一、關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的本質(zhì)是什么，mongodb不是關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的原因

關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的本質(zhì)是“relation”。這里中文翻譯成“關(guān)系”有點(diǎn)籠統(tǒng)，因?yàn)檫€有一個(gè)詞叫“relationship”也被說成“關(guān)系”?！皉elation”是個(gè)數(shù)學(xué)概念，定義如下：給定n個(gè)集合S1、S2、 S3、 …、 Sn, R是一個(gè)n元數(shù)組(n-tuples)，它的名列前茅個(gè)元素取自集合S1，第二個(gè)元素取自集合S2，以此類推。我們將R稱之為基于該n 個(gè)集合的一個(gè)Relation，Sj為R的第j個(gè)域(Domain)。

這個(gè)定義有點(diǎn)抽象，舉個(gè)例子：有這樣一個(gè)“relation”，它由以下集合組成：學(xué)號(hào)，姓名，性別，班級(jí)。每個(gè)集合都是一個(gè)給定的有限集合，比如學(xué)號(hào)的范圍定義為10000~99999，姓名也是個(gè)有限集合，性別就是男和女，班級(jí)也是個(gè)有限的集合。從這些有限的集合中各取一個(gè)值，組成一個(gè)元組“tuple”。理論上這些元組也是一個(gè)有限集合，稱之為“關(guān)系”，即“relation”。而我們更習(xí)慣稱之為“表”，即”table”。此外，這種建模思想能促進(jìn)重用，例如“性別”這個(gè)值域也可用在“教師”這個(gè)表里。這點(diǎn)在建立大型信息系統(tǒng)是極有價(jià)值的。

不能將MongoDB叫做關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)是因?yàn)樗婚_始的設(shè)計(jì)理念是“對(duì)象”，而不是“關(guān)系”。不管在工程上你怎么用它，它只能被喚做對(duì)象或者文檔型數(shù)據(jù)庫(kù)。關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)在誕生之時(shí)，主要解決的問題之一是消除訪問路徑依賴。當(dāng)你用MongoDB的時(shí)候，你可以根據(jù)一個(gè)對(duì)象的任意屬性去訪問相應(yīng)的對(duì)象實(shí)體。但如果兩個(gè)不同類型的對(duì)象存在某種關(guān)系(relationship) ，你想通過對(duì)象A的某個(gè)屬性訪問到對(duì)象B的某個(gè)屬性會(huì)比較困難。你必須在A中保存B的一些關(guān)聯(lián)信息，然后自己在應(yīng)用層面去實(shí)現(xiàn)類似SQL JOIN的關(guān)聯(lián)訪問。這就是說你的應(yīng)用程序可能存在只能通過A去訪問B的限制。也許在開始的時(shí)候，這樣的限制無所謂。

二、關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)概述

1、簡(jiǎn)介

關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)，是指采用了關(guān)系模型來組織數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)，其以行和列的形式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，以便于用戶理解，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)這一系列的行和列被稱為表，一組表組成了數(shù)據(jù)庫(kù)。用戶通過查詢來檢索數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)，而查詢是一個(gè)用于限定數(shù)據(jù)庫(kù)中某些區(qū)域的執(zhí)行代碼。關(guān)系模型可以簡(jiǎn)單理解為二維表格模型，而一個(gè)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)就是由二維表及其之間的關(guān)系組成的一個(gè)數(shù)據(jù)組織。

2、特點(diǎn)

存儲(chǔ)方式：傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)采用表格的儲(chǔ)存方式，數(shù)據(jù)以行和列的方式進(jìn)行存儲(chǔ)，要讀取和查詢都十分方便。存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)：關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)按照結(jié)構(gòu)化的方法存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，每個(gè)數(shù)據(jù)表都必須對(duì)各個(gè)字段定義好，再根據(jù)表的結(jié)構(gòu)存入數(shù)據(jù)，這樣做的好處就是由于數(shù)據(jù)的形式和內(nèi)容在存入數(shù)據(jù)之前就已經(jīng)定義好了，所以整個(gè)數(shù)據(jù)表的可靠性和穩(wěn)定性都比較高，但帶來的問題就是一旦存入數(shù)據(jù)后，如果需要修改數(shù)據(jù)表的結(jié)構(gòu)就會(huì)十分困難。存儲(chǔ)規(guī)范：關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)為了避免重復(fù)、規(guī)范化數(shù)據(jù)以及充分利用好存儲(chǔ)空間，把數(shù)據(jù)按照最小關(guān)系表的形式進(jìn)行存儲(chǔ)，這樣數(shù)據(jù)管理的就可以變得很清晰、一目了然，當(dāng)然這主要是一張數(shù)據(jù)表的情況。如果是多張表情況就不一樣了，由于數(shù)據(jù)涉及到多張數(shù)據(jù)表，數(shù)據(jù)表之間存在著復(fù)雜的關(guān)系，隨著數(shù)據(jù)表數(shù)量的增加，數(shù)據(jù)管理會(huì)越來越復(fù)雜。擴(kuò)展方式：由于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)表中，數(shù)據(jù)操作的瓶頸出現(xiàn)在多張數(shù)據(jù)表的操作中，而且數(shù)據(jù)表越多這個(gè)問題越嚴(yán)重，如果要緩解這個(gè)問題，只能提高處理能力，也就是選擇速度更快性能更高的計(jì)算機(jī)，這樣的方法雖然可以一定的拓展空間，但這樣的拓展空間一定有非常有限的，也就是關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)只具備縱向擴(kuò)展能力。查詢方式：關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)采用結(jié)構(gòu)化查詢語(yǔ)言（即SQL）來對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行查詢，SQL早已獲得了各個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)廠商的支持，成為數(shù)據(jù)庫(kù)行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，它能夠支持?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)的CRUD（增加，查詢，更新，刪除）操作，具有非常強(qiáng)大的功能，SQL可以采用類似索引的方法來加快查詢操作。規(guī)范化：在數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)開發(fā)過程中開發(fā)人員通常會(huì)面對(duì)同時(shí)需要對(duì)一個(gè)或者多個(gè)數(shù)據(jù)實(shí)體進(jìn)行操作，這樣在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)中，一個(gè)數(shù)據(jù)實(shí)體一般首先要分割成多個(gè)部分，然后再對(duì)分割的部分進(jìn)行規(guī)范化，規(guī)范化以后再分別存入到多張關(guān)系型數(shù)據(jù)表中，這是一個(gè)復(fù)雜的過程。事務(wù)性：關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)強(qiáng)調(diào)ACID規(guī)則（原子性（Atomicity）、一致性（Consistency）、隔離性（Isolation）、持久性（Durability）），可以滿足對(duì)事務(wù)性要求較高或者需要進(jìn)行復(fù)雜數(shù)據(jù)查詢的數(shù)據(jù)操作，而且可以充分滿足數(shù)據(jù)庫(kù)操作的高性能和操作穩(wěn)定性的要求。并且關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)十分強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)的強(qiáng)一致性，對(duì)于事務(wù)的操作有很好的支持。讀寫性能：關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)十分強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)的一致性，并為此降低讀寫性能付出了巨大的代價(jià)，雖然關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)的可靠性很不錯(cuò)，但一旦面對(duì)海量數(shù)據(jù)的處理的時(shí)候效率就會(huì)變得很差，特別是遇到高并發(fā)讀寫的時(shí)候性能就會(huì)下降的非常厲害。授權(quán)方式：關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)常見的有 Oracle，SQLServer，DB2，Mysql，除了Mysql大多數(shù)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)如果要使用都需要支付一筆價(jià)格高昂的費(fèi)用，即使是免費(fèi)的Mysql性能也受到了諸多的限制。

3、設(shè)計(jì)步驟

關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的過程可大體分為四個(gè)時(shí)期。

用戶需求分析時(shí)期，主要是了解和分析用戶對(duì)數(shù)據(jù)的功能需求和應(yīng)用需求，是整個(gè)設(shè)計(jì)過程的基礎(chǔ)，事關(guān)整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的成敗。數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)時(shí)期，主要是將用戶需求進(jìn)行綜合、歸納與抽象，形成一個(gè)獨(dú)立于具體DBMS的數(shù)據(jù)模型，可用實(shí)體—聯(lián)系模型來表示，然后將其轉(zhuǎn)換為已選好的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)RDBMS所支持的一組關(guān)系模式并為其選取一個(gè)適合應(yīng)用環(huán)境的物理結(jié)構(gòu)，包括存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和存取方法。數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)時(shí)期，包括數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)創(chuàng)建階段和應(yīng)用行為設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)階段，是根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)的物理模型創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)、創(chuàng)建表、創(chuàng)建索引、創(chuàng)建聚簇等。數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行與維護(hù)階時(shí)期，最后一個(gè)階段則是數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)經(jīng)過試運(yùn)行后即可投入正式運(yùn)行。

4、設(shè)計(jì)原則

在進(jìn)行關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)過程中，要遵循以下幾個(gè)原則，借此可以提高數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)效率、數(shù)據(jù)完整性和可擴(kuò)展性。

命名規(guī)范化：在概念模型設(shè)計(jì)中，對(duì)于出現(xiàn)的實(shí)體、屬性及相關(guān)表的結(jié)構(gòu)要統(tǒng)一。例如在數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)中，指定學(xué)生Sstudent，專指本科生，相關(guān)的屬性有：學(xué)號(hào)、姓名、性別、出生年月等，及每個(gè)屬性的類型、長(zhǎng)度、取值范圍等都要進(jìn)行確定，這樣就能保證在命名時(shí)不會(huì)出現(xiàn)同名異義或異名同義、屬性特征及結(jié)構(gòu)沖突等問題。數(shù)據(jù)的一致性和完整性：在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)中可以采用域完整性、實(shí)體完整性和參照完整性等約束條件來滿足其數(shù)據(jù)的一致性和完整性，用check、default、null、主鍵和外鍵約束來實(shí)現(xiàn)。數(shù)據(jù)冗余：數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)應(yīng)盡可能地減少冗余，這就意味著重復(fù)數(shù)據(jù)應(yīng)該減少到最少。例如：若一個(gè)部門職員的電話存儲(chǔ)在不同的表中，假設(shè)該職員的電話號(hào)碼發(fā)生變化時(shí)，冗余數(shù)據(jù)的存在就要求對(duì)多個(gè)表進(jìn)行更新操作，若某個(gè)表不幸被忽略了，那么就會(huì)造成數(shù)據(jù)不一致的情況。所以在數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)中一定要盡可能存在少地冗余。范式理論：在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)時(shí)，一般是通過設(shè)計(jì)滿足某一范式來獲得一個(gè)好的數(shù)據(jù)庫(kù)模式，通常認(rèn)為3NF在性能、擴(kuò)展性和數(shù)據(jù)完整性方面達(dá)到了較好的平衡，因此,一般數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)要求達(dá)到3NF，消除數(shù)據(jù)依賴中不合理的部分，最終實(shí)現(xiàn)使一個(gè)關(guān)系僅描述一個(gè)實(shí)體或者實(shí)體間一種聯(lián)系的目的。

三、MangoDB的特點(diǎn)

面向文檔存儲(chǔ)，基于JSON/BSON 可表示靈活的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)DDL能力，沒有強(qiáng)Schema約束，支持快速迭代高性能計(jì)算，提供基于內(nèi)存的快速數(shù)據(jù)查詢?nèi)菀讛U(kuò)展，利用數(shù)據(jù)分片可以支持海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)豐富的功能集，支持二級(jí)索引、強(qiáng)大的聚合管道功能，為開發(fā)者量身定做的功能，如數(shù)據(jù)自動(dòng)老化、固定集合等等跨平臺(tái)版本、支持多語(yǔ)言SDK

延伸閱讀1：什么是MongoDB

MongoDB 是一個(gè)跨平臺(tái)的，面向文檔的數(shù)據(jù)庫(kù)，是當(dāng)前 NoSQL 數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品中最熱門的一種。它介于關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)和非關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)之間，是非關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中功能最豐富，最像關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的產(chǎn)品。它支持的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)非常松散，是類似 JSON 的 BSON 格式，因此可以存儲(chǔ)比較復(fù)雜的數(shù)據(jù)類型。