起初有文件，后來有基于結(jié)構(gòu)化文件的導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫，然后出現(xiàn)了IMS和CODASYL。大概40年前，出現(xiàn)了首批關(guān)系數(shù)據(jù)庫。在20世紀(jì)八、九十年代的大部分時(shí)間，“數(shù)據(jù)庫”嚴(yán)格意義上指“關(guān)系數(shù)據(jù)庫”——SQL（標(biāo)準(zhǔn)查詢語言）占主導(dǎo)地位。
后來隨著面向?qū)ο缶幊陶Z言日益流行，一些人認(rèn)為，解決面向?qū)ο笳Z言和關(guān)系數(shù)據(jù)庫“阻抗不匹配”的辦法是在數(shù)據(jù)庫中映射對象。因此，我們最后迎來了“面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫”。對象數(shù)據(jù)庫方面有意思的地方是，在許多情況下，它們基本上是內(nèi)置對象映射器的普通數(shù)據(jù)庫。這種數(shù)據(jù)庫后來漸漸失寵，下一個(gè)真正的主流嘗試是2010年代的“NoSQL”。
01
攻擊SQL
NoSQL以同樣的方式攻擊關(guān)系數(shù)據(jù)庫和SQL。這回的主要問題是，互聯(lián)網(wǎng)顛覆了具有40年歷史關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（RDBMS）架構(gòu)的基本前提。這種數(shù)據(jù)庫旨在節(jié)省寶貴的磁盤空間，并可縱向擴(kuò)展。然而現(xiàn)在有太多的用戶和太多的任務(wù)，一臺(tái)胖服務(wù)器處理不了。NoSQL數(shù)據(jù)庫則宣稱，如果數(shù)據(jù)庫沒有連接（join），沒有標(biāo)準(zhǔn)查詢語言（因?yàn)閷?shí)現(xiàn)SQL需要花費(fèi)時(shí)間），也沒有數(shù)據(jù)完整性，那么就可以橫向擴(kuò)展以處理眾多用戶。這解決了縱向擴(kuò)展的問題，但也帶來了新問題。
與這些聯(lián)機(jī)交易處理系統(tǒng)（OLTP）并行開發(fā)的是另一種關(guān)系數(shù)據(jù)庫，名為聯(lián)機(jī)分析處理系統(tǒng)（OLAP）。這種數(shù)據(jù)庫支持關(guān)系結(jié)構(gòu)，但在執(zhí)行查詢時(shí)就知道它們將返回大量數(shù)據(jù)。上世紀(jì)八、九十年代的公司企業(yè)仍主要由批處理驅(qū)動(dòng)。此外，OLAP系統(tǒng)為開發(fā)和分析人員提供了將數(shù)據(jù)想象成n維數(shù)據(jù)集并加以存儲(chǔ)的能力。如果你設(shè)想二維數(shù)組和基于兩個(gè)索引的查詢，以便基本上與恒定時(shí)間一樣高效，但是隨后在此基礎(chǔ)上添加另一個(gè)維度，以便可以執(zhí)行實(shí)質(zhì)上是3個(gè)或更多因素（比如供應(yīng)、需求和競爭對手?jǐn)?shù)量）的查詢，你就可以更高效地分析和預(yù)測。然而，構(gòu)建這些元素是一項(xiàng)費(fèi)力又高度面向批處理的工作。
圖形數(shù)據(jù)庫幾乎與橫向擴(kuò)展型NoSQL同一時(shí)間面市。許多事物本身不是“關(guān)系型”，或者不是基于集合論和關(guān)系代數(shù)，而是基于父子關(guān)系或朋友的朋友關(guān)系。一個(gè)典例是模型中的產(chǎn)品系列-產(chǎn)品品牌-款型-部件。如果你想知道“我的筆記本電腦搭載什么主板？”，會(huì)發(fā)現(xiàn)制造商的采購來源很復(fù)雜，光有品牌或型號(hào)可能不夠。如果你想知道某產(chǎn)品系列中使用的所有主板，在經(jīng)典（非CTE即通用表表達(dá)式）SQL中，你必須遍歷表，并且分多個(gè)步驟進(jìn)行查詢。最初，大多數(shù)圖形數(shù)據(jù)庫根本就不分片。實(shí)際上，無需將數(shù)據(jù)實(shí)際存儲(chǔ)為圖形，就能完成許多類型的圖形分析。
02
兌現(xiàn)和未兌現(xiàn)的NoSQL承諾
NoSQL數(shù)據(jù)庫的擴(kuò)展性確實(shí)比Oracle數(shù)據(jù)庫、DB2或SQL Server（它們都基于40年前的一種設(shè)計(jì)）好得多。然而，每種NoSQL數(shù)據(jù)庫都存在新的限制：
鍵值存儲(chǔ) ·
沒有比db.get（鍵）更簡單的查詢了。然而，世界上許多數(shù)據(jù)和使用場景無法以這種方式來設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。此外，我們其實(shí)在談?wù)摼彺娌呗?。在任何?shù)據(jù)庫中，主鍵查詢速度很快。重要的只是內(nèi)存中的數(shù)據(jù)。在理想情況下，它們像哈希圖一樣擴(kuò)展。然而，如果要跑30趟數(shù)據(jù)庫才能將數(shù)據(jù)放回去或進(jìn)行任何類型的復(fù)雜查詢，這行不通。這些系統(tǒng)現(xiàn)在更常作為緩存實(shí)施在其他數(shù)據(jù)庫的前面。（例子：Redis。）
文檔數(shù)據(jù)庫 ·
這種數(shù)據(jù)庫之所以流行起來，是由于它們使用JSON，對象又易于序列化成JSON。這種數(shù)據(jù)庫的第一個(gè)版本沒有連接，將整個(gè)“實(shí)體”放到一個(gè)龐大的文檔中有其自身的缺點(diǎn)。沒有事務(wù)保證，你還會(huì)遇到數(shù)據(jù)完整性問題。今天，一些文檔數(shù)據(jù)庫支持一種不太可靠的事務(wù)，但它不是大多數(shù)人習(xí)慣的同一種保護(hù)級別。而且，即使對簡單查詢而言，這種數(shù)據(jù)庫在延遲方面常常速度很慢，盡管它們就吞吐量而言擴(kuò)展性更好。（例子：MongoDB和Amazon DocumentDB。）
列存儲(chǔ) ·
這種數(shù)據(jù)庫的查詢速度與鍵值存儲(chǔ)一樣快，它們可以存儲(chǔ)更復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。然而，如果執(zhí)行像跨3個(gè)表（RDBMS術(shù)語）或3個(gè)集合（MongoDB術(shù)語）連接這樣的操作，會(huì)讓人痛苦不堪。這種數(shù)據(jù)庫確實(shí)適合時(shí)間序列數(shù)據(jù)（請給我在下午1點(diǎn)至2點(diǎn)出現(xiàn)的所有事務(wù)）。
還有其他更深?yuàn)W的NoSQL數(shù)據(jù)庫。然而，所有這些數(shù)據(jù)庫的共同點(diǎn)是不支持通用數(shù)據(jù)庫慣用語，而且往往專注于“特殊用途”。一些流行的NoSQL數(shù)據(jù)庫（比如MongoDB）編寫了出色的數(shù)據(jù)庫前端和生態(tài)系統(tǒng)工具，因而開發(fā)人員很容易采用它們，但存儲(chǔ)引擎存在嚴(yán)重的限制，更不用說彈性和可擴(kuò)展性方面的限制了。
03
數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)仍然很重要
關(guān)系數(shù)據(jù)庫占主導(dǎo)地位的原因之一是，它們有一個(gè)通用的工具生態(tài)系統(tǒng)。首先有SQL。雖然數(shù)據(jù)庫方言可能不一樣——如果你是開發(fā)或分析人員，想從SQL Server 6.5升級到Oracle 7，可能不得不修復(fù)查詢，并使用“(+)”用于外部連接，但是簡單的切實(shí)可行，復(fù)雜的很容易轉(zhuǎn)換。
其次，你有ODBC以及后來的JDBC等。幾乎任何可以連接到一個(gè)RDBMS的工具（除非為了管理該RDBMS而專門設(shè)計(jì)）都可以連接到其他任何RDBMS。有許多人每天連接到RDBMS，并將數(shù)據(jù)倒入到Excel以便分析。我不是指Tableau或其他數(shù)百種工具，而是指“鼻祖”Excel。
NoSQL擯棄了標(biāo)準(zhǔn)。MongoDB不使用SQL作為主要語言。MongoDB的勁敵Couchbase尋找一種查詢語言來取代基于Java的mapreduce框架時(shí)，更是創(chuàng)建了一套自己的SQL方言。
標(biāo)準(zhǔn)很重要，無論是為了支持工具生態(tài)系統(tǒng)，還是由于許多查詢數(shù)據(jù)庫的人不是開發(fā)人員——他們都知道SQL。
04
GraphQL和狀態(tài)管理的興起
你知道誰總是翹著兩個(gè)大拇指想搭車，就想讓他的應(yīng)用進(jìn)入到數(shù)據(jù)庫里，但卻不關(guān)心如何實(shí)現(xiàn)嗎？事實(shí)證明，整整一代的開發(fā)人員都想這么做。而GraphQL（與圖形數(shù)據(jù)庫無關(guān)）可將對象圖形存儲(chǔ)在底層數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)中。這樣一來，開發(fā)人員就不必?fù)?dān)心這個(gè)問題了。
這方面的早期嘗試是對象關(guān)系映射（ORM）工具，比如Hibernate。它們拿來一個(gè)對象后，基于對象到表的映射設(shè)置，基本上將對象變成了SQL。這種工具的許多前幾代產(chǎn)品很難配置。此外，我們面臨學(xué)習(xí)過程。
大多數(shù)GraphQL實(shí)現(xiàn)方法與Sequelize或TypeORM之類的對象關(guān)系映射工具兼容。結(jié)構(gòu)良好的GraphQL實(shí)現(xiàn)方法和API不會(huì)在你的全部代碼中泄露狀態(tài)管理問題，而是在對象圖形發(fā)生變化時(shí)寫入并返回相關(guān)數(shù)據(jù)。誰會(huì)在應(yīng)用層面真正關(guān)心數(shù)據(jù)是如何存儲(chǔ)的？
面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫和NoSQL數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)之一是，應(yīng)用開發(fā)人員要意識(shí)到數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫中如何存儲(chǔ)方面的復(fù)雜情況。當(dāng)然，這對于開發(fā)人員來說很難用較新穎的技術(shù)來駕馭，但現(xiàn)在不再困難了，因?yàn)镚raphQL完全消除了這個(gè)問題。
05
NewSQL或分布式SQL閃亮登場
谷歌遇到了數(shù)據(jù)庫問題，寫了一篇論文，然后編寫了一種名為“Spanner”的實(shí)現(xiàn)方法，描述了全局分布式關(guān)系數(shù)據(jù)庫如何行得通。Spanner引發(fā)關(guān)系數(shù)據(jù)庫技術(shù)領(lǐng)域迎來了新一波創(chuàng)新。你實(shí)際上可以有一個(gè)關(guān)系數(shù)據(jù)庫，不僅讓它能擴(kuò)展，還能在需要時(shí)進(jìn)行全球范圍擴(kuò)展。我們所談?wù)摰氖乾F(xiàn)代意義上的大規(guī)模，而不是經(jīng)常令人失望且日趨復(fù)雜的RAC/Streams/GoldenGate方法。
所以，關(guān)系系統(tǒng)中“存儲(chǔ)對象”的前提是錯(cuò)誤的。如果關(guān)系數(shù)據(jù)庫的主要問題是后端而不是前端，將會(huì)怎么樣？這就是所謂的“NewSQL”或名稱更恰當(dāng)?shù)?ldquo;分布式SQL”數(shù)據(jù)庫背后的想法。其想法就是將NoSQL存儲(chǔ)知識(shí)和谷歌的Spanner概念與一種成熟的開源RDBMS前端（比如PostgreSQL或MySQL/MariaDB）結(jié)合起來。
這意味著什么？這意味著魚和熊掌可以兼得。這意味著你可以有多個(gè)節(jié)點(diǎn)，并橫向擴(kuò)展——包括跨云可用區(qū)擴(kuò)展。這意味著你可以有多個(gè)數(shù)據(jù)中心或云地理區(qū)域——僅用一個(gè)數(shù)據(jù)庫。這意味著作為用戶，你可以擁有真正的可靠性和永遠(yuǎn)不會(huì)崩潰的數(shù)據(jù)庫集群。
與此同時(shí)，整個(gè)SQL生態(tài)系統(tǒng)仍有用！你無需重新構(gòu)建整個(gè)IT基礎(chǔ)架構(gòu)就能做到這點(diǎn)。雖然你可能不敢“丟棄并更換”傳統(tǒng)的RDBMS，但大多數(shù)企業(yè)并不打算使用更多的Oracle。最棒的是，你仍可以使用在云端和全球各地的SQL及所有工具。
作者：本文作者Andrew C. Oliver是開源分布式SQL數(shù)據(jù)庫技術(shù)提供商Yugabyte的產(chǎn)品營銷高級主管。
編譯：沈建苗
原文網(wǎng)址：https://www.infoworld.com/article/3564543/beyond-nosql-the-case-for-distributed-sql.html
