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NoSQL : aide-mémoire pour la conception de systèmespar@therealone
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NoSQL : aide-mémoire pour la conception de systèmes

par Denis Larionov8m2023/10/30
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Je voudrais parler des différents types de bases de données NoSQL et montrer pour quelles tâches elles sont utilisées. Il existe plusieurs types de bases de données NoSQL, chacune ayant ses propres caractéristiques et utilisée dans différents scénarios.
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Je voudrais parler des différents types de bases de données NoSQL et montrer pour quelles tâches elles sont utilisées. Il existe plusieurs types de bases de données NoSQL, chacune ayant ses propres caractéristiques et utilisée dans différents scénarios.

Bases de données de valeurs-clés

Dans ce type de base de données, les données sont stockées sous forme de paires clé-valeur. La clé est unique et permet d'accéder à la valeur correspondante. Des exemples de telles bases de données incluent Redis et Riak.


Les cas d'utilisation incluent :

  • Mise en cache : Redis et d'autres magasins clé-valeur sont utilisés pour mettre en cache les données fréquemment consultées, réduisant ainsi la charge sur les bases de données plus lentes et améliorant considérablement les performances des applications.


  • Gestion des sessions : les magasins de valeurs-clés aident à gérer les sessions utilisateur sur les sites Web, en stockant les informations de session telles que les données de connexion et les préférences utilisateur.


  • Applications en temps réel et d'analyse : les magasins de valeurs-clés sont bien adaptés au stockage de données de mise à jour en temps réel, telles que des indicateurs de performance, des statistiques et des mesures, et fournissent un accès rapide aux informations à jour.


  • Compteurs et statistiques : les magasins de valeurs-clés stockent efficacement les statistiques sur les visites de sites Web, les compteurs, les likes, les retweets et autres mesures nécessitant des mises à jour rapides des données.


  • Géodonnées et géolocalisation : les magasins de valeurs-clés sont utilisés pour stocker des informations de localisation, telles que les coordonnées de géolocalisation et les points d'intérêt sur une carte.


  • Implémentation de la file d'attente des tâches : les magasins clé-valeur peuvent être utilisés pour créer des systèmes de traitement de file d'attente de tâches, où les clés représentent les tâches et les valeurs représentent les données à traiter.


  • Internet des objets (IoT) : les magasins de valeurs-clés permettent de gérer et de stocker les données d'une multitude de capteurs et d'appareils IoT, où les clés et les valeurs peuvent représenter des mesures et des paramètres.


  • Stockage de configuration : les magasins clé-valeur permettent de stocker et de mettre à jour les paramètres des applications et du système.


Les bases de données clé-valeur offrent un accès rapide aux données par clé, ce qui constitue leur principal avantage.

Bases de données documentaires

Les bases de données de documents stockent les données dans des formats de documents tels que JSON ou XML. Des exemples de telles bases de données incluent MongoDB et CouchDB. Ils fournissent un schéma de données flexible et permettent de stocker et de récupérer des documents complexes.


Ils se caractérisent par leur flexibilité et leur capacité à stocker des données semi-structurées au format document. Ils trouvent une application dans divers scénarios :


  • Gestion de contenu : les bases de données documentaires stockent et gèrent efficacement le contenu tel que les articles, les images, les vidéos et l'audio. Ceci est particulièrement utile dans les systèmes de gestion de contenu (CMS) et les bibliothèques numériques.


  • Analyses et rapports : En raison de leur flexibilité, les bases de données documentaires permettent de stocker et d'analyser diverses données, ce qui est utile pour créer des rapports et des outils d'analyse.


  • Gestion des utilisateurs et authentification : les bases de données documentaires simplifient la gestion des utilisateurs, les rôles et l'authentification en permettant le stockage des informations pertinentes.


  • Commerce électronique et boutiques en ligne : les bases de données documentaires stockent efficacement des informations sur les produits, les commandes et les clients.


  • Industrie du jeu : dans les jeux informatiques et les mondes virtuels, les bases de données de documents sont utilisées pour stocker les objets du jeu, les paramètres des personnages et les réalisations des joueurs.


  • Systèmes de comptabilité et de gestion des tâches : les bases de données documentaires conviennent à la gestion des tâches, des projets et des listes de tâches. Les documents peuvent représenter des tâches et leurs attributs associés.


  • Internet des objets (IoT) : les bases de données documentaires sont utilisées pour stocker les données des capteurs et des appareils IoT, car elles peuvent stocker différents types de données.


  • Prise en charge des applications avec des schémas évolutifs : La flexibilité des bases de données documentaires permet aux applications de travailler efficacement avec des données dont le schéma peut changer au fil du temps.


  • Journaux d'événements et audit : les bases de données de documents peuvent être utilisées pour la journalisation des événements, l'audit et l'analyse des journaux d'actions.


Les bases de données documentaires excellent lorsque les données peuvent être semi-structurées ou que leur schéma peut changer au fil du temps.

Bases de données en colonnes

Les bases de données en colonnes stockent les données dans des colonnes plutôt que dans des lignes, ce qui permet un traitement efficace de gros volumes de données et de requêtes analytiques. Des exemples de bases de données de ce type incluent Vertica et Clickhouse.


Les bases de données en colonnes sont largement utilisées dans l'analyse du Big Data, le stockage de séries chronologiques et les systèmes de comptabilité.


Ils possèdent des caractéristiques uniques qui les rendent adaptés à divers scénarios et applications :

  • Analytics et Big Data Warehouses : des systèmes comme Vertica sont souvent utilisés pour analyser de gros volumes de données. Ils offrent des performances de lecture et d’écriture élevées, particulièrement utiles pour les entrepôts de Big Data et les systèmes d’analyse.


  • Systèmes de comptabilité des séries chronologiques : les bases de données en colonnes peuvent être efficaces pour stocker et analyser les données de séries chronologiques telles que les journaux d'événements, les mesures de performances et les systèmes de surveillance.


  • Internet des objets (IoT) : dans les réseaux Internet des objets, où des centaines et des milliers d'appareils génèrent des flux de données, les bases de données en colonnes sont capables de traiter et de stocker des données en temps réel.


  • Systèmes temps réel : Grâce à leurs hautes performances et leur évolutivité, les bases de données en colonnes sont utilisées dans les systèmes temps réel, notamment les systèmes de traitement d'événements et de traitement de transactions.


  • Systèmes de comptabilité et de gestion des données clients : les bases de données en colonnes peuvent stocker des données sur les clients, leurs commandes, leurs préférences et leurs interactions avec l'entreprise.


  • Réseaux sociaux et systèmes de recommandation : les bases de données en colonnes sont utilisées pour stocker les relations entre les utilisateurs, leurs actions et leurs recommandations.


  • Systèmes de stockage et d'analyse de contenu multimédia : ils peuvent stocker et traiter de grands volumes d'images, de vidéos et de données audio.


  • Systèmes de contrôle de version et d'archivage : la structure de données des bases de données en colonnes permet de stocker et de suivre les modifications des documents et des données avec la possibilité de restaurer les versions précédentes.


  • Systèmes financiers et trading : dans les applications financières, les bases de données en colonnes peuvent stocker des cotations, des transactions, un historique opérationnel et d'autres données.


  • Systèmes de surveillance et d'audit : la capacité de stocker et d'analyser les données des journaux d'événements et d'audit les rend utiles dans les systèmes de sécurité et de surveillance.


Les bases de données en colonnes offrent des performances et une évolutivité élevées, ce qui en fait un choix idéal pour les applications nécessitant le traitement de gros volumes de données et un accès rapide à celles-ci.

Magasins à colonnes larges

De nombreuses personnes confondent les bases de données en colonnes avec les magasins à colonnes larges. Ils présentent certaines similitudes mais aussi des différences significatives. Voici les principales différences entre eux :


Magasins à larges colonnes :

  • Modèle de données : les magasins à colonnes larges utilisent un modèle de données basé sur des familles de colonnes. Chaque famille peut contenir différentes colonnes et les lignes de données peuvent contenir différentes familles.


  • Flexibilité du schéma : les magasins à colonnes larges ont généralement un degré élevé de flexibilité du schéma. Les familles de colonnes et les colonnes elles-mêmes peuvent être ajoutées dynamiquement sans modifier l'intégralité du schéma.


  • Performances de lecture : les magasins à colonnes larges offrent des performances de lecture élevées, en particulier pour les requêtes qui nécessitent la lecture d'un grand nombre de colonnes.


Bases de données en colonnes :

  • Modèle de données : les bases de données en colonnes utilisent un modèle de données dans lequel chaque colonne représente un fragment de données distinct. Cela permet une compression efficace des données et un stockage compact.


  • Compression des données : les bases de données en colonnes fournissent généralement des mécanismes de compression des données, ce qui les rend adaptées au stockage de gros volumes d'informations.


  • Performances d'écriture : les bases de données en colonnes offrent souvent des performances d'écriture élevées. Ils conviennent aux applications avec une charge d'écriture élevée.


Le développement rapide des technologies de bases de données NoSQL a conduit à l’émergence de différents types de bases de données, chacune ayant ses propres caractéristiques et domaines d’application. Il est important de considérer que le choix entre les magasins à colonnes larges et les bases de données en colonnes dépend du système spécifique et de la tâche à accomplir.

Bases de données graphiques

Les bases de données graphiques sont conçues pour stocker et traiter des données organisées en structures graphiques. Ils modélisent les données sous forme de graphique, où les nœuds représentent les objets et les arêtes représentent les relations entre eux. Des exemples de telles bases de données incluent Neo4j et Amazon Neptune.


Ils trouvent des applications dans de nombreux domaines où les connexions et les relations entre les données jouent un rôle important. Voici quelques domaines de leur application :


Réseaux sociaux : les bases de données graphiques sont idéales pour stocker des informations sur les utilisateurs, leurs connexions, leurs amis et leurs interactions dans les réseaux sociaux.


  • Systèmes de recommandation : l'analyse des préférences et des relations des utilisateurs permet des recommandations personnalisées, notamment des produits, de la musique et des films.


  • Données géospatiales : les bases de données graphiques sont bien adaptées au stockage et à l'analyse de données géospatiales, telles que des cartes, des itinéraires et des emplacements.


  • Bioinformatique et génomique : Les bases de données graphiques sont utilisées pour analyser les données génétiques, les relations entre gènes et protéines, ainsi que les voies métaboliques.


  • Fraude et sécurité : L'analyse des connexions entre les événements et les utilisateurs permet d'identifier les anomalies et les menaces potentielles en matière de sécurité et de surveillance.


  • Systèmes de recommandation de commerce électronique : les bases de données graphiques peuvent être utilisées pour analyser le comportement des consommateurs et fournir des recommandations d'achat.


  • Analyse des réseaux et des systèmes de transport : les bases de données graphiques aident à modéliser et à optimiser les réseaux, tels que les itinéraires de transport et les systèmes de télécommunication.


  • Systèmes de gestion des relations et analyse de réseau : les bases de données graphiques sont appliquées à l'analyse des relations entre les entités, à la fois dans des contextes médico-légaux et sociologiques.


  • Logistique et gestion de la chaîne d'approvisionnement : les bases de données graphiques peuvent aider à optimiser les chaînes d'approvisionnement et les itinéraires de livraison.


Les bases de données graphiques sont parfaites pour les scénarios dans lesquels il est important de modéliser et d'analyser des relations complexes entre les données ou dans lesquels les données elles-mêmes représentent une structure graphique.

Bases de données de séries chronologiques

Les bases de données de séries chronologiques sont spécialisées dans le stockage et l'analyse de données temporelles, telles que les données de capteurs ou les journaux. Ils offrent un stockage efficace et un accès rapide aux données commandées. Des exemples de telles bases de données incluent InfluxDB et TimescaleDB.


Les bases de données de séries chronologiques sont utilisées dans divers domaines où l'analyse de données temporelles est requise. Voici quelques domaines d’application des bases de données de séries chronologiques :


  • Internet des objets (IoT) : les bases de données de séries chronologiques sont utilisées pour collecter et analyser les données de plusieurs capteurs et appareils en temps réel.


  • Finance et marchés financiers : ils sont utilisés pour analyser les données de séries chronologiques financières, telles que les cotations boursières, les taux de change et les séries chronologiques d'évaluation des actifs.


  • Surveillance et analyse des performances : utilisé pour surveiller les performances des systèmes informatiques, des serveurs, des réseaux et des applications.


  • Santé et médecine : Ils sont utilisés pour le suivi des patients, la collecte de données médicales et l'analyse d'indicateurs biométriques.


  • Télécommunications : Pour la surveillance du réseau, la qualité de la communication, l'analyse de la charge et l'analyse du trafic.


  • Énergie : Pour la comptabilité et le suivi des consommations d'énergie, l'analyse des données de production et de distribution.


  • Météorologie et climatologie : Les bases de données de séries chronologiques sont utilisées pour stocker des données météorologiques et analyser les indicateurs climatiques.


  • Logistique et transport : pour surveiller et optimiser les opérations de logistique et de transport, y compris le suivi des itinéraires et l'état des véhicules.


  • Marketing Analytics : utilisé pour analyser les données sur le comportement des consommateurs, les campagnes publicitaires et l'efficacité du marketing.


  • Systèmes de sécurité et de surveillance : les bases de données de séries chronologiques permettent le suivi des événements et des actions à des fins de sécurité et de surveillance.


  • Systèmes de comptabilité et d'audit : Ils sont utilisés pour enregistrer les événements et les audits, ainsi que pour garantir l'intégrité des données.


Les bases de données de séries chronologiques offrent la possibilité de stocker et d'analyser des données au fil du temps, ce qui les rend importantes pour une variété de domaines où le suivi, l'analyse et la prévision des modifications des données sont nécessaires.


Chaque type de base de données NoSQL est conçu pour différents scénarios d'utilisation et possède ses caractéristiques uniques. Le choix d'une base de données spécifique dépend des exigences de votre projet et des caractéristiques de vos données.


Il est également important de souligner le rôle important des bases de données relationnelles dans le contexte des données structurées, où le maintien de l’intégrité des données et des relations est essentiel.


Les bases de données relationnelles disposent de puissantes capacités de traitement et d'analyse des données à l'aide de requêtes SQL et offrent fiabilité et cohérence des données.


Par conséquent, lors du choix d’une base de données pour votre projet, il est important de prendre en compte les caractéristiques et les exigences de la base de données elle-même, ainsi que les spécificités de vos données et vos scénarios d’utilisation.


Il est important de noter que les bases de données relationnelles sont largement utilisées dans divers secteurs, notamment la finance, le commerce, la santé, etc. Ils offrent de solides garanties d’intégrité et de fiabilité des données, et prennent en charge un large éventail de fonctionnalités pour l’analyse et le traitement des données.


Cependant, ces dernières années, avec le développement des bases de données NoSQL, de nouvelles opportunités sont apparues pour traiter et stocker les données dans différents formats et structures.


La flexibilité et l'évolutivité des bases de données NoSQL permettent une gestion efficace de grands volumes de données et la modélisation de relations complexes.


Par conséquent, lorsque vous choisissez entre des bases de données relationnelles et NoSQL, il est important de prendre en compte les exigences de votre projet, le volume de données, la complexité des relations et les scénarios d'utilisation.


La combinaison de différents types de bases de données peut également constituer une approche efficace pour trouver des solutions optimales aux tâches de traitement et de stockage des données.