Документно-ориентированная база данных - Document-oriented database - Wikipedia

Эта статья о типе программного обеспечения. Информацию о развернутых приложениях программного типа см. Полнотекстовая база данных.

А документно-ориентированная база данных, или же хранилище документов, это компьютерная программа и система хранения данных, предназначенная для хранения, извлечения и управления документально-ориентированной информацией, также известной как полуструктурированные данные.^[1]

Документно-ориентированные базы данных - одна из основных категорий NoSQL базы данных, и популярность термина "документно-ориентированная база данных" выросла^[2] с использованием самого термина NoSQL. Базы данных XML являются подклассом документно-ориентированных баз данных, оптимизированных для работы с XML документы. Графические базы данных похожи, но добавьте еще один слой, отношение, что позволяет им связывать документы для быстрого просмотра.

Документно-ориентированные базы данных по своей сути являются подклассом хранилище ключей и значений, еще одна концепция базы данных NoSQL. Разница заключается в способе обработки данных; в хранилище "ключ-значение" данные считаются непрозрачными для базы данных, тогда как ориентированная на документы система полагается на внутреннюю структуру в документ чтобы извлечь метаданные который ядро ​​базы данных использует для дальнейшей оптимизации. Хотя разница часто незначительна из-за инструментов в системах,^[а] концептуально хранилище документов разработано, чтобы предложить более богатый опыт работы с современными методами программирования.

Базы данных документов^[b] сильно контрастируют с традиционными реляционная база данных (РБД). Реляционные базы данных обычно хранят данные в отдельных столы которые определены программистом, и один объект может быть распределен по нескольким таблицам. Базы данных документов хранят всю информацию для данного объекта в единственном экземпляре в базе данных, и каждый хранимый объект может отличаться от любого другого. Это устраняет необходимость в объектно-реляционное отображение при загрузке данных в базу данных.

Документы

Центральным понятием документально-ориентированной базы данных является понятие документ. Хотя каждая реализация базы данных, ориентированной на документы, отличается деталями этого определения, в целом все они предполагают, что документы инкапсулируют и кодируют данные (или информацию) в некотором стандартном формате или кодировке. Используемые кодировки включают XML, YAML, JSON, а также двоичные формы, такие как BSON.

Документы в хранилище документов примерно эквивалентны программной концепции объекта. От них не требуется придерживаться стандартной схемы, и при этом они не будут иметь одинаковые разделы, слоты, части или ключи. Как правило, программы, использующие объекты, имеют много разных типов объектов, и эти объекты часто имеют много необязательных полей. Каждый объект, даже принадлежащий к одному классу, может выглядеть по-разному. Хранилища документов похожи в том, что они позволяют хранить разные типы документов в одном хранилище, допускают, чтобы поля в них были необязательными, и часто позволяют их кодировать с использованием разных систем кодирования. Например, это документ, закодированный в JSON:

{    "Имя": "Боб",     "Адрес": "Дубовая 5 ул.",     "Хобби": "парусный спорт"}

Второй документ может быть закодирован в XML как:

  <contact>    <firstname>Боб</firstname>    <lastname>Смит</lastname>    <телефон type ="Клетка">[phone]</phone>    <телефон type ="Работа">[phone]</phone>    <address>      <type>Главная</type>      <street1>123 Back St.</street1>      <city>Мальчики</city>      <state>AR</state>      <zip>32225</zip>      <country>НАС</country>    </address>  </contact>

Эти два документа имеют общие структурные элементы друг с другом, но каждый также имеет уникальные элементы. Структура, текст и другие данные внутри документа обычно называются документами. содержание и на него можно ссылаться с помощью методов поиска или редактирования (см. ниже). В отличие от реляционной базы данных, где каждая запись содержит одни и те же поля, а неиспользуемые поля остаются пустыми; в приведенном выше примере нет пустых «полей» ни в одном документе (записи). Этот подход позволяет добавлять новую информацию в некоторые записи, не требуя, чтобы все остальные записи в базе данных имели одинаковую структуру.

Базы данных документов обычно предусматривают дополнительные метаданные быть связанным с содержимым документа и храниться вместе с ним. Эти метаданные могут быть связаны со средствами, которые хранилище данных предоставляет для организации документов, обеспечения безопасности или других особенностей реализации.

CRUD операции

Основные операции, которые документно-ориентированная база данных поддерживает для документов, аналогичны другим базам данных, и, хотя терминология не полностью стандартизирована, большинство практиков распознают их как CRUD:

• Создание (или вставка)
• Извлечение (или запрос, поиск, чтение или поиск)
• Обновить (или отредактировать)
• Удаление (или удаление)

Ключи

Документы адресуются в базе данных через уникальный ключ который представляет этот документ. Этот ключ - простой идентификатор (или ID), обычно нить, а URI, или дорожка. Ключ можно использовать для извлечения документа из базы данных. Обычно база данных сохраняет индекс на ключе для ускорения поиска документа, а в некоторых случаях ключ требуется для создания или вставки документа в базу данных.

поиск

Другой определяющей характеристикой документно-ориентированной базы данных является то, что помимо простого поиска по ключу к документу, который может использоваться для извлечения документа, база данных предлагает API или язык запросов, который позволяет пользователю извлекать документы на основе содержимого (или метаданные). Например, вам может потребоваться запрос, который извлекает все документы с определенным полем, для которого задано определенное значение. Набор доступных API запросов или функций языка запросов, а также ожидаемая производительность запросов значительно различаются от одной реализации к другой. Аналогичным образом, конкретный набор доступных параметров индексации и конфигурации сильно зависит от реализации.

Именно здесь хранилище документов больше всего отличается от хранилища "ключ-значение". Теоретически значения в хранилище ключей и значений непрозрачны для хранилища, они по сути являются черными ящиками. Они могут предлагать поисковые системы, аналогичные тем, что используются в хранилище документов, но могут иметь меньшее понимание организации контента. Хранилища документов используют метаданные в документе для классификации содержимого, позволяя им, например, понимать, что одна серия цифр - это номер телефона, а другая - почтовый индекс. Это позволяет им выполнять поиск по этим типам данных, например, по всем телефонным номерам, содержащим 555, при этом почтовый индекс 55555 игнорируется.

Редактирование

Базы данных документов обычно предоставляют некоторый механизм для обновления или редактирования содержимого (или других метаданных) документа, позволяя заменять весь документ или отдельные структурные части документа.

Организация

Реализации базы данных документов предлагают множество способов организации документов, включая понятия

• Коллекции: группы документов, в которых в зависимости от реализации документ может быть принудительно размещен внутри одной коллекции или может быть разрешен для существования в нескольких коллекциях.
• Теги и невидимые метаданные: дополнительные данные вне содержимого документа
• Иерархии каталогов: группы документов, организованные в древовидную структуру, обычно на основе пути или URI.

Иногда эти организационные понятия различаются по степени логического и физического представления (например, на диске или в памяти).

Связь с другими базами данных

Связь с хранилищами ключей и значений

Документно-ориентированная база данных - это специализированная хранилище ключей и значений, которая сама по себе является еще одной категорией баз данных NoSQL. В простом хранилище "ключ-значение" содержимое документа непрозрачно. Документно-ориентированная база данных предоставляет API или язык запросов / обновлений, который предоставляет возможность запроса или обновления на основе внутренней структуры в документ. Это различие может быть незначительным для пользователей, которым не нужны более расширенные API запросов, извлечения или редактирования, которые обычно предоставляются базами данных документов. Современные хранилища ключей и значений часто включают функции для работы с метаданными, стирающие границы между хранилищами документов.

Отношение к поисковым системам

Некоторые поисковые системы (также известные как поиск информации ) такие системы, как Elasticsearch обеспечивают достаточное количество основных операций с документами, чтобы соответствовать определению документно-ориентированной базы данных.

Связь с реляционными базами данных

В реляционной базе данных данные сначала подразделяются на несколько предопределенных типов, и столы созданы для хранения отдельных записей, или записикаждого типа. Таблицы определяют данные в каждой записи поля, что означает, что все записи в таблице имеют одинаковую общую форму. Администратор также определяет отношения между таблицами и выбирает определенные поля, которые, по их мнению, будут наиболее часто использоваться для поиска, и определяет индексы на них. Ключевой концепцией реляционного дизайна является то, что любые данные, которые могут повторяться, обычно помещаются в отдельную таблицу, и если эти экземпляры связаны друг с другом, выбирается столбец, чтобы сгруппировать их вместе, иностранный ключ. Этот дизайн известен как нормализация базы данных.^[3]

Например, приложение адресной книги обычно должно хранить имя контакта, необязательное изображение, один или несколько номеров телефонов, один или несколько почтовых адресов и один или несколько адресов электронной почты. В канонической реляционной базе данных таблицы будут созданы для каждой из этих строк с предопределенными полями для каждого бита данных: таблица CONTACT может включать столбцы FIRST_NAME, LAST_NAME и IMAGE, а таблица PHONE_NUMBER может включать COUNTRY_CODE, AREA_CODE, PHONE_NUMBER и TYPE ( дом, работа и т. д.). Таблица PHONE_NUMBER также содержит столбец внешнего ключа «CONTACT_ID», в котором хранится уникальный идентификационный номер, присвоенный контакту при его создании. Чтобы воссоздать исходный контакт, ядро ​​базы данных использует внешние ключи для поиска связанных элементов в группе таблиц и восстановления исходных данных.

Напротив, в базе данных, ориентированной на документы, может не быть внутренней структуры, которая отображается непосредственно на концепцию таблицы, а поля и отношения обычно не существуют как предопределенные концепции. Вместо этого все данные для объекта помещаются в один документ и хранятся в базе данных как одна запись. В примере с адресной книгой документ будет содержать имя контакта, изображение и любую контактную информацию в одной записи. Доступ к этой записи осуществляется через ее ключ, который позволяет базе данных извлекать и возвращать документ в приложение. Никакой дополнительной работы для получения связанных данных не требуется; все это возвращается в одном объекте.

Ключевое различие между документно-ориентированной и реляционной моделями заключается в том, что форматы данных не определены заранее в случае документа. В большинстве случаев любой документ можно сохранить в любой базе данных, и эти документы могут измениться по типу и форме в любое время. Если кто-то хочет добавить COUNTRY_FLAG в CONTACT, это поле можно добавлять в новые документы по мере их вставки, это не повлияет на базу данных или уже сохраненные документы. Чтобы облегчить поиск информации из базы данных, системы, ориентированные на документы, обычно позволяют администратору предоставлять подсказки в базу данных для поиска определенных типов информации. Они работают аналогично индексам в реляционном случае. Большинство из них также предлагают возможность добавлять дополнительные метаданные вне содержимого самого документа, например, отмечать записи как часть адресной книги, что позволяет программисту извлекать связанные типы информации, такие как «все записи адресной книги» . Это обеспечивает функциональность, аналогичную таблице, но отделяет концепцию (категории данных) от ее физической реализации (таблиц).

В классической нормализованной реляционной модели объекты в базе данных представлены в виде отдельных строк данных без какой-либо внутренней структуры, кроме той, которая им дана при их извлечении. Это приводит к проблемам при попытке перевести объекты программирования в связанные с ними строки базы данных и из них, проблема известна как объектно-относительное несоответствие импеданса.^[4] Документ хранит более внимательно или, в некоторых случаях, напрямую отображает программные объекты в магазине. Они часто продаются с использованием термина NoSQL.

Реализации

Главная категория: Документно-ориентированные базы данных

имя	Издатель	Лицензия	Поддерживаемые языки	Заметки	RESTful API
АллегроГраф	Franz, Inc.	Проприетарный	Ява, Python, Common Lisp, Рубин, Scala, .СЕТЬ, Perl	Платформа базы данных поддерживает хранилище документов и модели данных графов в единой базе данных. Поддерживает JSON, JSON-LD, RDF, полнотекстовый поиск, КИСЛОТА, двухфазная фиксация, Репликация с несколькими мастерами, Пролог и SPARQL.	да[5]
ArangoDB	ArangoDB	Лицензия Apache	C, .СЕТЬ, Ява, Python, Node.js, PHP, Scala, Идти, Рубин, Эликсир	Система базы данных поддерживает хранилище документов, а также модели данных «ключ-значение» и графы с одним ядром базы данных и унифицированным языком запросов AQL (ArangoDB Query Language).	да[6]
BaseX	Команда BaseX	Лицензия BSD	Ява, XQuery	Поддержка XML, JSON и бинарных форматов; архитектура на основе клиент / сервер; одновременный структурный и полнотекстовый поиск и обновления.	да
Caché	InterSystems Корпорация	Проприетарный	Ява, C #, Node.js	Обычно используется в приложениях для здравоохранения, бизнеса и правительства.	да
Cloudant	Cloudant, Inc.	Проприетарный	Erlang, Ява, Scala, и C	Служба распределенной базы данных на основе BigCouch, компания Открытый исходный код вилка Apache -поддержанный CouchDB проект. Использует модель JSON.	да
База данных Clusterpoint	Clusterpoint Ltd.	Проприетарный с бесплатной загрузкой	JavaScript, SQL, PHP, .СЕТЬ, Ява, Python, Node.js, C, C ++,	Распределенная документно-ориентированная платформа баз данных XML / JSON с КИСЛОТА -соответствующий сделки; высокая доступность репликация данных и шардинг; встроенный полнотекстовый поиск двигатель с актуальность рейтинг; JS / SQL язык запросов; ГИС; Доступен с оплатой по факту использования база данных как услуга или как бесплатное программное обеспечение для локальной загрузки.	да
Сервер Couchbase	Couchbase, Inc.	Лицензия Apache	C, .СЕТЬ, Ява, Python, Node.js, PHP, SQL, Идти, Spring Framework, LINQ	Распределенная база данных документов NoSQL, модель JSON и язык запросов на основе SQL.	да[7]
CouchDB	Фонд программного обеспечения Apache	Лицензия Apache	Любой язык, который может делать HTTP-запросы	JSON через REST / HTTP с Управление параллелизмом с несколькими версиями и ограниченный КИСЛОТА характеристики. Использует карта и уменьшать для просмотров и запросов.[8]	да[9]
CrateIO	CRATE Technology GmbH	Лицензия Apache	Ява	Используйте знакомый синтаксис SQL для распределенных запросов в реальном времени в кластере. На основе экосистемы Lucene / Elasticsearch со встроенной поддержкой двоичных объектов (BLOB).	да[10]
Cosmos DB	Microsoft	Проприетарный	.СЕТЬ, Ява, Python, Node.js, JavaScript, SQL	Предложение «Платформа как услуга», часть Microsoft Azure Платформа. Основывается на более ранней версии Azure DocumentDB и расширяет ее.	да
DocumentDB	Веб-сервисы Amazon	Собственный онлайн-сервис	разные, ОСТАЛЬНЫЕ	полностью управляемая служба базы данных, совместимая с MongoDB v3.6	да
Elasticsearch	Шей Бэнон	Лицензия Apache	Ява	JSON, Поисковый движок.	да
существовать	существовать	LGPL	XQuery, Ява	XML поверх REST / HTTP, WebDAV, полнотекстовый поиск Lucene, поддержка двоичных данных, проверка, управление версиями, кластеризация, триггеры, перезапись URL, коллекции, ACLS, обновление XQuery	да[11]
Informix	IBM	Собственные, с бесплатными версиями[12]	Различный (совместим с MongoDB API)	СУБД с JSON, репликацией, сегментированием и соответствием ACID.	да
Зайчик	Фонд Apache	Лицензия Apache	Ява	Репозиторий содержимого Java выполнение	?
Примечания к HCL (HCL Domino )	HCL	Проприетарный	LotusScript, Ява, Язык формул заметок	MultiValue	да
MarkLogic	MarkLogic Corporation	Бесплатная лицензия разработчика или коммерческая[13]	Ява, JavaScript, Node.js, XQuery, SPARQL, XSLT, C ++	Распределенная документно-ориентированная база данных для JSON, XML и RDF троек. Встроенный полнотекстовый поиск, КИСЛОТА транзакции, высокая доступность и аварийное восстановление, сертифицированная безопасность.	да
MongoDB	MongoDB, Inc	Публичная лицензия на стороне сервера для СУБД, Лицензия Apache 2 для клиентских драйверов[14]	C, C ++, C #, Ява, Perl, PHP, Python, Идти, Node.js, Рубин, Ржавчина,[15] Scala[16]	База данных документов с репликацией и сегментированием, BSON магазин (двоичный формат JSON ).	да[17][18]
МАМПЫ База данных	?	Проприетарный и Афферо GPL[19]	МАМПЫ	Обычно используется в приложениях для здоровья.	?
ObjectDatabase ++	Ekky Software	Проприетарный	C ++, C #, TScript	Двоичные структуры классов Native C ++	?
OpenLink Virtuoso	Программное обеспечение OpenLink	GPLv2 [1] и проприетарный	C ++, C #, Ява, SPARQL	Промежуточное ПО и ядро базы данных гибридный	да
OrientDB	Orient Technologies	Лицензия Apache	Ява	JSON через HTTP, поддержка SQL, КИСЛОТА сделки	да
База данных Oracle NoSQL	Oracle Corp.	Apache и проприетарный	C, C #, Java, Python, node.js, Go	Ничего не разделяемая, горизонтально масштабируемая база данных с поддержкой JSON без схемы, таблиц с фиксированной схемой и пар ключ / значение. Также поддерживает транзакции ACID.	да
PostgreSQL	PostgreSQL	Бесплатная лицензия PostgreSQL[20]	C	HStore, магазин JSON (9.2+), функция JSON (9.3+), HStore2 (9.4+), JSONB (9.4+)	Нет
Qizx	Qualcomm	Проприетарный	ОСТАЛЬНЫЕ, Ява, XQuery, XSLT, C, C ++, Python	Распределенный документ-ориентированный База данных XML со встроенным полнотекстовый поиск; Поддержка для JSON, текст и двоичные файлы.	да
ReJSON[21]	Redis Labs	Лицензия на доступный исходный код Redis	Node.js, Ява, Python, Идти и все Redis клиентов.[22]	Собственный тип данных в памяти, упакованный как модуль Redis.	?
RethinkDB	?	Лицензия Apache[23]	C ++, Python, JavaScript, Рубин, Ява	Распределенный документ-ориентированный JSON база данных с репликацией и шардингом.	Нет
SAP HANA	SAP	Проприетарный	SQL -подобный язык	КИСЛОТА транзакция поддерживается, JSON только	да
Седна	sedna.org	Лицензия Apache	C ++, XQuery	База данных XML	Нет
SimpleDB	Веб-сервисы Amazon	Собственный онлайн-сервис	Erlang		?
Solr	Apache	Лицензия Apache	Ява	Поисковый движок	да
TokuMX	Токутек	Стандартная общественная лицензия GNU Affero	C ++, C #, Идти	MongoDB с Индексирование фрактального дерева	?

Реализации базы данных XML

Дальнейшая информация: База данных XML

Большинство баз данных XML являются базами данных, ориентированными на документы.

Смотрите также

• Теория баз данных
• Иерархия данных
• Анализ данных
• Полнотекстовый поиск
• База данных в памяти
• Протокол доступа к Интернет-сообщениям (IMAP)
• Машиносчитываемые документы
• Многомодельная база данных
• NoSQL
• База данных объектов
• Онлайн база данных
• База данных в реальном времени
• Реляционная база данных

Заметки

1. До такой степени, что в работе системы, ориентированные на документы и системы "ключ-значение", можно часто менять местами.
2. И хранилища "ключ-значение" в целом.

Рекомендации

1. Дрейк, Марк (9 августа 2019 г.). «Сравнение систем и моделей управления базами данных NoSQL». DigitalOcean. Архивировано из оригинал 13 августа 2019 г.. Получено 23 августа 2019. Документно-ориентированные базы данных или хранилища документов - это базы данных NoSQL, которые хранят данные в форме документов. Хранилища документов - это тип хранилища "ключ-значение": каждый документ имеет уникальный идентификатор - свой ключ, а сам документ служит значением.
2. «Рейтинг DB-Engines по категории модели базы данных».
3. «Описание основ нормализации базы данных». Microsoft.
4. Вамблер, Скотт. "Объектно-реляционное несоответствие импеданса". Гибкие данные.
5. «Протокол HTTP для AllegroGraph».
6. «Многомодельная высокодоступная база данных NoSQL». ArangoDB.
7. Документация В архиве 2012-08-20 на Wayback Machine. Диван. Проверено 18 сентября 2013.
8. "Apache CouchDB". Apache Couchdb. Архивировано из оригинал 20 октября 2011 г.
9. "HTTP_Document_API - Couchdb Wiki". Архивировано из оригинал на 2013-03-01. Получено 2011-10-14.
10. «Создать контейнер конечной точки HTTP HTTP (заархивированная копия)». Архивировано из оригинал на 2015-06-22. Получено 2015-06-22.
11. eXist-db База данных XML с открытым исходным кодом. Exist-db.org. Проверено 18 сентября 2013.
12. «Сравните редакции Informix версии 12». 22 июля 2016 г.
13. «Лицензирование MarkLogic». Архивировано из оригинал на 2012-01-12. Получено 2011-12-28.
14. «Лицензирование MongoDB».
15. "Новый драйвер MongoDB Rust". MongoDB. Получено 2018-02-01.
16. «Справочник по драйверам, поддерживаемым сообществом».
17. «Интерфейс HTTP - экосистема MongoDB». Документы MongoDB.
18. «GitHub - mongodb / docs-экосистема: документация по экосистеме MongoDB». 27 июня 2019 г. - через GitHub.
19. "GT.M Высокопроизводительный механизм базы данных TP".
20. «PostgreSQL: Лицензия». PostgreSQL.
21. Хуанг, Пэнчэн; Ван, Цзуофей (28.02.2018). Поваренная книга Redis 4.x: более 80 тщательно подобранных рецептов для эффективной разработки и администрирования Redis. С. 316–318. ISBN  9781783988174.
22. «RedisJSON - тип данных JSON для Redis». oss.redislabs.com. Получено 18 июля 2019.
23. «Передача авторских прав The Linux Foundation, перелицензирование RethinkDB под ASLv2». github.com. Получено 27 января 2020.

дальнейшее чтение

• Ассаф Аркин. (2007, 20 сентября). Согласованность чтения: немые базы данных, интеллектуальные службы.

внешняя ссылка

• DB-Engines Рейтинг складов документов по популярности, обновляется ежемесячно