NoSQL实践指南 基本原则、设计准则及实用技巧PDF电子书下载

第一部分 入门 2

第1章 用不同的数据库应对不同的需求 2

1.1 关系型数据库的设计 3

1.2 早期的数据管理系统 4

1.2.1 平面文件数据管理系统 4

1.2.2 分层数据模型系统 7

1.2.3 网络数据管理系统 9

1.2.4 早期数据管理系统小结 11

1.3 引发变革的关系型数据库 11

1.4 催生NoSQL数据库（非单纯的SQL数据库／非SQL数据库）的动因 18

1.4.1 可伸缩性 18

1.4.2 成本开销 19

1.4.3 灵活性 19

1.4.4 可用性 20

1.5 小结 20

1.6 案例研究 21

1.7 复习题 21

1.8 引用资料 22

1.9 参考书目 22

第2章 NoSQL数据库的种类 23

2.1 分布式数据库的数据管理 24

2.1.1 持久地存储数据 25

2.1.2 维护数据的一致性 25

2.1.3 确保数据的可用性 26

2.1.4 在响应时间、一致性与持久性之间寻求平衡 29

2.1.5 CAP定理：一致性、可用性及分区保护性 31

2.2 ACID与BASE 32

2.2.1 ACID:原子性、一致性、隔离性、持久性 33

2.2.2 BASE：基本可用、软状态、最终一致 33

2.2.3 最终一致性的类型 34

2.3 四种NoSQL数据库类型 35

2.3.1 键值对数据库 36

2.3.2 文档数据库 40

2.3.3 列族数据库 42

2.3.4 图数据库 43

2.4 小结 45

2.5 复习题 46

2.6 引用资料 47

2.7 参考书目 47

第二部分 键值数据库 50

第3章 键值数据库简介 50

3.1 从数组到键值数据库的演变 51

3.1.1 数组（带着辅助轮的键值数据存储机制） 51

3.1.2 关联数组（拿掉辅助轮的键值数据存储机制） 52

3.1.3 缓存（加装了齿轮的自行车） 53

3.1.4 内存和磁盘中的键值数据库（从自行车到机动车） 55

3.2 键值数据库的重要特性 56

3.2.1 简洁：开发者不需要设计复杂的数据模型 56

3.2.2 速度：越快越好 57

3.2.3 易于缩放：随时应对访问量的变化 59

3.3 键：不只是无意义的标识符 63

3.3.1 如何构造键名 63

3.3.2 通过键来定位相关的值 65

3.4 值：存放任意数据 68

3.4.1 值不一定要有明确的类型 68

3.4.2 对值进行搜索时的一些限制 69

3.5 小结 70

3.6 复习题 71

3.7 引用资料 71

3.8 参考书目 72

第4章 键值数据库的术语 73

4.1 与键值数据库的数据建模有关的术语 74

4.1.1 键 75

4.1.2 值 77

4.1.3 命名空间 77

4.1.4 分区 78

4.1.5 分区键 80

4.1.6 无纲要的模型 80

4.2 与键值数据库的架构有关的术语 81

4.2.1 集群 81

4.2.2 环 82

4.2.3 复制 84

4.3 与键值数据库的实现有关的术语 84

4.3.1 哈希函数 84

4.3.2 碰撞 86

4.3.3 压缩 86

4.4 小结 87

4.5 复习题 87

4.6 引用资料 88

第5章 键值数据库的设计 89

5.1 键的设计与分区 90

5.1.1 键名应该遵循命名约定 90

5.1.2 设计良好的键名，以简化程序的代码 91

5.1.3 处理位于某个范围内的值 92

5.1.4 设计键名时必须考虑实现层面的限制 93

5.1.5 如何根据键名来分区 94

5.2 设计结构化的值 95

5.2.1 结构化的数据类型有助于降低延迟 95

5.2.2 过于庞大的值可能会降低读取操作和写入操作的性能 97

5.3 键值数据库的局限 99

5.3.1 只能通过键来查询数据 100

5.3.2 键值数据库不支持查询位于某个范围内的值 100

5.3.3 不支持像关系型数据库所使用的那种SQL式标准查询语言 101

5.4 适用于键值数据库的设计模式 101

5.4.1 TTL键 102

5.4.2 模拟关系型数据库的表格 103

5.4.3 聚合 104

5.4.4 原子聚合 105

5.4.5 可枚举的键 106

5.4.6 索引 107

5.5 小结 108

5.6 案例研究：用键值数据库管理移动应用程序的配置 108

5.7 复习题 110

5.8 引用资料 111

第三部分 文档数据库 114

第6章 文档数据库简介 114

6.1 何谓文档 115

6.1.1 文档没有那么简单 115

6.1.2 文档与键值对 118

6.1.3 以集合的形式来管理多份文档 118

6.2 文档数据库无需定义显式纲要 125

6.3 文档数据库的基本操作 127

6.3.1 向集合中插入文档 128

6.3.2 从集合中删除文档 129

6.3.3 更新集合中的文档 130

6.3.4 从集合中获取文档 131

6.4小结 132

6.5 复习题 132

6.6 引用资料 133

第7章 文档数据库的术语 134

7.1 与文档和集合有关的术语 135

7.1.1 文档 135

7.1.2 集合 137

7.1.3 嵌入式文档 137

7.1.4 无纲要的数据库 138

7.1.5 多形的纲要 141

7.2 与分区类型有关的术语 141

7.2.1 垂直分区 142

7.2.2 水平分区或分片 143

7.3 与数据建模及查询处理有关的术语 146

7.3.1 规范化 146

7.3.2 去规范化 148

7.3.3 查询处理器 148

7.4 小结 149

7.5 复习题 149

7.6 引用资料 150

第8章 文档数据库的设计 151

8.1 在规范化与去规范化之间求得平衡 152

8.1.1 一对多关系 153

8.1.2 多对多关系 153

8.1.3 有时需要对多张表格执行join操作 154

8.1.4 在关系型数据库中执行join操作的开销可能会比较大 155

8.1.5 文档数据库的建模者应该怎样做 157

8.2 应对可变的文档 161

8.3 编制数量适中的索引 164

8.3.1 读取操作相对较多的应用程序 164

8.3.2 写入操作相对较多的应用程序 164

8.4 为常见的关系建模 166

8.4.1 文档数据库的一对多关系 166

8.4.2 文档数据库的多对多关系 166

8.4.3 为文档数据库中的层级关系建模 168

8.5 小结 169

8.6 案例研究：客户的货物清单 170

8.6.1 是否使用嵌入式文档 171

8.6.2 选定所要编制的索引 172

8.6.3 是否需要把各类清单分别放在不同的集合中 172

8.7 复习题 172

8.8 引用资料 173

第四部分 列族数据库 176

第9章 列族数据库简介 176

9.1 较早出现的列族数据库：Google BigTable 177

9.1.1 动态地控制列族中的列 178

9.1.2 根据行ID、列名及时间戳来确定数据值 179

9.1.3 控制数据的存储位置 179

9.1.4 同一行内的读取和写入行为都是原子操作 180

9.1.5 数据行之间按顺序排列 180

9.2 列族数据库与键值数据库及文档数据库的异同 181

9.2.1 列族数据库与键值数据库的异同 182

9.2.2 列族数据库与文档数据库的异同 182

9.2.3 列族数据库与关系型数据库的对比 183

9.3 列族数据库所使用的架构 186

9.3.1 HBase数据库采用由多种节点所组成的架构 186

9.3.2 Cassandra数据库采用由对等节点所组成的架构 187

9.3.3 依照Gossip协议来传播各服务器的状态 188

9.3.4 用热力学术语来谈分布式数据库为什么需要反熵 189

9.3.5 通过提示移交机制…替发生故障的节点保留与写入请求有关的信息 190

9.4 列族数据库的适用场合 192

9.5 小结 192

9.6 复习题 193

9.7 引用资料 193

第10章 列族数据库的术语 194

10.1 列族数据库的基本组件 195

10.1.1 键空间 195

10.1.2 行键 195

10.1.3 列 196

10.1.4 列族 196

10.2 实现列族数据库所用的结构及相关流程 197

10.2.1 列族数据库的内部结构及配置参数 198

10.2.2 分布式数据库常用的术语：集群与分区 198

10.2.3 列族数据库的其他底层组件 199

10.3 处理流程及协议 203

10.3.1 复制 203

10.3.2 反熵 203

10.3.3 Gossip协议 204

10.3.4 提示移交 205

10.4 小结 205

10.5 复习题 206

10.6 引用资料 206

第11章 列族数据库的设计 207

11.1 与设计数据表格有关的建议 209

11.1.1 用去规范化来代替连接 209

11.1.2 善用无值的列 210

11.1.3 同时在列名和列值之中存储数据 211

11.1.4 用一个数据行来为一个实体建模 211

11.1.5 设计行键时不要将大量操作分配给少数服务器 212

11.1.6 维护适当数量的列值版本 213

11.1.7 不要在列值中使用复杂的数据结构 213

11.2 与编制索引有关的建议 214

11.2.1 何时应该使用由列族数据库系统自动管理的辅助索引 215

11.2.2 何时应该用表格来创建并管理辅助索引 217

11.3 应对大数据的工具 220

11.3.1 萃取、转置并加载数据 220

11.3.2 分析大数据 221

11.3.3 监控大数据所用的工具 224

11.4 小结 224

11.5 案例研究：客户数据分析 225

11.6 复习题 226

11.7 引用资料 227

第五部分 图数据库 230

第12章 图数据库简介 230

12.1 什么是图 230

12.2 用图对网络关系进行建模 231

12.2.1 对地理位置进行建模 231

12.2.2 对传染病进行建模 232

12.2.3 对抽象和具体的实体进行建模 233

12.2.4 对社交媒体进行建模 234

12.3 图数据库的优势 235

12.3.1 图数据库不需要执行连接操作…因而可以更快地进行查询 235

12.3.2 建模过程较为简单 237

12.3.3 可以为实体之间的多种关系进行建模 237

12.4 小结 238

12.5 复习题 238

12.6 引用资料 238

第13章 图数据库的术语 239

13.1 图的元素 240

13.1.1 顶点 240

13.1.2 边 240

13.1.3 路径 242

13.1.4 自环 242

13.2 图的操作 242

13.2.1 图的并集 243

13.2.2 图的交集 243

13.2.3 图的遍历 243

13.3 图和节点的属性 244

13.3.1 同构性 244

13.3.2 阶与尺寸 245

13.3.3 度数 245

13.3.4 接近中心性 245

13.3.5 中介性 246

13.4 图的类型 246

13.4.1 无向图和有向图 247

13.4.2 流动网络 247

13.4.3 二分图 248

13.4.4 多重图 248

13.4.5 加权图 248

13.5 小结 249

13.6 复习题 249

13.7 引用资料 249

第14章 图数据库的设计 250

14.1 开始设计图模型 250

14.1.1 设计一个描述社交网络的图数据库 251

14.1.2 再次用查询请求来引领模型设计 254

14.2 对图进行查询 255

14.2.1 Cypher：声明式的查询 256

14.2.2 Gremlin：通过遍历图模型来进行查询 257

14.3 图数据库的设计技巧及注意事项 260

14.3.1 用索引来缩短获取数据的时间 260

14.3.2 使用类型适当的边 260

14.3.3 遍历图模型时要注意循环路径 261

14.3.4 考虑图数据库的扩展问题 262

14.4 小结 263

14.5 案例研究：优化运输路线 263

14.5.1 掌握用户的需求 263

14.5.2 设计一套图模型分析方案 263

14.6 复习题 264

14.7 引用资料 265

第六部分 选择适合应用程序的数据库 268

第15章 如何选择数据库 268

15.1 选择NoSQL数据库 269

15.1.1 何时应该使用键值数据库 270

15.1.2 文档数据库的用例及适用场合 270

15.1.3 列族数据库的用例及适用场合 271

15.1.4 图数据库的用例及适用场合 272

15.2 将NoSQL数据库与关系型数据库结合起来使用 273

15.3 小结 274

15.4 复习题 274

15.5 引用资料 274

第七部分 附录 278

附录A 各章复习题的参考答案 278

附录B NoSQL数据库列表 298

术语表 303