一、MongoDB等NoSQL數據庫不能完全取代關系型數據庫的原因

1、不支持ACID事務

NoSQL數據庫不直接支持關系模型，也不支持ACID（Atomicity，Consistency，Isolation，Durability） 事務，不適合強數據一致性和事務性要求高的場景。

2、查詢能力有限

NoSQL數據庫通常是面向列、文檔等的存儲方式，無法像關系型數據庫那樣使用復雜的SQL查詢語言進行數據查詢和分析，查詢能力有限。

3、專業人員短缺

NoSQL數據庫的應用程序一般需要特殊編程技能和數據庫管理經驗，相比關系型數據庫運維人員的數量比較稀缺。

4、穩定性和可靠性問題

NoSQL數據庫相對于成熟的關系型數據庫來說有一定的不穩定性和可靠性問題。

二、NoSQL數據庫介紹

1、簡介

NoSQL，泛指非關系型的數據庫。隨著互聯網web2.0網站的興起，傳統的關系數據庫在處理web2.0網站，特別是超大規模和高并發的SNS類型的web2.0純動態網站已經顯得力不從心，出現了很多難以克服的問題，而非關系型的數據庫則由于其本身的特點得到了非常迅速的發展。NoSQL數據庫的產生就是為了解決大規模數據集合多重數據種類帶來的挑戰，特別是大數據應用難題。

2、基本含義

NoSQL最常見的解釋是“non-relational”， “Not Only SQL”也被很多人接受。NoSQL僅僅是一個概念，泛指非關系型的數據庫，區別于關系數據庫，它們不保證關系數據的ACID特性。NoSQL是一項全新的數據庫革命性運動，其擁護者們提倡運用非關系型的數據存儲，相對于鋪天蓋地的關系型數據庫運用，這一概念無疑是一種全新的思維的注入。

NoSQL有如下優點：易擴展，NoSQL數據庫種類繁多，但是一個共同的特點都是去掉關系數據庫的關系型特性。數據之間無關系，這樣就非常容易擴展。無形之間也在架構的層面上帶來了可擴展的能力。大數據量，高性能，NoSQL數據庫都具有非常高的讀寫性能，尤其在大數據量下，同樣表現優異。這得益于它的無關系性，數據庫的結構簡單。

3、分類

鍵值（Key-Value）存儲數據庫：這一類數據庫主要會使用到一個哈希表，這個表中有一個特定的鍵和一個指針指向特定的數據。Key-value模型對于IT系統來說的優勢在于簡單、易部署。但是如果數據庫管理員（DBA）只對部分值進行查詢或更新的時候，Key-value就顯得效率低下了。舉例如：Tokyo Cabinet/Tyrant，Redis，Voldemort，Oracle BDB。列存儲數據庫：這部分數據庫通常是用來應對分布式存儲的海量數據。鍵仍然存在，但是它們的特點是指向了多個列。這些列是由列家族來安排的。如：Cassandra，HBase，Riak。文檔型數據庫：文檔型數據庫的靈感是來自于Lotus Notes辦公軟件的，而且它同名列前茅種鍵值存儲相類似。該類型的數據模型是版本化的文檔，半結構化的文檔以特定的格式存儲，比如JSON。文檔型數據庫可以看作是鍵值數據庫的升級版，允許之間嵌套鍵值，在處理網頁等復雜數據時，文檔型數據庫比傳統鍵值數據庫的查詢效率更高。如：CouchDB，MongoDb。國內也有文檔型數據庫SequoiaDB，已經開源。圖形（Graph）數據庫：圖形結構的數據庫同其他行列以及剛性結構的SQL數據庫不同，它是使用靈活的圖形模型，并且能夠擴展到多個服務器上。NoSQL數據庫沒有標準的查詢語言（SQL），因此進行數據庫查詢需要制定數據模型。許多NoSQL數據庫都有REST式的數據接口或者查詢API。如：Neo4J，InfoGrid，Infinite Graph。

4、特點

對于NoSQL并沒有一個明確的范圍和定義，但是他們都普遍存在下面一些共同特征：

易擴展：NoSQL數據庫種類繁多，但是一個共同的特點都是去掉關系數據庫的關系型特性。數據之間無關系，這樣就非常容易擴展。無形之間，在架構的層面上帶來了可擴展的能力。大數據量，高性能：NoSQL數據庫都具有非常高的讀寫性能，尤其在大數據量下，同樣表現優異。這得益于它的無關系性，數據庫的結構簡單。一般MySQL使用Query Cache。NoSQL的Cache是記錄級的，是一種細粒度的Cache，所以NoSQL在這個層面上來說性能就要高很多。靈活的數據模型：NoSQL無須事先為要存儲的數據建立字段，隨時可以存儲自定義的數據格式。而在關系數據庫里，增刪字段是一件非常麻煩的事情。如果是非常大數據量的表，增加字段簡直就是——個噩夢。這點在大數據量的Web 2.0時代尤其明顯。高可用：NoSQL在不太影響性能的情況，就可以方便地實現高可用的架構。比如Cassandra、HBase模型，通過復制模型也能實現高可用。

5、體系框架

NoSQL框架體系NosoL整體框架分為四層，由下至上分為數據持久層（data persistence）、整體分布層（data distribution model）、數據邏輯模型層（data logical model）、和接口層（interface），層次之間相輔相成，協調工作。

數據持久層定義了數據的存儲形式，主要包括基于內存、基于硬盤、內存和硬盤接口、訂制可拔插四種形式。基于內存形式的數據存取速度非常快，但可能會造成數據丟失。基于硬盤的數據存儲可能保存很久，但存取速度較基于內存形式的慢。內存和硬盤相結合的形式，結合了前兩種形式的優點，既保證了速度，又保證了數據不丟失。訂制可拔插則保證了數據存取具有較高的靈活性。

數據分布層定義了數據是如何分布的，相對于關系型數據庫，NoSQL可選的機制比較多，主要有三種形式：一是CAP支持，可用于水平擴展。二是多數據中心支持，可以保證在橫跨多數據中心是也能夠平穩運行。三是動態部署支持，可以在運行著的集群中動態地添加或刪除節點。

數據邏輯層表述了數據的邏輯表現形式，與關系型數據庫相比，NoSQL在邏輯表現形式上相當靈活，主要有四種形式：一是鍵值模型，這種模型在表現形式上比較單一，但卻有很強的擴展性。二是列式模型，這種模型相比于鍵值模型能夠支持較為復雜的數據，但擴展性相對較差。三是文檔模型，這種模型對于復雜數據的支持和擴展性都有很大優勢。四是圖模型，這種模型的使用場景不多，通常是基于圖數據結構的數據定制的。

接口層為上層應用提供了方便的數據調用接口，提供的選擇遠多于關系型數據庫。接口層提供了五種選擇：Rest，Thrift，Map/Reduce，Get/Put，特定語言API，使得應用程序和數據庫的交互更加方便。

NoSQL分層架構并不代表每個產品在每一層只有一種選擇。相反，這種分層設計提供了很大的靈活性和兼容性，每種數據庫在不同層面可以支持多種特性。

6、適用場景

NoSQL數據庫在以下的這幾種情況下比較適用：

數據模型比較簡單需要靈活性更強的IT系統對數據庫性能要求較高不需要高度的數據一致性對于給定key，比較容易映射復雜值的環境

延伸閱讀1：數據庫軟件MongoDB

MongoDB是一個介于關系數據庫和非關系數據庫之間的產品，是非關系數據庫中功能最豐富，最像關系數據庫的。它支持的數據結構非常松散，是類似Json的Bjson格式，因此可以存儲比較復雜的數據類型。MongoDB最大的特點是它支持的查詢語言非常強大，其語法有點類似于面向對象的查詢語言，幾乎可以實現類似關系數據庫單表查詢的絕大部分功能，還支持為數據建立索引。它的特點是高性能、易部署、易使用、存儲數據非常方便。