NoSQL 데이터베이스란 무엇인가요?

NoSQL 데이터베이스에는 크게 5가지 유형이 있습니다. 

문서 데이터베이스는 문서 지향 데이터베이스 또는 문서 저장소라고도 하며 반정형 데이터를 저장하고 쿼리하는 데 사용됩니다. 데이터는 개발자가 애플리케이션 코드에서 사용하는 데이터 객체와 비슷한 JSON과 유사한 문서에 저장되므로 기본 스키마를 참조하지 않고도 애플리케이션을 쉽게 만들고 업데이트할 수 있습니다. 문서 데이터베이스는 블로그 플랫폼, 전자상거래, 실시간 분석, 콘텐츠 관리 시스템에 가장 많이 사용됩니다.

키-값 저장소라고도 하는 키-값 데이터베이스는 가장 간단한 유형의 NoSQL 데이터베이스입니다. 데이터는 '키-값' 구조로 저장되며, 여기서 고유 키는 문자열, 숫자, 불리언, 복합 객체와 같은 값과 쌍을 이룹니다. 키를 사용하여 연결된 값을 저장하거나 가져올 수 있습니다. 키-값 저장소는 가장 일반적으로 웹 애플리케이션의 사용자 환경설정, 장바구니, 사용자 프로필에 사용됩니다.

열 지향 데이터베이스 또는 와이드 칼럼 저장소는 데이터를 행으로 저장하고 읽으며, 열 집합으로 구성됩니다. 관계형 데이터베이스의 테이블 형식 형식과 비슷하지만 와이드 칼럼 저장소의 열 이름과 형식 지정은 단일 테이블의 행마다 다를 수 있습니다. 데이터베이스의 특정 열을 쿼리하고 지정된 열의 값을 빠르게 집계해야 하는 분석 사용 사례에 적합합니다. 와이드 칼럼 스토어는 카탈로그, 사기 감지, 추천 엔진에 가장 일반적으로 사용됩니다.

그래프 데이터베이스는 데이터 요소 간의 관계에 초점을 맞춰 데이터를 그래프의 노드로 구성합니다. 노드(에지) 간의 연결은 최고 수준의 요소로 저장되어 데이터 관계를 더 풍부하게 표현하는 동시에 저장과 탐색을 단순화합니다. 그래프 데이터베이스는 소셜 미디어 플랫폼, 예약 시스템, 사기 감지 시스템, 물류 애플리케이션 등 관계를 매핑하는 시스템에서 가장 많이 사용됩니다.

인메모리 데이터베이스는 실시간 애플리케이션에 매우 짧은 지연 시간을 제공하기 위해 메모리에 데이터를 저장합니다. 인메모리 NoSQL 데이터베이스의 예로는 Redis 및 Valkey가 있습니다. 인메모리 데이터베이스는 캐싱, 메시징, 스트리밍, 실시간 분석에 가장 일반적으로 사용됩니다.

NoSQL은 선택한 데이터베이스에 따라 고유한 특징을 가집니다. 그러나 일반적으로 대략적인 수준에서 몇 가지 유사한 특징을 공유합니다.

• 데이터에 대한 고정 스키마를 결정하거나 선언할 필요가 없는 유연한 스키마를 따르므로 반정형 및 비정형 데이터에 적합합니다.
• 용량을 추가하기 위해 수직 확장에 의존할 필요 없이 범위 또는 해시 분포를 사용하여 수평으로 확장할 수 있습니다.
• 키-값, 와이드 칼럼, 인메모리 등 특정 데이터 모델과 워크로드 패턴에 최적화되어 있습니다.
• 관계형 및 SQL 데이터베이스의 더 엄격한 ACID(원자성, 일관성, 격리, 내구성) 속성을 따르는 것이 아니라 나중에 어느 시점에서 일관성(예: eventual consistency 모델)을 보입니다.
• 일반적으로 교차 샤드 트랜잭션 또는 유연한 격리 모드를 지원하지 않습니다.

이러한 기능으로 인해 비관계형 데이터베이스는 대규모, 안정성, 고가용성, 빈번한 데이터 변경이 필요한 애플리케이션에 이상적입니다.

NoSQL 데이터베이스가 최근 몇 년 동안 큰 인기를 얻었지만 관계형 데이터베이스와 비교하면 몇 가지 단점이 있습니다. 아직 비교적 새로운 기능이며 관계형 데이터베이스에 비해 성숙도가 낮을 수 있습니다. 전반적으로 NoSQL의 경우 개발자 전문성이 낮고 사용 가능한 도구와 제품이 더 적으며 문서화되지 않은 문제가 발생할 경우 지원이 적습니다. 

또한 NoSQL에는 SQL과 같은 공통어가 없습니다. 데이터베이스마다 데이터 쿼리 및 관리를 위한 자체 언어가 있을 수 있습니다. 이들 언어는 유사하지만 SQL 표준과 완전히 호환되지 않는 경우가 많습니다.

NoSQL 데이터베이스에는 SQL 데이터베이스의 표준인 데이터 무결성 보호 장치와 높은 수준의 데이터 일관성이 없는 경우가 많습니다. 하지만 Firestore 및 MongoDB Atlas와 같이 ACID 트랜잭션을 지원하는 제품도 있습니다.

NoSQL 데이터베이스는 일반적으로 복잡한 쿼리와 조인을 실행하는 애플리케이션에 적합하지 않습니다. 여러 노드에서 색인과 쿼리를 관리하면 속도가 느려지고 일관된 결과가 반환되지 않을 수 있습니다.

하지만 약간의 밀리초 지연 시간이 발생해도 상관없는 대부분의 NoSQL 사용 사례에는 eventual consistency 모델이 충분합니다. 많은 애플리케이션에서 고가용성과 속도는 전역적 strong consistency의 필요성을 훨씬 능가합니다.

그렇다면 조직에서 일부 애플리케이션에는 비관계형 NoSQL 데이터베이스를 사용하면서 다른 애플리케이션에는 관계형 SQL 데이터베이스를 고수하는 이유는 무엇일까요? 올바른 데이터베이스 선택은 사용 사례에 따라 결정되는 경우가 많습니다. SQL 또는 NoSQL을 사용해야 하는 경우는 다음과 같습니다.

SQL 데이터베이스는 구조화된 관계형 데이터 및 복잡한 쿼리를 관리하는 데 탁월합니다. SQL 데이터베이스는 ACID를 준수하므로 트랜잭션 정보에 적합합니다.

SQL 사용 사례:

• 금융 거래
• 의료 데이터 분석 
• 고객 및 트랜잭션 정보

NoSQL 데이터베이스는 전 세계에 분산된 수많은 사용자에게 고도로 맞춤화된 환경을 제공해야 하는 사용 사례에서 탁월한 성능을 발휘합니다. 이러한 대화형 애플리케이션에는 NoSQL 데이터베이스의 민첩성이 적합합니다. 

NoSQL 데이터베이스는 고가용성을 우선시하고, 일관된 성능을 제공하고, 다운타임 없이 빠르게 확장하며, 다양한 유형의 대규모 데이터를 처리할 수 있습니다. 

이러한 NoSQL 데이터베이스의 기능으로 인해 비관계형 데이터베이스가 대규모, 안정성, 고가용성이 필요한 애플리케이션에 이상적입니다.

가장 일반적인 NoSQL 사용은 다음과 같습니다. 

• 모바일, 웹, IoT 애플리케이션
• 실시간 웹 애플리케이션
• 맞춤설정, 추천, 실시간 고객 경험
• 인벤토리 및 카탈로그 관리
• 사기 행위 감지 및 신원 인증 
• 애드테크