《NoSQL数据库原理》第一章 绪论

1.1数据库的相关概念 

   前言

        数据库：长期存储在计算机内，有组织的，可共享的大量数据的集合
            数据库数据具有永久存储、有组织和可共享三个基本特点
            数据库中的数据按一定的数据模型组织、描述和存储，具有较小的冗余度、较高的数据独立性和易扩展性，并可为各种用户共享
        数据库管理系统：位于用户和操作系统之间的一层数据管理软件、数据库管理系统和操作系统一样是计算机的基础软件
            数据定义功能
            数据组织、存储和管理
            数据操作功能
            数据库的事务管理和运行管理
            数据库的建立和维护功能
            数据库管理系统在数据库建立、运用和维护时对数据库进行统一控制，以保证数据的完整性和安全性，并在多用户同时使用数据库时进行并发控制，在发生故障后对数据库进行恢复。
        数据库系统：由数据库、数据库管理系统（及其应用开发工具）、应用程序和数据库管理员组成的存储、管理、处理和维护数据的系统
        数据库应用系统：指在数据库管理系统的支撑下建立的计算机应用系统
        该课提到的关系型数据库和非关系型数据库，实际都是数据库管理系统的具体形式，用来管理不同特点的数据，以及用来支撑不同的业务逻辑

    1.1.1关系型数据库管理系统

        建立在关系模型基础上的数据库管理系统，称之为关系型数据库管理系统
        关系型数据库中的事务正确执行，需要满足原子性、一致性、隔离性、持久性这四个特性

    1.1.2关系型数据库的瓶颈

        关系型数据库由于数据模型、完整性约束和事务的强一致性等特点，导致其难以实现高效率、易横向扩展的分布式部署架构
            关系模型、完整性约束和事务特性等在典型互联网业务中并不能体现优势，例如：在管理海量的页面访问日志时候，并不需要严格保障数据的实体完整性和引用完整性
        纵向扩展：通过不断升级硬件配置的方法，来提高其数据处理能力
        横向扩展：采用多个计算机组成集群，共同对数据进行存储、组织、管理和处理
            对于集群，应当有以下特征
                （1）能够对集群内的计算机及其计算存储资源进行统一的管理、调度和监控
                （2）能够在集群中对数据进行分散的存储和统一的管理
                （3）能够向集群指派任务，能够将任务并行化，使集群内的计算机可以分工协作、负载均衡。
                （4）当集群中的少量计算机或局部网络出现故障时，集群性能虽略有降低，仍然可以保持功能的有效性，且数据不会丢失，具有很强的分区容错性
                （5）利用集群执行所需的数据查询和操作时，性能远超单独的高性能计算机
                （6）可以用简单的方式部署集群、扩展集群，以及替换故障节点，即具有很强的伸缩性

    1.1.3NoSQL的特点

        常见的NoSQL数据库-HBase、Cassandra、MongoDB
        NoSQL数据库并没有统一的模型，一般会弱化关系，即弱化模式或者表结构、弱化完整性约束、弱化甚至取消事务机制等，其目的就是去掉关系模型的约束，以实现强大的分布式部署能力-一般包括分区容错性、伸缩性和访问效率（可用性）等
        在软件实现上，NoSQL数据库通常有两个特点
            一是流行的NoSQL软件很多诞生在互联网领域中，主要为满足互联网业务需求而生
            二是知名的NoSQL软件一般是免费的
        NoSQL一般特征包括：集群部署的、非关系型的、无模式的数据库，以及通常是开源软件等

    1.1.4NewSQL的概念

        NewSQL被描绘为既支持关系数据模型和强事务机制，也支持分布式并行结构的数据库形式，也可以进行SQL语句进行查询等

    1.1.5NoSQL的典型应用场景

        （1）海量日志数据、业务数据或监控数据的管理和查询
            不同业务服务器或不同工业设备采集的数据格式可能是不同的，这使得利用关系型数据模型描述数据变得困难。NoSQL采用键值对、无模式的数据模型处理这类数据会简单一些
        （2）特殊的或复杂的数据模型的简化处理
        （3）作为数据仓库、数据挖掘系统或者OLAP系统的后台数据支撑
            数据仓库是在企业管理和决策中面向主题的、集成的、与时间相关的、不可修改、较稳定的数据集合
            数据挖掘是从大量数据中发现有用的新模式的过程
            OLAP（联机分析处理）：一般面向决策人员和数据分析人员，针对特定的商务主题对海量数据进行查询和分析等
            OLTP（联机事务处理）：利用传统关系型数据库系统实现的、基于事务的业务系统

1.2大数据的技术体系

    1.2.1大数据的特征

        大容量-数据总量大
        多样化-多种数据类型
        高速率-数据增长快且数据持续增长
        有价值-对大数据进行查询、统计、挖掘会产生很高的价值 

    1.2.2大数据的采集

        在线采集：直接监视数据源的变化，以实时或准实时的方式将产生的新数据获取，并装载大数据系统中
        离线采集：定期将数据从数据源上传到大数据系统中的方式

    1.2.3大数据的存储

        对海量数据进行存储，一般需要基于分布式架构，并支持通过网络方式访问，常见的外挂存储或网络存储方式有DAS、NAS和SAN等
            DAS（直连式存储）：存储设备是通过电缆直接连到服务器
            NAS（网络接入存储）：存储设备连接到网络中，通常是标准的TCP/IP网络
            SAN（存储区域网络）：存储设备组成单独的网络。大多利用光纤连接

    1.2.4大数据的管理和使用

        常见的数据预处理工具有Apache Hadoop的MapReduce模块、Apache Spark等。
        常见的大数据挖掘和机器学习引擎有基于Hadoop的Mahout、基于Spark的Mlib、谷歌的TensorFlow等

    1.2.5数据可视化

        常用的MS Excel，Python语言的扩展包Matplotlib，基于JavaScript的图表工具Echarts和D3.js等

    1.2.6大数据安全和治理

        身份管理和访问控制
        大数据加密
        隐私保护和准标识符保护