可扩展性（例如实时分析、物联网数据处理），NoSQL 数据库可提供最终一致性，从而实现更快的写入速度和在多台服务器之间更大规模的数据分布。

4.查询复杂性和数据关系

不同的数据库支持不同的查询功能：

• 复杂查询和连接：如果您的应用程序需要频繁的连接、聚合和复杂的事务，具有结构化查询语言（SQL）的关系数据库可以提供强大的查询能力。
• 简单的读/写和灵活的查询：NoSQL 数据库（例如键值存储或文档数据库）针对高速读写进行了优化，使其成为内容管理系统或实时分析等应用程序的理想选择。

5. 性能和延迟考虑因素

数据库的速度和响应能力会影响用户体验和系统效率：

• 低延迟、高速读/写：如果您需要快速数据检索（例如，缓存、会话存储），Redis 或 Amazon DynamoDB 等键值存储是理想的选择。
• 分析与数据仓库：如果您的重点是大数据分析，那么像 Amazon Redshift 或 Google BigQuery 这样的列式数据库可以优化大规模查询和报告。

6. 行业特定需求和用例

不同的行业和应用需要不同的数据库功能：

• 电子商务与金融系统：需要关系数据库（MySQL、SQL Server）进行结构化交易、欺诈检测和库存管理。
• 大数据和物联网应用：需要 NoSQL 数据库（Cassandra、MongoDB）来处理大规模、实时数据提取。
• 搜索和基于文本的应用程序：利用搜索引擎数据库（Elasticsearch、Solr）高效索引和检索大型基于文本的数据集。
• 社交媒体和推荐引擎：使用图形数据库（Neo4j、Amazon Neptune）来管理复杂的用户交互和关系。

7. 易于管理和维护

数据库管理会影响运营效率：

• 托管云数据库：Amazon RDS、Google Firebase 和 Azure Cosmos DB 等服务提供自动扩展、备份和维护，从而减少了管理开销。
• 自托管数据库：让您完全控制配置和安全性，但需要内部专业知识进行维护和优化。

8. 成本和许可考虑因素

预算限制在数据库选择中起着关键作用：

• 开源数据库：PostgreSQL、MySQL 和 MongoDB 等选项提供了经济高效的解决方案并提供积极的社区支持。
• 企业数据库：Oracle 和 SQL Server 提供高级功能和专门支持，但许可费用更高。
• 基于云的定价模型：AWS DynamoDB、Google Bigtable 和 Azure SQL Database 等服务提供即用即付定价，使其对于初创企业和企业而言都具有可扩展性。

结语

选择正确的数据库类型需要仔细权衡性能、可扩展性、数据完整性和成本。关系数据库是结构化数据和事务应用程序的理想选择，而 NoSQL 数据库则为大数据和实时处理需求提供了灵活性和可扩展性。

在做出决定之前，请评估您的数据需求、查询复杂性和长期增长战略。合适的数据库将优化您的系统性能，并确保在您的业务扩展时实现无缝数据管理。