Actividad 1.7: NoSQL

2014

Ulises Luque Paez

Rafael Navarro Prieto

Elisa Navarro Zuara

Bases de datos NoSQL

IES Gran Capitán – Córdoba 1ºDAW 2014/2015

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Índice

Índice ................................................................................................................................................................. 2

Historia .............................................................................................................................................................. 3

¿Qué es NoSQL? ................................................................................................................................................ 3

Características ................................................................................................................................................... 4

Ventajas ............................................................................................................................................................. 4

Desventajas ....................................................................................................................................................... 4

Tipos de datos y funciones ................................................................................................................................ 5

NoSQL vs SQL ..................................................................................................................................................... 6

Practica .............................................................................................................................................................. 7

Bibliografía ......................................................................................................................................................... 9


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Historia

Con las principales compañías de Internet, crecieron los sistemas de datos NoSQL. Compañías como Google, Amazon, Twitter o Facebook debían enfrentarse a nuevos desafíos más complejos con el tratamiento surgiendo problemas con el tradicional sistema RDBMS. Estas compañías se dieron cuenta de que el rendimiento y sus propiedades de tiempo real eran más importantes que la coherencia en las bases de datos relacionales tradicionales, que dedicaban una gran cantidad de tiempo de proceso. Surge así la necesidad de un cambio con respecto a las Bases de datos tradicionales.

El término NoSQL fue acuñado por Carlo Strozzi quien lo usó por primera vez en 1998 para referirse a su base de datos. Se trataba de una base de datos open-source, ligera, que aunque no ofrecía un interface SQL, sí seguía el modelo relacional. Un empleado de Rackspace, Eric Evans, volvió a introducir el término NoSQL cuando Johan Oskarsson de Last.fm organizó un evento para discutir bases de datos distribuidas de código abierto. El nombre intentaba recoger el número creciente de bases de datos no relacionales y distribuidos que no garantizaban ACID, atributo clave en las RDBMS clásicas.

¿Qué es NoSQL?

NoSQL hace referencia a una extensa clase de sistemas de gestión de bases de datos, diferentes al modelo clásico del sistema de gestión de bases de datos relacionales (RDBMS) en distintos aspectos, entre los que cabe destacar que no usan SQL como el principal lenguaje de consultas. Los datos almacenados no requieren estructuras fijas como tablas, no suelen soportan operaciones JOIN, ni garantizan completamente ACID (atomicidad, consistencia, aislamiento y durabilidad), y habitualmente escalan horizontalmente.

Generalmente, los investigadores académicos se refieren a NoSQl como un tipo almacenamiento estructurado. Este término también es utilizado en las bases de datos relacionales clásicas. Frecuentemente, las bases de datos basadas en NoSQL se clasifican según la forma en la que almacena los datos, y contienen categorías como clave-valor, las implementaciones de BigTable, bases de datos documentales, y Bases de datos orientadas a grafos.

Las bases de datos NoSQL normalmente están altamente preparadas para realizar operaciones como recuperar y agregar, y a menudo no ofrecen mucho más que la funcionalidad de almacenar los registros. La pérdida de flexibilidad en tiempo de ejecución, comparado con los sistemas SQL clásicos, se ve compensada por ganancias significativas en escalabilidad y rendimiento cuando se trata con ciertos modelos de datos con una gran cantidad de información con la que trabajar.


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Características

Consistencia: No utilizan ningún método concreto para verificar la consistencia de

los datos, a diferencia de los métodos de bases de datos relacionales que había una

comunicación interna entre los nodos que contenían la información que eran sensi-

bles a los cambios, es decir, cualquier cambio hacia que los nodos se comunicaran

entre si y se actualizarán para no perder la consistencia de la información.

Las bases de datos NoSQL son ACID, esto significa que una transacción cumple lo

siguiente:

o Atomicidad: es la propiedad que asegura que la operación se ha realizado o

no, y por lo tanto ante un fallo del sistema no puede quedar a medias.

o Consistencia: es la propiedad que asegura que sólo se empieza aquello que

se puede acabar. Por lo tanto se ejecutan aquellas operaciones que no van a

romper la reglas y directrices de integridad de la base de datos.

o Aislamiento: es la propiedad que asegura que una operación no puede afec-

tar a otras. Esto asegura que la realización de dos transacciones sobre la

misma información sean independientes y no generen ningún tipo de error.

o Durabilidad: es la propiedad que asegura que una vez realizada la operación,

ésta persistirá y no se podrá deshacer aunque falle el sistema.

Estructura distribuida: Generalmente se distribuyen los datos mediante mecanis-

mos de tablas de hash (tablas que contienes claves con valores) distribuidas como

las redes P2P.

Escalabilidad Horizontal: Permite la implementación de elementos de la base de

datos a nivel horizontal permitiendo compartir una carga conjunta entre todos los

elementos que forman la base de datos, de forma que, si un servidor cae en mitad

de un proceso los demás adquieren la carga de este servidor caído hasta su reincor-

poración en la red(auto-sharding).

Tolerancia a fallos (debido a la estructura ACID), redundancia y sin cuellos de bo-

tella.

Ventajas

1. Manipulación de gran cantidad de datos

2. No presenta cuellos de botella

3. No requieres una base de hardware muy costosa

Desventajas

1. No están lo suficientemente útil para algunas empresas

2. Problemas de compatibilidad

3. La falta de experiencia


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Tipos de datos y funciones

La mayoría de las bases de datos NoSQL contienen los cuatro tipos de datos siguientes

Bases de datos documentales

o Permiten asociar una clave con un documento. Los documentos pueden con-

tener una gran variedad de objetos.

o Formato utilizado es JSON pero también puede ser XML

o El servidor entiende los datos y puede operar con ellos.

o Permite consultas avanzadas e incluso establecer relaciones entre ellas.

o Ejemplos: mongodb, BigTable,etc.

Key-value stores

o bases de datos simples que almacenan información en forma de atributos (te-

clas) y valores. En algunos casos, los valores pueden tener tipos como ca-

dena y número entero.

o Eficiencia en la lectura y escritura.

o No permite un modelo de datos, todo lo guardado lo guarda de forma binaria.

o No importa el contenido sino la clave y el valor asociado a ella.

o API simple: Put, Get y Delete.

o No permite consultas complejas, solo busca por la clave

Graph

o Almacenan los datos en forma de grafo.

o Importancia no solo en los datos sino en la relación entre ellos.

o Las relaciones pueden tener atributos y da la posibilidad de realizar consultas

directas a las relaciones, olvidándonos de los nodos.

o Permite la utilización de algoritmos estadísticos que facilita la tarea en algunos

campos, Ejemplo: redes sociales.

o Ejemplos: Neo4, Hyperbase, etc.

Wide-column stores

o Están hechas para el manejo de grandes cantidades de datos en forma de

columnas.

o Parecidos similares a las Key-value store.

o Perdida de eficiencia en modo escritura.


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NoSQL vs SQL

Como todo el mundo sabe, SQL es un estándar surgido en 1986 por la ANSI-SPARC que permitía el uso de un idioma capaz de trabajar con bases de datos relacionales. Estas bases de datos se relacionaban en tablas reduciendo notablemente el tiempo de acceso a la información, además de otros elementos que aceleran la búsqueda como es el caso de los índices. No obstante NoSQL es un nuevo concepto de base de datos que rechaza el uso del lenguaje SQL y la estructura relacional. Hoy en día muchas personas crees que el NoSQL sería un buen sustituto del estándar SQL, el cual posee una serie de mejoras: -El uso de tablas puede ser un gran problema si hablamos de una gran cantidad de información almacenada y, a la vez, un gran número de usuarios consultando dicha información de manera concurrente. EJ: Google o Amazon. -Los proyectos de programación a gran escala que utilizan tipos de datos complejos y jerarquías, como XML, son difíciles de incorporar en SQL. Estos datos, que pueden contener objetos, listas y otros tipos de datos propios, no se correlacionan bien con las tablas que consisten en sólo las filas y columnas. -SQL si es funcional con bases de datos de empresa que no manejes mucha información, y NOSQL es funcional con bases de datos de gran tamaño. En definitiva, la importancia es saber qué problema el que se le plantea al usuario o usuarios que crearan esa base de datos y, en base al problema, elegir la opción que mejor se adapte al problema planteado. -Las bases de datos NoSQL escalan horizontalmente, añadiendo más servidores para hacer frente a cargas más grandes. Las bases de datos SQL, suelen escalar de forma vertical, añadiendo más y más tráfico a un solo servidor. -La iteración en la programación es otro de los problemas que NOSQL resuelve fácilmente con respecto a SQL. En las BBDD SQL requiere previamente la definición de un esquema que defina como será estructuradamente la base de datos, esto causa problemas dados que con la iteración no es posible definir, de primeras, el esquema final de la BBDD de la aplicación creada. En cambio, en las bases de datos NOSQL son mucho más flexibles en ese aspecto, dado que no define los esquemas del diseño previamente, permite a los usuarios añadir información y hacer cambios en cualquier momento sin interrumpir el sistema o la necesidad de transferir una gran cantidad de datos.


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Practica

Una vez hemos hablado un poco de NoSQL, nos proponemos a realizar unos ejemplos muy sencillos creando una colección de datos en mongodb haciendo referencia a la clase de 1º de desarrollo web del IES Gran Capitán.

En primer lugar deberemos, en nuestro caso, ejecutar dos archivos ejecutables de mongodb que son:

1º mongod.exe que será el servidor encargado de ejecutar todas las sentencias y almacenar las BD creadas en mongodb

2º mongo.exe El cliente a través del cual, el usuario podrá trabajar con la base de datos en mongodb

Una vez verificamos de que estamos en el Shell o consola de mongodb (al ejecutar mongo.exe aparece la versión de mongoDB). Por defecto nos conecta en test. Para crear nuestra propia Base de Datos deberemos utilizar el comando use <nombre de la colección> y nos saldrá el mensaje: switched to db Primerodaw. Esto realiza un cambio de nombre de la base de datos de datos pero sin datos no se podrá guardar

Si ejecutamos el comando show dbs nos aparecerá la base de datos creada.

A continuación procederemos a insertar datos en esa base de datos.

db. <Nombre de la colección>.save ({<Nombre Columna>:”<dato>”})

Una vez insertado datos en la colección Primerodaw podemos mostrar mediante el comando show collections las colecciones existentes.

Podremos observar como aparecerá la colección Primerodaw (contiene los datos) y system.indexes (contiene los índices).

A continuación realizaremos una consulta a toda la información que contiene esa colección (Select * from tabla en el caso de SQL).


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db. <Colección>.find ()

Como podemos observar aparecen, en este ejemplo, el nombre de 4 alumnos con su primer apellido y un identificador de objeto (ObjectID) que identifica a cada valor (En el caso de SQL seria el identificador de cada registro.)

También se puede realizar consultas específicas indicando, en este caso, que me muestre aquellos datos de la colección donde el alumno se llame Ulises. (En SQL seria hacer un SELECT * FROM <Tabla> WHERE <Columna>=’<dato>’).

db. <Colección>.findOne ({<Columna>=”<dato>”})

nota: En mongoDB al igual que en los lenguajes de programación orientada a objetos, es sensible a las mayúsculas y minúsculas. Si se escribe findone y no findOne dará un error de sintaxis.

Ahora realizaremos una eliminación de un alumno de la colección y se muestra para verificar que el alumno con nombre Rafael ha sido eliminado. (En SQL sería lo mismo que Delete from <Tabla> WHERE <Columna>=’<dato>').

db.Primerodaw.remove ({<Columna>:”<dato>”})

Por ultimo realizaremos una eliminación complete de todo el contenido de la colección Primerodaw (En SQL Seria un DROP TABLE <Tabla>).

db.Primerodaw.drop ()

Al ejecutar ese comando nos muestra un mensaje TRUE, eso indica que se realizó perfectamente la eliminación de todos los datos de la colección, en caso erróneo, nos mostraría un FALSE indicando que no se puedo eliminar el contenido de la colección por fallos de sintaxis. Una vez está la colección vacía volvemos a mostrar las colecciones con el comando show collections y cómo podemos ver ha desaparecido la colección Primerodaw porque no contiene ninguna información.


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Bibliografía

Historia NoSQL Consultado en: http://es.wikipedia.org/wiki/NoSQL

NoSQL vs SQL Consultado en: https://www.udemy.com/blog/es/nosql-vs-sql-tiempo-para-un-cambio/

Características NoSQL Consultado en: https://www.udemy.com/blog/es/nosql-vs-sql-tiempo-para-un-cambio/

NoSQL Presentación prezi Felipe Giraldo Consultado en: http://prezi.com/ngyamea-bmxn/nosql/

Ventajas y Desventajas Consultado en: http://www.linux-party.com/index.php/89-basesdedatos/6599-5-pros-y-5-contras-de-cinco-bases-de-datos-nosql-#

http://es.wikipedia.org/wiki/NoSQL

https://www.udemy.com/blog/es/nosql-vs-sql-tiempo-para-un-cambio/

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http://prezi.com/ngyamea-bmxn/nosql/

http://www.linux-party.com/index.php/89-basesdedatos/6599-5-pros-y-5-contras-de-cinco-bases-de-datos-nosql-

http://www.linux-party.com/index.php/89-basesdedatos/6599-5-pros-y-5-contras-de-cinco-bases-de-datos-nosql-

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