5.6新型空间数据库

新型空间数据库

本节内容

新型数据库概述

5.6.1

新型空间数据库

5.6基于NoSQL 数据库的空间扩展

5.6.2

新型数据库概述

5.6.1

大数据时代数据格式复杂多样，单一的关系数据库无法满足需求数据量巨大，传统单机存储模式无法满足OLAP/OLTP性能需求

该如何选择数据库？

例如：滴滴出行新增原始轨迹数据规模达到70TB/日

NoSQL数据库

Not Only SQL

（1）NoSQL存储：

不使用关系数据模型

数据模型多种多样，不需要事先为存储数据建立模式，可随时存储自定义的数据格式

能很好地处理半结构和非结构化的大数据

NoSQL数据库

Not Only SQL

（2）NoSQL特点：

针对大型集群而设计

支持数据自动分片

很容易实现水平扩展

具有良好的伸缩性

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（3）关系数据库与NoSQL数据库的对比

关系数据库NoSQL数据库关系模型是否

SQL查询语言是否

事务ACID特性是否

水平扩展否是

海量数据否是

动态模式否是

（4）NoSQL数据系统分类列簇存储

键值模型

文档模型

图模型

①列簇存储

存储模式：

以列为单位存放数据，列的集合称为列簇

每一列中的每个数据项包含时间戳属性，

可保存列中的同一个数据项的多个版本

优点：

相对于关系数据库以行为单位进行数据储存，

使用列存储，对于大数据量的读取，更加高效。代表软件：

谷歌的BigTable，后期衍生的HBase，Cassandra等

②键值模型

最简单的NoSQL 系统

存储模式：

把“键”映射到相应的“值”（数据），而不关心数据的内容非结构化的数据存储模式

应用开发者需要自己定义、解析“值”的数据格式

使用列存储，对于大数据量的读取，更加高效。

不支持任何非“键”的查询

代表软件：Amazon Dynamo

③文档模型

存储模式：

将数据封装存储在JSON或者XML等类型的文档中

文档内部使用键值组织数据，一定程度上，可以看作是键值模型的扩展数据项的值可以是基本数据类型、列表、键值对以及层次结构复杂的文档类型

即使没有提前定义数据的文档结构，也可以进行数据的插入等操作

代表软件：

MongoDB：提供了部分空间数据存储功能

CouchDB Riak

④图模型

存储模式：

基于图结构，使用节点、关系、属性三个基本要素存放数据之间的关系信息

节点用于保存实体对象的属性值，边用于描述各个实体之间的关系

可以直观地表达和展示数据之间的关系，还支持图结构的各种基本算法

代表软件：

Neo4j

HyperGraphDB

不同类型NoSQL 数据库比较

存储模型代表性数据库产品特点应用场景

列簇存储Google BigTable，

Apache HBase，

Cassandra

快速数据聚合，

可扩展性强，版

本控制，分布式

存储

大量数据的高访问

负载，日志系统等

键值模型Amazon Dynamo，Riak，

Redis，Oracle Berkeley

DB

模型简单，操作

简单，查找速度

快，分布式存储

内存缓存，网站分

析，电子商务等

文档模型MongoDB，CouchDB，

CouchBase 非结构化文档存

储，面向对象

内容管理系统，博

客系统，事件日志

等

图模型Neo4j，Titan，

OrientDB 数据关联性，严

格的数据模式

社交网络，推荐系

统等

NoSQL数据库特点

优点：

具有高扩展性

支持分布式存储

高性能，架构灵活

支持结构化，半结构化以及非结构化数据运营成本低

NoSQL数据库特点

缺点：

没有标准化的数据模型和查询语言

查询功能有限

大部分不支持数据库事务

基于NoSQL数据库的空间扩展

5.6.2

新需求：

移动互联网，传感网，物联网等技术的发展，产生了海量的

空间地理数据

在“数字地球”和“智慧城市”等国家级战略性工程实施过

程中，空间数据呈现几何级数的增长

传统GIS面临着大数据的挑战

NoSQL数据库的空间扩展示例：

MongoDB

Neo4j

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1

MongoDB的空间拓展

一种文档数据库，提供高性能，高可用性和

易可伸缩性。文档可以包含许多不同的键-

值对，或键-数组对，或者是嵌套的文档。

MongoDB将数据存储在JSON文档中

MongoDB的空间拓展1

{

"_id" : "1233434523234567678", "LayerName“ : "Point1", "Geometry" : “Point", "location" : {

"type“ : “Point",

"coordinates" : [5,5]} "Features" : [

{"pointID" : "1"},

{"pointID" : "2"}

]

}键-值对

Key-value pair

键-数组对

Key-array pair

嵌套文档

Nested document