Web-Applikationen entwickeln mit NoSQL

Das Buch für Datenbank-Einsteiger und Profis!

Clemens Gull

• Verlag: Franzis Verlag
• Jahr: 2012
• ISBN:
  9783645220224
• Thema: Informatik
• Thema: Webprogrammierung

Ohne Datenbanken geht nichts mehr im Web! Aber nach einer Phase fast uneingeschränkter Herrschaft der SQL-basierten Datenbanken findet im Moment ein Wandel in der Landschaft der Web-Applikationen statt. Teil dieses Wandels ist die vermehrte Verwendung von NoSQL-Datenbanken. NoSQL-Datenbanken sind nicht relational, können auf verteilten Systemen liegen und verzichten meist auf ACID-Eigenschaften (atomicity, consistency, isolation, durability). Die Vorteile liegen in einer besseren Skalierbarkeit und besserer Performance bei hoher Datenlast bzw. vielen Transaktionen. Für den gelungenen Einstieg wird hier mit CouchDB der angesagteste Vertreter aus der Riege der NoSQLDatenbanken verwendet.

1 Die Theorie hinter NoSQL

In diesem Kapitel lernen Sie die Hintergründe von NoSQL kennen. Falls Sie direkt ins kalte Wasser springen wollen, können Sie dieses Kapitel auch überspringen. Falls Sie sich aber mit Datenbanken und den dahinter stehenden Konzepten noch nicht so gut auskennen sollten, empfehle ich Ihnen, diesen Abschnitt in Ruhe durchzuarbeiten. Denn hier werde ich einige Dinge erklären, die später verwendet werden. Damit Sie aber die einzelnen Fachbegriffe schnell und einfach finden, habe ich die entsprechenden Definitionen am Ende des Buchs in einem Glossar zusammengefasst.

Nach mehr als 15 Jahren einer fast uneingeschränkten Herrschaft der SQL-basierten Datenbanken (SQL steht für Structured Query Language, also zu Deutsch »strukturierte Abfragesprache«) findet nun ein Wechsel in der Landschaft der Web-Applikationen statt. Und genau diese neuen Sichtweisen und Techniken werden Sie hier kennenlernen. Natürlich werden nicht alle SQL-Datenbanken über Nacht verschwinden, aber bei einigen großen Unternehmen vollzieht sich der Wandel dahingehend, dass in den einzelnen Nischen die entsprechenden und idealen Datenbanksysteme (auch parallel zueinander) eingesetzt werden.

1.1 Die Geschichte

Der Begriff NoSQL (eine Abkürzung für not only SQL) wurde zum ersten Mal 1998 verwendet. Carlo Strozzi[1] entwickelte zu dieser Zeit eine leichtgewichtige Open-Source-Datenbank, die bewusst keine Zugriffsmöglichkeit unter dem Standard SQL zur Verfügung stellte. Strozzi unterscheidet aber zwischen seiner NoSQL-Datenbank und der NoSQL-Bewegung. Diese verfolgt ein Konzept, das vom relationalen Datenbankmodell abstammt.

Erst mehr als zehn Jahre später wurde der Begriff NoSQL bekannter. Denn Johan Oskarsson verwendete ihn Anfang 2009 bei einem Treffen zum Thema strukturierte, verteilte Datenspeicher . Er bezeichnete damit Datenbanken, die nicht relational sind, auf verteilten Systemen liegen und meistens auf ACID-Eigenschaften XE„ACID“(Englisch für atomicity, consistency, isolation, durability) verzichten.

Das Konzept NoSQL

Diese Technologie hat prinzipiell ein Ziel: die Nachteile bestehender, eingeführter Datenbanksysteme auszugleichen. Die Technik soll besser skalierbar sein und eine bessere Performance bei hoher Datenlast mit vielen umfangreichen Transaktionen bieten. NoSQL-Datenbanken haben im Gegensatz zu relationalen Datenbanksystemen kein festes Schema zur Speicherung der Daten. Dies ist eine radikale Änderung zu SQL-Datenbanken, die auf eine strenge Struktur (oder ein strenges Schema) der gespeicherten Daten achten.

NoSQL-Datenbanken können folgende Eigenschaften besitzen:

• nicht-relational
• schemafrei
• horizontal skalierbar
• BASE
• einfache Replikation

BASE – Basically Available, Soft State und Eventual Consistent

Da RDBMS (relationale Datenbankmanagementsysteme, also konventionelle Datenbanken) sehr streng auf die Konsistenz der Daten achten, kann es hier zu Problemen mit der Performance und Verfügbarkeit kommen. Dieses Konzept wird bei NoSQL zugunsten der besseren Skalierbarkeit und auch Verfügbarkeit aufgeweicht.

Man akzeptiert die »lose Konsistenz«. Dabei wird die Datenkonsistenz von nachfolgenden Datenoperationen immer wieder neu hergestellt. Die Datenbank wechselt dadurch immer wieder zwischen einem konsistenten und inkonsistenten Zustand. Im Gegensatz dazu müssen sich SQL-Datenbanken dauerhaft in einem konsistenten Zustand befinden. Werden durch verschiedene Datenbankoperationen Duplikate im Datenbestand angelegt, so wird die Datenbank durch eine zeitversetzte Synchronisierung immer wieder in einen konsistenten Teilzustand versetzt. Wobei der Begriff Eventual Consistent festlegt, dass alle Clients, die die Daten nutzen, nur in einem bestimmten Zeitfenster einen konsistenten (denselben) Datenbestand sehen.

CAP – Consistency, Availability und Partition Tolerance

Der Informatiker Eric Brewer vermutete im Jahr 2000, dass Systeme zum verteilten Rechnen nicht alle drei genannten Eigenschaften gleichzeitig erfüllen können. Diese Überlegung war und ist besonders wichtig fü...

Inhaltsverzeichnis

• Inhaltsübersicht
• Einführung
• 1  Die Theorie hinter NoSQL
• 2  Installation
• 3  Erste Übungen mit CouchDB
• 4  Die Beispielanwendung MIT – der Métro Information Tracer
• A  Dokumente im JSON-Format
• B  Glossar
• Stichwortverzeichnis
• Impressum