Dokumentorientierte Datenbank

A dokumentorientierte Datenbank, oder Dokumentgeschäft, ist ein Computer Programm und Datenspeichersystem zum Speichern, Abrufen und Verwalten von dokumentorientierten Informationen, auch bekannt als Halbstrukturierte Daten.^[1]

Dokumentorientierte Datenbanken sind eine der Hauptkategorien von NoSQL Datenbanken und die Popularität des Begriffs "dokumentorientierte Datenbank" ist gewachsen^[2] mit der Verwendung des Begriffs NoSQL selbst. XML -Datenbanken sind eine Unterklasse von dokumentorientierten Datenbanken, die optimiert werden, um mit der Arbeit zu arbeiten Xml Unterlagen. Grafikdatenbanken sind ähnlich, aber fügen Sie eine weitere Ebene hinzu, die Beziehung, was es ihnen ermöglicht, Dokumente für eine schnelle Traversal zu verknüpfen.

Dokumentorientierte Datenbanken sind von Natur aus eine Unterklasse der Schlüsselwert, ein weiteres NoSQL -Datenbankkonzept. Der Unterschied liegt in der Art und Weise, wie die Daten verarbeitet werden. In einem Schlüsselwertspeicher werden die Daten als von Natur aus undurchsichtig für die Datenbank angesehen, während ein dokumentorientiertes System auf der internen Struktur in der Struktur beruht dokumentieren um zu extrahieren Metadaten dass die Datenbankmotor für die weitere Optimierung verwendet. Obwohl der Unterschied aufgrund von Werkzeugen in den Systemen oft vernachlässigbar ist,^[a] Konzeptionell ist der Dokumentgeschäft konzipiert, um ein umfassenderes Erlebnis mit modernen Programmierechniken zu bieten.

Dokumentdatenbanken^[b] Kontrast stark mit dem Traditionellen relationale Datenbank (RDB). Relationale Datenbanken speichern im Allgemeinen Daten in separaten Tische das werden vom Programmierer definiert, und ein einzelnes Objekt kann über mehrere Tabellen verteilt werden. Dokumentdatenbanken speichern alle Informationen für ein bestimmtes Objekt in einer einzigen Instanz in der Datenbank, und jedes gespeicherte Objekt kann sich von jeder anderen unterscheiden. Dies beseitigt die Notwendigkeit Objektrelationskartierung beim Laden von Daten in die Datenbank.

Unterlagen

Das zentrale Konzept einer dokumentorientierten Datenbank ist der Begriff von a dokumentieren. Während sich jede dokumentorientierte Datenbankimplementierung in den Details dieser Definition unterscheidet, gehen sie allgemein an, dass Dokumente in einem Standardformat oder -codieren dokumentiert und codieren. In den verwendeten Codierungen gehören Xml, Yaml, JSONsowie binäre Formen wie BSON.

Dokumente in einem Dokumentgeschäft entsprechen ungefähr dem Programmierkonzept eines Objekts. Sie müssen weder ein Standardschema einhalten, noch haben sie alle gleichen Abschnitte, Slots, Teile oder Schlüssel. Im Allgemeinen haben Programme, die Objekte verwenden, viele verschiedene Arten von Objekten, und diese Objekte haben häufig viele optionale Felder. Jedes Objekt, auch die derselben Klasse, kann ganz anders aussehen. Dokumentspeicher sind insofern ähnlich, als sie verschiedene Arten von Dokumenten in einem einzelnen Speicher zulassen, die darin enthaltenen Felder optional sein und sie häufig mit verschiedenen Codierungssystemen codiert werden können. Beispielsweise ist das Folgende ein Dokument, das in JSON codiert ist:

{  "Vorname": "Bob",   "Adresse": "5 Oak St.",   "Hobby": "Segeln" } 

Ein zweites Dokument könnte in XML als:

    Bob  Schmied   Typ ="Zelle">(123) 555-0178   Typ ="Arbeit">(890) 555-0133  
  Heim  123 Back St.  Jungs  Ar  32225  UNS     

Diese beiden Dokumente haben einige strukturelle Elemente miteinander, aber jeder hat auch einzigartige Elemente. Die Struktur und der Text und andere Daten im Dokument werden normalerweise als Dokument bezeichnet Inhalt und kann über Abruf- oder Bearbeitungsmethoden verwiesen werden (siehe unten). Im Gegensatz zu einer relationalen Datenbank, in der jeder Datensatz dieselben Felder enthält, wobei ungenutzte Felder leer sind; In beiden Dokumenten (Datensatz) gibt es im obigen Beispiel keine leeren "Felder". Mit diesem Ansatz können einige Datensätze neue Informationen hinzugefügt werden, ohne dass jeder andere Datensatz in der Datenbank dieselbe Struktur freigibt.

Dokumentdatenbanken liefern in der Regel zusätzliche Metadaten zusammen mit dem Dokumentinhalt in Verbindung gebracht und gespeichert werden. Diese Metadaten können sich auf Einrichtungen beziehen, die der Datenspeicher für die Organisation von Dokumenten, die Bereitstellung von Sicherheit oder andere implementierungsspezifische Funktionen bereitstellt.

Crud Operations

Die Kernvorgänge, die eine dokumentorientierte Datenbank für Dokumente unterstützt Crud:

• Schöpfung (oder Insertion)
• Abrufen (oder Abfrage, suchen, lesen oder finden)
• Update (oder bearbeiten)
• Löschen (oder Entfernung)

Schlüssel

Dokumente werden in der Datenbank über ein eindeutiges behandelt Schlüssel Das stellt dieses Dokument dar. Dieser Schlüssel ist einfach Kennung (oder id), normalerweise a Saite, a Uri, oder ein Weg. Der Schlüssel kann verwendet werden, um das Dokument aus der Datenbank abzurufen. Typischerweise behält die Datenbank eine bei Index Auf dem Schlüssel zur Beschleunigung des Dokumentenabrufs und in einigen Fällen muss der Schlüssel das Dokument erstellen oder in die Datenbank einfügen.

Abruf

Ein weiteres definierendes Merkmal einer dokumentorientierten Datenbank ist, dass die Datenbank über die einfache Taste-zu-Dokument-Suche nach dem Abrufen eines Dokuments verwendet werden kann, das es dem Benutzer ermöglicht, Dokumente basierend auf Inhalten abzurufen (oder Metadaten). Sie möchten beispielsweise eine Abfrage, die alle Dokumente mit einem bestimmten Feld auf einen bestimmten Wert abgerufen. Die Anzahl der verfügbaren Abfragen -APIs oder Abfragelitätsfunktionen sowie die erwartete Leistung der Abfragen variieren erheblich von einer Implementierung zur anderen. Ebenso variiert der spezifische Satz von Indizierungsoptionen und -konfigurationen, die verfügbar sind, stark von Implementierung.

Hier variiert der Dokumentgeschäft am meisten vom Schlüsselwert. Theoretisch sind die Werte in einem Schlüsselwertgeschäft für den Laden undurchsichtig, sie sind im Wesentlichen schwarze Kisten. Sie bieten möglicherweise Suchsysteme an, die denen eines Dokumentgeschäfts ähneln, haben jedoch möglicherweise weniger Verständnis für die Organisation des Inhalts. Dokumentstore verwenden die Metadaten im Dokument, um den Inhalt zu klassifizieren, sodass sie beispielsweise verstehen können, dass eine Reihe von Ziffern eine Telefonnummer ist, und eine andere ist eine Postleitzahl. Dies ermöglicht es ihnen, nach Daten von Daten zu suchen, beispielsweise alle Telefonnummern mit 555, die die Postleitzahl 55555 ignorieren würden.

Bearbeitung

Dokumentdatenbanken bieten in der Regel einen Mechanismus zur Aktualisierung oder Bearbeitung des Inhalts (oder der Metadaten) eines Dokuments, entweder durch den Austausch des gesamten Dokuments oder einzelne strukturelle Teile des Dokuments.

Organisation

Die Implementierungen der Dokumentdatenbank bieten eine Vielzahl von Möglichkeiten zur Organisation von Dokumenten, einschließlich Vorstellungen von

• Sammlungen: Gruppen von Dokumenten, in denen je nach Implementierung ein Dokument für das Leben in einer Sammlung durchgesetzt werden kann oder in mehreren Sammlungen leben dürfte
• Tags und nicht sichtbare Metadaten: Zusätzliche Daten außerhalb des Dokumentinhalts
• Verzeichnishierarchien: Gruppen von Dokumenten, die in einer baumartigen Struktur organisiert sind, typischerweise basierend auf Pfad oder URI

Manchmal variieren diese organisatorischen Vorstellungen darin, wie sehr sie logisch gegenüber physisch sind (z. B. auf der Festplatte oder im Gedächtnis), Darstellungen.

Beziehung zu anderen Datenbanken

Beziehung zu Schlüsselwertgeschäften

Eine dokumentorientierte Datenbank ist eine Spezialisation Schlüsselwert, was selbst eine weitere Kategorie NoSQL -Datenbank ist. In einem einfachen Schlüsselwertspeicher ist der Dokumentinhalt undurchsichtig. Eine dokumentorientierte Datenbank liefert APIs oder eine Abfrage-/Aktualisierungssprache, die die Fähigkeit zur Abfrage oder Aktualisierung basierend auf der internen Struktur in der dokumentieren. Dieser Unterschied kann für Benutzer, die keine reichhaltigere Abfrage-, Abruf- oder Bearbeitungs -APIs benötigen, die in der Regel von Dokumentdatenbanken bereitgestellt werden, gering sein. Moderne Schlüsselwertgeschäfte enthalten häufig Funktionen für die Arbeit mit Metadaten und verwischen die Grenzen zwischen Dokumentengeschäften.

Beziehung zu Suchmaschinen

Eine Suchmaschine (auch bekannt als Informationsrückgewinnung) Systeme wie Elasticsarch Geben Sie genügend Kernvorgänge für Dokumente an, um die Definition einer dokumentorientierten Datenbank anzupassen.

Beziehung zu relationalen Datenbanken

In einer relationalen Datenbank werden die Daten zunächst in eine Reihe vordefinierter Typen eingeteilt, und Tische werden erstellt, um einzelne Einträge zu halten, oder Aufzeichnungen, von jedem Typ. Die Tabellen definieren die Daten innerhalb der einzelnen Datensatze Felder, was bedeutet, dass jeder Datensatz in der Tabelle die gleiche Gesamtform hat. Der Administrator definiert auch die Beziehungen zwischen den Tabellen und wählt bestimmte Felder aus, von denen sie glauben, dass sie am häufigsten zum Suchen verwendet werden und definiert werden Indizes auf sie. Ein Schlüsselkonzept im relationalen Design ist, dass alle Daten, die wiederholt werden können Unbekannter Schlüssel. Dieses Design ist bekannt als Datenbanknormalisierung.^[3]

Beispielsweise muss eine Adressbuchanwendung im Allgemeinen den Kontaktnamen, ein optionales Bild, eine oder mehrere Telefonnummern, eine oder mehrere Mailingadressen und eine oder mehrere E -Mail -Adressen speichern. In einer kanonischen relationalen Datenbank werden Tabellen für jede dieser Zeilen mit vordefinierten Feldern für jedes Bit von Daten erstellt: Die Kontakttabelle kann First_Name, Last_Name und Bildspalten enthalten, während die Tabelle Telefon_Number möglicherweise Country_Code, Area_Code, Telefon_Number und Typ ((type (type ( Home, Arbeit usw.). Die Tabelle von Telefon_Number enthält auch eine Fremdschlüsselspalte "contact_id", in der die eindeutige ID -Nummer enthält, die dem Kontakt zugewiesen ist, wenn er erstellt wurde. Um den ursprünglichen Kontakt neu zu erstellen, verwendet die Datenbankmotor die Fremdschlüssel, um nach den zugehörigen Elementen in der Gruppe der Tabellen zu suchen und die Originaldaten zu rekonstruieren.

Im Gegensatz dazu gibt es in einer dokumentorientierten Datenbank möglicherweise keine interne Struktur, die direkt auf das Konzept einer Tabelle abbildet, und die Felder und Beziehungen existieren im Allgemeinen nicht als vordefinierte Konzepte. Stattdessen werden alle Daten für ein Objekt in ein einzelnes Dokument platziert und in der Datenbank als einzelne Eintrag gespeichert. Im Adressbuchbeispiel würde das Dokument den Namen, das Bild und alle Kontaktinformationen des Kontakts in einem einzigen Datensatz enthalten. Auf diesen Eintrag wird über ihren Schlüssel zugegriffen, mit dem die Datenbank das Dokument abrufen und an die Anwendung zurückgeben kann. Zum Abrufen der zugehörigen Daten sind keine zusätzlichen Arbeiten erforderlich. All dies wird in einem einzigen Objekt zurückgegeben.

Ein wesentlicher Unterschied zwischen den dokumentorientierten und relationalen Modellen besteht darin, dass die Datenformate im Dokumentenfall nicht vordefiniert sind. In den meisten Fällen kann jede Art von Dokument in jeder Datenbank gespeichert werden, und diese Dokumente können sich jederzeit in Typ und Form ändern. Wenn man einem Kontakt eine Country_FLAG hinzufügen möchte, kann dieses Feld zu neuen Dokumenten hinzugefügt werden, sobald sie eingefügt werden, dies hat keinen Einfluss auf die Datenbank oder die vorhandenen Dokumente, die bereits gespeichert sind. Um Informationen aus der Datenbank abzurufen, ermöglichen dokumentorientierte Systeme den Administrator im Allgemeinen, bereitzustellen Hinweise in die Datenbank, um nach bestimmten Arten von Informationen zu suchen. Diese funktionieren ähnlich wie Indizes im relationalen Fall. Die meisten bieten auch die Möglichkeit, zusätzliche Metadaten außerhalb des Inhalts des Dokuments selbst hinzuzufügen, z. B. Einträge als Teil eines Adressbuchs, mit dem der Programmierer verwandte Arten von Informationen abgerufen werden kann, z. . Dies liefert Funktionen ähnlich einer Tabelle, trennt jedoch das Konzept (Datenkategorien) von ihrer physischen Implementierung (Tabellen).

Im klassischen normalisierten relationalen Modell werden Objekte in der Datenbank als separate Datenreihen ohne inhärente Struktur dargestellt, die über diejenigen hinausgehen, die ihnen beim Abnehmen gegeben sind. Dies führt zu Problemen, wenn Sie versuchen, Programmierobjekte in und von ihren zugehörigen Datenbankzeilen zu übersetzen, ein Problem, das bekannt ist Objektrelationsimpedanz-Missverhältnis.^[4] Dokumentspeicher genauer oder in einigen Fällen direkt die Programmierobjekte in den Geschäft. Diese werden oft mit dem Begriff vermarktet NoSQL.

Implementierungen

XML -Datenbankimplementierungen

Die meisten XML-Datenbanken sind dokumentorientierte Datenbanken.

Siehe auch

• Datenbanktheorie
• Datenhierarchie
• Datenanalyse
• Volltextsuche
• In-Memory-Datenbank
• Internet -Nachrichtenzugriffsprotokoll (IMAP)
• Maschinenlesbare Dokumente
• Multi-Model-Datenbank
• NoSQL
• Objektdatenbank
• Online -Datenbank
• Echtzeit-Datenbank
• Relationale Datenbank
• Content -Management -System

Anmerkungen

Verweise

Weitere Lektüre

• Assaf Arkin.(2007, 20. September). Konsistenz lesen: Dumme Datenbanken, intelligente Dienste.

Externe Links

• DB-Engines-Ranking von Dokumentgeschäften nach Beliebtheit, monatlich aktualisiert