Che cos'è un database NoSQL?

Esistono cinque tipi principali di database NoSQL: 

I database di documenti, detti anche database orientati ai documenti o archivi di documenti, vengono utilizzati per archiviare ed eseguire query su dati semistrutturati. I dati vengono archiviati in un documento di tipo JSON simile agli oggetti dati che gli sviluppatori utilizzano nel codice dell'applicazione, semplificando la creazione e l'aggiornamento delle applicazioni senza fare riferimento a uno schema primario. I database di documenti sono comunemente utilizzati per le piattaforme di blogging, l'e-commerce, l'analisi in tempo reale e i sistemi di gestione dei contenuti.

I database chiave-valore, chiamati anche archivi chiave-valore, sono il tipo più semplice di database NoSQL. I dati sono archiviati in una struttura "chiave-valore", in cui una chiave unica è abbinata a un valore, ad esempio una stringa, un numero, un valore booleano o oggetti complessi. Puoi utilizzare la chiave per archiviare o recuperare il valore associato. Gli archivi chiave-valore vengono usati principalmente per le preferenze dell'utente, i carrelli degli acquisti e i profili utente nelle applicazioni web.

I database orientati alle colonne o a colonne larghe archiviano i dati in righe e sono organizzati come un insieme di colonne. Sebbene simili al formato tabulare dei database relazionali, i nomi e la formattazione delle colonne negli archivi a colonne larghe possono variare da riga a riga in una singola tabella. Sono ottimali per i casi d'uso di analisi, in cui potrebbe essere necessario eseguire query su colonne specifiche di un database e aggregare rapidamente il valore di una determinata colonna. Gli archivi a colonne larghe sono comunemente utilizzati per cataloghi, rilevamento di frodi e motori per suggerimenti.

I database a grafo organizzano i dati come nodi in un grafico, concentrandosi sulle relazioni tra gli elementi di dati. Le connessioni tra i nodi (perimetrali) vengono archiviate come elementi di prima classe, consentendo una rappresentazione più completa delle relazioni tra i dati e offrendo al contempo archiviazione e navigazione semplificate. I database a grafo sono più comunemente utilizzati nei sistemi che mappano le relazioni, tra cui le piattaforme di social media, i sistemi di prenotazione, i sistemi di rilevamento delle frodi e le applicazioni di logistica.

I database in memoria archiviano i dati in memoria per fornire latenza molto bassa per le applicazioni in tempo reale. Redis e Valkey sono esempi di database NoSQL in memoria. I database in memoria sono più comunemente utilizzati per la memorizzazione nella cache, la messaggistica, lo streaming e l'analisi in tempo reale.

Le funzionalità NoSQL sono specifiche per il database che scegli. Tuttavia, in genere condividono numerose qualità di alto livello simili: 

• Seguono schemi flessibili che non richiedono di determinare o dichiarare uno schema fisso per i tuoi dati, il che li rende ideali per dati semistrutturati e non strutturati
• Scalano orizzontalmente, utilizzando distribuzioni di intervalli o hash, invece di dover dipendere dalla scalabilità verticale per aggiungere capacità
• Sono ottimizzate per modelli di dati e pattern di carichi di lavoro specifici, ad esempio chiave-valore, a colonne larghe o in memoria
• Spesso mostrano coerenza in un secondo momento (ad esempio, il modello a coerenza finale), anziché seguire le proprietà ACID più restrittive (atomicità, coerenza, isolamento, durabilità) dei database relazionali e SQL
• Di solito non supportano transazioni tra shard o modalità di isolamento flessibile

Queste caratteristiche rendono i database non relazionali ideali per applicazioni che richiedono grande scalabilità, affidabilità, alta disponibilità e modifiche frequenti ai dati.

Sebbene i database NoSQL abbiano acquisito un'enorme popolarità negli ultimi anni, il loro utilizzo comporta alcuni svantaggi rispetto ai database relazionali. Sono ancora relativamente nuovi e potrebbero non avere la maturità dei database relazionali. Nel complesso, NoSQL ha meno competenze di sviluppo, meno strumenti e prodotti disponibili e meno assistenza in caso di problemi non documentati. 

Inoltre, NoSQL non ha una lingua franca come SQL: ogni database può avere il proprio linguaggio per eseguire query e gestire i dati. Questi linguaggi sono spesso simili, ma non completamente compatibili con lo standard SQL.

In molti casi, i database NoSQL non dispongono delle salvaguardie per l'integrità dei dati e dell'elevato livello di coerenza dei dati standard nei database SQL. Tuttavia, alcuni, come Firestore e MongoDB Atlas, supportano le transazioni ACID.

I database NoSQL di solito non sono una buona scelta per le applicazioni che eseguono query e join complessi. La gestione di indici e query su più nodi sarebbe lenta e potrebbe non restituire risultati coerenti.

Tuttavia, i modelli di coerenza finali sono sufficienti per la maggior parte dei casi d'uso NoSQL, dove un piccolo ritardo di un millisecondo non è importante. Per molte applicazioni, l'alta disponibilità e la velocità superano di gran lunga la necessità di un'elevata coerenza globale. 

Allora perché le organizzazioni usano database NoSQL non relazionali per alcune applicazioni ma continuano a utilizzare database SQL relazionali per altre? La scelta del database giusto spesso dipende dal caso d'uso. Ecco quando utilizzare SQL rispetto a NoSQL.

I database SQL sono ottimi nella gestione di dati strutturati e relazionali e query complesse. I database SQL sono compatibili con ACID, il che li rende adatti per le informazioni transazionali.

Casi d'uso di SQL:

• Transazioni finanziarie
• Analisi dei dati sanitari 
• Informazioni sui clienti e sulle transazioni

I database NoSQL sono ottimi nei casi d'uso che richiedono un numero elevato di utenti distribuiti a livello globale per offrire esperienze altamente personalizzate. Queste applicazioni interattive vengono gestite al meglio con l'agilità dei database NoSQL. 

I database NoSQL danno priorità all'alta disponibilità, offrono prestazioni coerenti, fanno lo scale out rapidamente senza tempi di inattività e sono in grado di gestire grandi volumi di diversi tipi di dati. 

Queste funzionalità dei database NoSQL rendono i database non relazionali ideali per le applicazioni che richiedono scalabilità, affidabilità e disponibilità elevata su larga scala.

Gli utilizzi più comuni di NoSQL includono: 

• Applicazioni mobile, web e IoT
• Applicazioni web in tempo reale
• Personalizzazione, suggerimenti e customer experience in tempo reale
• Gestione dell'inventario e del catalogo
• Rilevamento di frodi e autenticazione dell'identità 
• Ad tech