什麼是 NoSQL 資料庫？

NoSQL 資料庫主要分為五種：

文件資料庫又稱為文件導向資料庫或文件存放區，用於儲存及查詢半結構化資料。資料會儲存在類似 JSON 的文件中，類似開發人員在應用程式程式碼中使用的資料物件，因此您不必參照主要結構定義，即可輕鬆建立及更新應用程式。文件資料庫最常用於網誌平台、電子商務、即時分析和內容管理系統。

鍵/值資料庫 (又稱為鍵/值儲存庫) 是最簡單的 NoSQL 資料庫類型。資料儲存在「鍵/值」結構中，其中不重複的索引鍵會與值 (如字串、數字、布林值、複雜物件等) 配對。您可以使用該鍵儲存或擷取其相關聯的值。鍵/值存放區在網頁應用程式中最常用於使用者偏好設定、購物車以及使用者設定檔。

資料欄導向資料庫又稱寬欄儲存庫，可在資料列中儲存及讀取資料，且以一組資料欄的形式加以組織。雖然與關聯式資料庫的表格格式類似，但寬欄儲存庫中的資料欄名稱和格式在單一表格中的列與列之間可能有所不同。這類資料庫最適合用於分析用途，例如可能需要查詢資料庫中的特定資料欄，並快速匯總特定資料欄的值。寬欄儲存庫最常用於目錄、詐欺偵測和推薦引擎。

圖形資料庫會將資料整理成圖表中的節點，著重於資料元素之間的關係。節點之間的連線 (邊緣) 會以最高等級元素儲存，能夠以更豐富的形式呈現資料關係，同時提供更簡單的儲存和瀏覽方式。圖形資料庫最常用於會對應關係的系統，包括社群媒體平台、預訂系統、詐欺偵測系統和物流應用程式。

記憶體內資料庫會將資料儲存在記憶體中，以便為即時應用程式提供超低延遲的優勢。Redis 和 Valkey 都是記憶體內 NoSQL 資料庫的例子。記憶體內資料庫最常用於快取、訊息傳遞、串流和即時分析。

NoSQL 功能皆是所選資料庫的專屬功能。然而，它們通常都具備以下幾個相似的普遍特質：

• 這些功能遵循彈性的結構定義，無須為資料決定或宣告固定結構定義，因此非常適合用於半結構化與非結構化資料
• 這些功能可透過範圍或雜湊分布橫向擴充，不必依賴垂直資源調度來增加容量
• 這些功能適用於特定資料模型和工作負載模式，例如鍵/值、寬欄或記憶體內
• 這些功能會在稍後展現一致性 (例如最終一致性模型)，而不是像關聯式資料庫和 SQL 資料庫一樣遵循更嚴格的 ACID (完整性、一致性、獨立性、耐用性) 屬性
• 通常不支援橫跨 shard 交易或彈性隔離模式

如果應用程式需具備可靠性、高可用性，也需要執行大規模作業，且經常變更資料，非關聯式資料庫是非常適合的選項。

雖然 NoSQL 資料庫近年來廣受歡迎，但相較於關聯資料庫，NoSQL 資料庫仍有一些缺點。這些技術仍相當新，可能缺乏關聯式資料庫的成熟度。整體而言，如果出現沒有遭遇過的問題，NoSQL 的專業開發人員較少，能使用的工具與產品也較少，且支援也較少。

此外，NoSQL 沒有像 SQL 這樣的通用語言，每個資料庫可能都有自己用來查詢及管理資料的語言。這些語言通常很類似，但並未與 SQL 標準完全相容。

在許多情況下，NoSQL 資料庫缺乏 SQL 資料庫視為標準的資料完整性保護措施以及高度資料一致性。但仍有部分資料庫 (例如 Firestore 和 MongoDB Atlas) 支援 ACID 交易。

NoSQL 資料庫通常不適合用於執行複雜查詢和彙整的應用程式。管理多個節點的索引和查詢作業不僅速度緩慢，而且可能無法傳回一致的結果。

不過，些微延遲在大多數 NoSQL 使用情境下都不成問題，因此最終一致性模型就已足夠。就許多應用程式而言，高可用性和速度遠遠超過維持高度全球一致性的需求。

那麼，為什麼機構要為某些應用程式採用非關聯 NoSQL 資料庫，卻為其他應用程式沿用關聯 SQL 資料庫？一般來說，何謂合適的資料庫是取決於用途。以下說明使用 SQL 與 NoSQL 的時機。

SQL 資料庫擅長管理結構化關聯資料和複雜的查詢。SQL 資料庫符合 ACID 標準，因此適合用於交易資訊。

SQL 用途：

• 金融交易
• 醫療照護資料分析
• 客戶與交易資訊

NoSQL 資料庫非常適合用於需要大量使用者散布全球才能提供高度個人化體驗的用途。這些互動式應用程式最適合與 NoSQL 資料庫的靈活性搭配使用。

此外，NoSQL 資料庫會優先考量高可用性、提供穩定一致的效能、服務不需停機就能快速水平擴展，並能處理大量不同類型的資料。

這些 NoSQL 資料庫特色使非關聯式資料庫適合需要大規模、可靠性和高可用性的應用程式。

最常見的 NoSQL 用途包括：

• 行動、網頁和 IoT 應用程式
• 即時網頁應用程式
• 個人化、建議和即時的客戶體驗
• 資產庫與目錄管理
• 詐欺偵測和身分驗證
• 廣告技術