NoSQL資料庫原理

《NoSQL資料庫原理》是2020年1月人民郵電出版社出版的圖書，作者是侯賓。

基本介紹

• 書名：NoSQL資料庫原理
• 作者：侯賓
• ISBN：9787115483065
• 定價：49.8元
• 出版社：人民郵電出版社
• 出版時間：2020年1月
• 裝幀：平裝
• 開本：16開

內容簡介

本書對統稱為NoSQL的分散式非關係型資料庫原理和使用方法進行介紹。

第 一章，首先介紹NoSQL資料庫的起源背景和設計理念，以及相關技術概念。其次介紹了大數據技術體系，以及NoSQL在該技術體系的地位和作用。

第 二章首先回顧關係型資料庫的主要機制，以及NoSQL資料庫的常見技術原理，以及NoSQL的常見存儲模式。

第三章對Hadoop工具進行介紹，重點介紹HDFS的技術原理和基本使用方法。

第四章介紹HBase的基本架構、基本使用方法和編程方法。

第五章介紹HBase中核心技術原理，包括水平分區機制、數據寫入機制、列族與合併機制等。對HBase中的管理方法、深入使用方法進行簡介。以及對HBase的第三方外掛程式與工具進行介紹。

第六章介紹Cassandra的基本原理和使用方法。首先介紹Amazon Dynamo的相關原理，其次介紹Cassandra的安裝配置與CQL語言。

第七章介紹MongoDB為代表的文檔型資料庫的原理和基本使用方法。

第八章介紹其他一些知名的NoSQL資料庫技術與工具。

目錄

第1章　緒論　1

1.1 資料庫的相關概念　2

1.1.1　關係型資料庫管理系統　2

1.1.2　關係型資料庫的瓶頸　4

1.1.3　NoSQL的特點　4

1.1.4　NewSQL的概念　6

1.1.5　NoSQL的典型套用場景　7

1.2 大數據的技術體系　8

1.2.1　大數據的特徵　9

1.2.2　大數據的採集　10

1.2.3　大數據的存儲　11

1.2.4　大數據的管理和使用　13

1.2.5　數據可視化　13

1.2.6　大數據安全與治理　15

小結　15

思考題　16

第 2章　NoSQL資料庫的基本原理　17

2.1 關係型資料庫的原理簡述　18

2.1.1　關係模型　18

2.1.2　關係型資料庫的完整性約束　19

2.1.3　關係型資料庫的事務機制　19

2.1.4　關係型資料庫的分散式部署　21

2.2 分散式數據管理的特點　23

2.2.1　數據分片　24

2.2.2　數據多副本　24

2.2.3　一次寫入多次讀取　26

2.2.4　分散式系統的可伸縮性　27

2.3 分散式系統的一致性問題　27

2.3.1　CAP原理　28

2.3.2　BASE和最終一致性　29

2.3.3　Paxos算法簡介　30

2.4 NoSQL的常見模式　33

2.4.1　鍵值對存儲模式　33

2.4.2　文檔式存儲模式　34

2.4.3　列存儲模式　35

2.4.4　圖存儲模式　36

2.5 NoSQL系統的其他相關技術　37

2.5.1　分散式數據處理　37

2.5.2　時間同步服務　38

2.5.3　布隆過濾器　38

小結　40

思考題　40

第3章　HDFS的基本原理　41

3.1 Hadoop概述　42

3.1.1　Hadoop的由來　42

3.1.2　Hadoop的架構與擴展　43

3.1.3　Hadoop的部署需求　45

3.2 HDFS原理　46

3.2.1　HDFS架構　46

3.2.2　Namenode的數據結構　47

3.2.3　數據分塊和多副本機制　48

3.2.4　數據讀寫原理　50

3.2.5　HDFS支持的序列化檔案　51

3.3 部署和配置HDFS　52

3.3.1　部署HDFS　53

3.3.2　HDFS的基本配置　55

3.3.3　集群的啟動和停止　57

3.4 使用和管理HDFS　58

3.4.1　管理和操作命令　58

3.4.2　格式化Namenode　59

3.4.3　Namenode的安全模式　60

3.4.4　元數據恢復　61

3.4.5　子節點添加與刪除　61

3.4.6　HDFS檔案系統操作　62

3.4.7　以Web方式查看檔案系統　64

3.5 MapReduce原理簡介　66

3.6 Hive分散式數據倉庫　68

小結　69

思考題　69

第4章　HBase的基本原理與使用　70

4.1 HBase概述　71

4.2 HBase的數據模型　72

4.3 HBase的拓撲結構　74

4.4 HBase部署與配置　75

4.5 子節點伸縮性管理　78

4.6 HBase的基本操作　79

4.6.1　HBase Shell　79

4.6.2　表和列族操作　79

4.6.3　數據更新　82

4.6.4　數據查詢　83

4.6.5　過濾查詢　85

4.6.6　快照操作　89

4.7 批量導入導出　89

4.7.1　批量導入數據　89

4.7.2　備份和恢復　91

4.8 通過Java訪問HBase　92

4.8.1　開發環境的配置　92

4.8.2　表的連線和操作　93

4.8.3　數據更新　94

4.8.4　數據查詢　96

4.8.5　刪除列和行　97

4.8.6　過濾器的使用　98

4.9 通過Python訪問HBase　99

4.9.1　基於Thrift框架的多語言編程　99

4.9.2　環境準備　100

4.9.3　代碼分析　101

小結　104

思考題　104

第5章　HBase的高 級原理　105

5.1 水平分區原理　106

5.1.1　META表　106

5.1.2　數據寫入和讀取機制　108

5.1.3　預寫日誌　110

5.1.4　分區拆分　111

5.2 列族與Store　113

5.2.1　列族的屬性　113

5.2.2　表在HDFS上的存儲　115

5.2.3　HFile的結構　116

5.2.4　Storefile合併　119

5.3 數據表的基本設計原則　121

5.4　HBase集群的高可用性與伸縮性　121

5.4.1　Zookeeper的基本原理　122

5.4.2　基於Zookeeper的高可用性　124

5.4.3　獨立安裝Zookeeper　125

5.4.4　集群間同步複製　126

5.5 HBase的擴展　128

5.5.1　協處理器機制　128

5.5.2　基於HBase的分散式處理　129

5.5.3　擴展開源軟體　131

5.5.4　FusionInsight HD簡介　134

小結　135

思考題　136

第6章　Cassandra的原理和使用　137

6.1 Cassandra概述　138

6.2 Cassandra的技術原理　138

6.2.1　Amazon Dynamo　138

6.2.2　Cassandra的數據模型　143

6.2.3　Yaml格式　145

6.2.4　其他相關技術原理　146

6.3 Cassandra的部署與配置　147

6.3.1　單節點部署Cassandra　147

6.3.2　Cassandra的配置檔案　148

6.3.3　Cassandra集群部署　150

6.3.4　集群啟動　150

6.4 CQL語言與cqlsh環境　151

6.4.1　cqlsh環境簡介　152

6.4.2　鍵空間管理　153

6.4.3　數據表管理　156

6.4.4　CQL的數據類型　158

6.5 CQL數據查詢　161

6.5.1　基本數據查詢　161

6.5.2　條件查詢　162

6.5.3　索引機制　164

6.5.4　使用標量函式　166

6.6 CQL數據更新　166

6.6.1　插入、更新和刪除　166

6.6.2　讀寫一致性　169

6.6.3　集合列操作　171

6.6.4　計數器列的操作　174

6.6.5　日期時間列的操作　175

6.6.6　批量導入/導出數據　176

6.7 基本集群維護方法　177

6.7.1　編程接口簡介　177

6.7.2　多數據中心與機架感知策略　177

6.7.3　Nodetool工具　178

6.7.4　常見節點管理方法　180

6.8 編程訪問Cassandra　181

6.8.1　通過Java訪問Cassandra　181

6.8.2　通過Python訪問Cassandra　182

小結　183

思考題　183

第7章　MongoDB的原理和使用　184

7.1 概述　185

7.2 MongoDB的技術原理　185

7.2.1　文檔和集合　185

7.2.2　分片機制和集群架構　186

7.2.3　CouchDB簡介　188

7.3 安裝配置MongoDB　189

7.3.1　單機環境部署　189

7.3.2　MongoDB的配置檔案　191

7.4 基本命令行操作　191

7.4.1　Shell環境　191

7.4.2　資料庫和集合操作　193

7.4.3　基本增刪改查操作　194

7.4.4　聚合和管道　196

7.4.5　索引操作　198

7.4.6　Gridfs的原理和操作　201

7.5 批量操作和數據備份　203

7.6 MongoDB集群化部署　204

7.6.1　單機多實例　204

7.6.2　部署複製集　205

7.6.3　部署分片集　209

7.7 通過Java訪問MongoDB　213

7.7.1　表和數據操作　213

7.7.2　Gridfs操作　216

7.8 通過Python訪問MongoDB　218

小結　220

思考題　220

第8章　其他NoSQL資料庫簡介　221

8.1 圖資料庫簡介　222

8.2 Neo4j的安裝與使用　223

8.2.1　在Windows中安裝Neo4j　223

8.2.2　在CentOS 7中安裝Neo4j　224

8.2.3　Neo4j的Web操作界面　225

8.2.4　Cypher語言簡介　226

8.2.5　通過Java訪問Neo4j　229

8.2.6　通過Python訪問Neo4j　230

8.3 Redis和記憶體資料庫　231

8.4 搜尋引擎系統　232

小結　236

思考題　236

附錄　237

附錄1　在CentOS 7上實現SSH無密碼訪問　237

附錄2　在CentOS 7上部署NTP服務端與客戶端　239

附錄3　在CentOS 7上安裝Python 3　240

附錄4　在CentOS 7上安裝Thrift編譯器　241

附錄5　《NoSQL資料庫原理》配套實驗課程方案簡介　242