譯者 | 布加迪

審校 | 孫淑娟?

數(shù)據(jù)庫常常是應(yīng)用系統(tǒng)中最大的性能瓶頸。一旦部署到生產(chǎn)環(huán)境中，就很難遷移，因此為應(yīng)用系統(tǒng)選擇合適的數(shù)據(jù)庫至關(guān)重要。?

做出正確決定的一個重要部分是知道面臨哪些選擇。數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域在過去幾年迅速發(fā)生了變化，本文將試圖探討以下幾個主題：?

• 概述2023年的數(shù)據(jù)庫生態(tài)系統(tǒng)。?
• 從技術(shù)角度闡述到底是什么因素使不同類型的數(shù)據(jù)庫有不同的性能。?
• 何時使用專用數(shù)據(jù)庫、何時使用通用數(shù)據(jù)庫。?

2023年的數(shù)據(jù)庫格局?

在深入研究之前，不妨看一下當(dāng)前的數(shù)據(jù)庫生態(tài)系統(tǒng)以及各類數(shù)據(jù)庫的市場份額：?

如您所見，盡管NoSQL數(shù)據(jù)庫被大肆宣傳，但關(guān)系數(shù)據(jù)庫仍是最常用的數(shù)據(jù)庫類型。如果我們看看最近的趨勢，排名告訴我們略有不同的情形。?

該圖顯示，在過去的兩年中，關(guān)系數(shù)據(jù)庫已被幾種不同類型的數(shù)據(jù)庫模型多少搶去了地盤。以下是一些正日益被開發(fā)人員采用的主要數(shù)據(jù)庫模型：?

• 文檔數(shù)據(jù)庫?
• 圖形數(shù)據(jù)庫?
• 時間序列數(shù)據(jù)庫?
• 列式數(shù)據(jù)庫?
• 內(nèi)存數(shù)據(jù)庫?
• 鍵-值數(shù)據(jù)庫?
• 搜索引擎數(shù)據(jù)庫?

什么讓數(shù)據(jù)庫有不同的性能？?

談到數(shù)據(jù)庫性能，沒有什么神奇的因素使一種數(shù)據(jù)庫的性能優(yōu)于另一種數(shù)據(jù)庫。與計算機科學(xué)界的所有事情一樣，這歸結(jié)為讓企業(yè)可以針對特定用例優(yōu)化性能的權(quán)衡。具體就數(shù)據(jù)庫而言，CAP定理很好地介紹了為調(diào)優(yōu)性能而可能做出的一些權(quán)衡。?

比如在NoSQL數(shù)據(jù)庫的早期階段，其可擴展性備受炒作，但代價通常是犧牲了標(biāo)準(zhǔn)關(guān)系數(shù)據(jù)庫提供的數(shù)據(jù)一致性保證。?

會影響數(shù)據(jù)庫性能的其他一些設(shè)計因素，包括如下：?

• 磁盤端存儲格式——數(shù)據(jù)庫如何在硬盤驅(qū)動器上實際存儲和組織數(shù)據(jù)對性能有重大影響。隨著更多的公司開始存儲用于分析工作負(fù)載的大量數(shù)據(jù)，以Parquet等基于列的格式在磁盤上存儲數(shù)據(jù)越來越受歡迎。?
• 主索引數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)——數(shù)據(jù)庫如何索引數(shù)據(jù)也會對性能產(chǎn)生重大影響。數(shù)據(jù)庫通常有被存儲引擎使用的主索引，然后允許用戶定義輔助索引。簡單來說，索引有助于提升讀取性能，但為寫入新數(shù)據(jù)點增加了開銷。?
• 數(shù)據(jù)壓縮——如何壓縮數(shù)據(jù)將會影響到存儲數(shù)據(jù)的成本以及數(shù)據(jù)庫的查詢性能。一些壓縮算法旨在盡可能減小數(shù)據(jù)的大小。其他算法的壓縮比可能較低，但在解壓縮數(shù)據(jù)時速度更快，這意味著您可以獲得更好的數(shù)據(jù)查詢性能。?
• 熱存儲和冷存儲——現(xiàn)在許多數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)允許數(shù)據(jù)在更快速更昂貴的熱存儲和更緩慢更便宜的冷存儲之間移動。從理論上說，這可以為頻繁查詢的數(shù)據(jù)提供更好的性能，并節(jié)省存儲成本，同時仍允許訪問冷存儲中的數(shù)據(jù)，而不是直接刪除。?
• 持久性/災(zāi)難恢復(fù)——數(shù)據(jù)庫如何處理災(zāi)難恢復(fù)對性能也有影響。設(shè)計數(shù)據(jù)庫以應(yīng)對各種故障通常會降低性能，因此對于一些用例（數(shù)據(jù)不是很關(guān)鍵，偶爾丟失數(shù)據(jù)點也沒關(guān)系）而言，數(shù)據(jù)庫可以擯棄一些安全保證以獲得更好的性能。?

所有這些因素以及本文未提到的許多其他因素都會影響數(shù)據(jù)庫的性能。通過調(diào)整這些因素，就可以針對非常具體的性能特征優(yōu)化數(shù)據(jù)庫，犧牲某些方面實際上不會成為問題，因為某些情況下不需要它們。?

何時為您的應(yīng)用系統(tǒng)使用專門的數(shù)據(jù)庫？?

決定為您的應(yīng)用系統(tǒng)使用哪個數(shù)據(jù)庫牽涉很多因素。不妨看看為應(yīng)用系統(tǒng)選擇數(shù)據(jù)庫時需要考慮的幾個主要因素。?

• 數(shù)據(jù)訪問模式?

選擇數(shù)據(jù)庫的主要因素是如何創(chuàng)建和使用應(yīng)用系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)。最常見的入手途徑莫過于確定您的工作負(fù)載是在線分析處理（OLAP）還是在線事務(wù)處理（OLTP）。OLAP工作負(fù)載以分析為中心，與關(guān)系數(shù)據(jù)庫旨在處理的更為標(biāo)準(zhǔn)的OLTP工作負(fù)載相比，OLAP工作負(fù)載有不同的訪問模式。OLAP查詢通常只觸及少數(shù)列來執(zhí)行計算，可以通過使用為此設(shè)計的列式數(shù)據(jù)庫進行優(yōu)化。舉例說，由于性能優(yōu)勢，大多數(shù)數(shù)據(jù)倉庫構(gòu)建在面向列的數(shù)據(jù)庫之上。?

一旦大致確定了工作負(fù)載的類型，現(xiàn)在就需要考慮查詢的延遲需求和寫入數(shù)據(jù)的頻率等方面。如果您的用例需要對監(jiān)測之類的任務(wù)進行低延遲的近實時查詢，可以考慮使用時間序列數(shù)據(jù)庫，這種數(shù)據(jù)庫旨在處理高寫入吞吐量，同時還允許在攝取數(shù)據(jù)后很快查詢數(shù)據(jù)。?

對于OLTP類型的工作負(fù)載而言，通常需要選擇關(guān)系數(shù)據(jù)庫還是文檔數(shù)據(jù)庫。這里的關(guān)鍵因素是查看數(shù)據(jù)模型，確定您是想要NoSQL文檔數(shù)據(jù)庫提供的模式靈活性，還是更喜歡關(guān)系數(shù)據(jù)庫提供的一致性保證。?

可能考慮的最后一點是，您是否預(yù)計工作負(fù)載在一天當(dāng)中相當(dāng)一致，還是會呈“突發(fā)式”，要求數(shù)據(jù)庫偶爾處理大得多的讀寫量。在后一種情況下，就有必要使用這種數(shù)據(jù)庫：很容易擴增或縮減硬件，這樣您不會因大多數(shù)時候不需要的硬件而面臨停運或高昂成本。?

• 內(nèi)部知識?

在決定使用什么數(shù)據(jù)庫時，應(yīng)該考慮到團隊現(xiàn)有的技能組合。您需要確定使用專用數(shù)據(jù)庫的潛在好處是否值得為此投入資源來培訓(xùn)團隊學(xué)習(xí)如何使用它，是否值得為了學(xué)習(xí)新技術(shù)而犧牲生產(chǎn)力。?

如果您知道所構(gòu)建的服務(wù)不需要針對性能全面優(yōu)化，可以使用團隊最熟悉的數(shù)據(jù)庫來完成工作。另一方面，如果您知道性能很重要，克服采用新數(shù)據(jù)庫帶來的困難可能是值得的。?

• 架構(gòu)復(fù)雜性?

確保軟件架構(gòu)盡可能簡單很理想，因此為系統(tǒng)添加另一個組件（比如新數(shù)據(jù)庫）應(yīng)該與管理數(shù)據(jù)庫將給系統(tǒng)增添的額外復(fù)雜性進行權(quán)衡。?

如果您的應(yīng)用系統(tǒng)非常適合專門的數(shù)據(jù)庫，它可以充當(dāng)應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)的主數(shù)據(jù)庫，那么這不是一個大問題。另一方面，如果您將使用偏通用的數(shù)據(jù)庫作為應(yīng)用系統(tǒng)的主存儲，那么為一小部分數(shù)據(jù)添加一種額外的數(shù)據(jù)庫可能不值得，除非您面臨嚴(yán)重的性能問題。?

結(jié)論?

數(shù)據(jù)庫生態(tài)系統(tǒng)在迅速發(fā)展。雖然選擇自己熟知的數(shù)據(jù)庫始終是不錯的選擇，但開發(fā)人員有必要密切關(guān)注一些新發(fā)布的技術(shù)，看看它們是否適合自己構(gòu)建的系統(tǒng)。搭建一種專門的數(shù)據(jù)庫可以從許多方面幫助應(yīng)用系統(tǒng)取得成功，比如節(jié)省成本、為用戶提升性能、更容易擴展以及提高開發(fā)人員的生產(chǎn)力。?

原文標(biāo)題：??How to Choose the Right Database in 2023??，作者：Charles Mahler?

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