敏捷、高效——IBM Cloudant数据库使用体会

近日，借助ImapBox&IBM Cloudant数据库开发大赛的契机，我也体验了一款专为云而构建的 DBaaS平台——Cloudant。和传统的SQL Server、Oracle或者是MySQL相比，Cloudant作为一款NoSQL数据库，具有相当的敏捷、高效的特点。

敏捷

在传统的计算机数据存储领域，从来都是关系数据库(Relational Database)的天下，以至于许多应用系统设计都是面向数据库设计——先设计数据库然后设计程序，从而导致关系模型绑定对象模型，并由此引申出旷日持久的业务对象贫血模型和与充血模型之争。究其原因，无外乎因为关系数据库严格遵守了事务一致性保证(ACID)，且使用以关系代数为基础的结构化查询语言(SQL)。传统的关系数据库为了保证关系运算的正确性，在设计数据表结构的时候，就需要指定表的Schema——字段名称、数据类型、约束等，并要遵循特定的设计范式。

而Cloudant作为一个文档型的数据库，抛弃了僵硬的设计约束，不需要事先定义数据模式，预定义表结构，数据中的每条记录都可能有不同的属性和格式。它只要求数据的存储格式为JSON，仅此而已。这种设计模式的魅力在于，当数据结构需要改变时，我们无需从数据库结构改起，而只需修改业务逻辑层。以使用.Net平台、SQL Server数据库和Entity Framework框架(Database First开发模式)为例：若业务模型需要增加一个属性，首先我们需要修改SQL Server数据库对应表的表结构，增加一个字段，同时要考虑到ACID原则；之后需要更新实体映射模型(ORM)Entity Framework的实体对象和映射关系；最后才能通过修改业务逻辑代码，对新增属性进行读写等操作。若使用Cloudant，则只需要修改业务逻辑代码，即可达到目的。这种拥抱变化、短平的设计模式，能够极大地提高开发生产效率，迎合了目前快速迭代的软件开发趋势。

前文中提到，由于关系型数据库存储结构是面向对象的，但是数据库却是关系的，所以在每次存储或者查询数据时，我们都需要做转换。若使用纯SQL结构，从数据库中读到的DataSet/DataTable等数据结构需要程序自身去转换为业务模型和模型间关系，虽然C#/Java中都支持反射机制(Reflection)，但依旧较为繁琐；若使用类似Hibernate、Entity Framework这样的ORM框架，则可以在一定程度上简化这个过程，但是在对查询性能要求较高或海量数据处理的场景下，这些ORM框架就捉襟见肘了。

Cloudant云数据库则有效地解决了以上问题。它使用基于Lucene的全文搜索，将数据的各个属性信息加入Document的各个Field中，并通过建立索引把需要索引的Field索引起来，把需要存储的Field存储起来，其中Document可以看作是数据库的一行记录，Field可以看作是数据库的字段。查询时，通过关键词的搜索索引找出对应的Document，提取出所需的Field。查询结果为JSON格式，可以非常方便地为Web程序所用。

高效

让我们想象一下在面对日益庞大的数据量，传统的数据库面临的问题及其解决办法。

当用户数量达到一定规模，数据库负载压力过高成为系统瓶颈。简单的解决方法比如通过主从热备功能，实现数据库读写分离，或是业务分库，将不同的业务数据部署在不同的物理服务器上。复杂的比如使用分布式数据库集群，或者更换更大内存、更快CPU的数据库服务器，更换读写速度更快的硬盘等；为了保证系统的高可用性，我们要通过各种途径达到数据备份和失效转移的效果；当需求变更时，严格的数据库范式导致修改成本变得很高，甚至有些系统设计者通过预先保留一些冗余字段来应对，这显然是一种浪费、糟糕的数据库设计。

若使用Cloudant云数据库，以上问题全都迎刃而解。当数据库压力增高时，Cloudant可以根据需要快速扩展，要做的仅仅是按需付费而已，无需自己去考量是否需要分区分表、增加服务器等；Cloudant托管在经过SSAE-16认证的顶级云平台上，无需为数据安全而担忧；不必自行架设主从热备、时效转移机制，因为Cloudant采用多主架构且保持数据同步，可以对任意副本进行读写，保证了数据的高可用性。总之，采用DBaaS平台Cloudant，我们可以节约很多物力和人力成本，让我们更专注于业务与程序本身。

根据DB-Engines组织2015年8月最新发布的数据库排名来看，Cloudant在DBaaS平台中占有举足轻重的地位，但和传统的三巨头(SQL Server、Oracle和MySQL)相比，在使用量上还有不小差距。不过，Cloudant数据库鉴于其高效、敏捷的特点，必将受到更多人的青睐，也推荐Web从业者们多去了解下这个DBaaS平台。

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关于作者：

李哲，软件工程师。2014年毕业于清华大学，后任职于北京创亿新世纪科技发展有限公司，任软件开发部经理。主要负责公司web端架构设计与开发。

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