Polyglot Persistence und NoSQL
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- Waltraud Dittmar
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1 Polyglot Persistence und NoSQL Mehr Flexibilität, mehr Komplexität!? Stefan Kühnlein Solution Architekt OPITZ CONSULTING GmbH Nürnberg, OPITZ CONSULTING GmbH 2014 Seite 1
2 Agenda 1. Rückblick Relationale Datenbanken 2. NoSQL-Datenbanken 3. Entwicklung von NoSQL-Anwendungen 4. Polyglot Persistence OPITZ CONSULTING GmbH 2014 Seite 2
3 1 Rückblick Relationale Datenbanken OPITZ CONSULTING GmbH 2014 Seite 3
4 Relationale Datenbank Relationale Datenbank bevorzugt für die Speicherung von Daten es existieren ausgereifte Lösungen breite Akzeptanz und Vertrautheit unzählige Tools Speicherung der Daten in 2 dimensionalen Tabellen Verfügt über ein klar definiertes Schema inkl. Relationen und Constraints Unterstützung der SQL (Structured Query Language) eine standardisierte Abfragesprache sehr flexible viele Operationen Relationale Datenbank haben sich zum Standard entwickelt OPITZ CONSULTING GmbH 2014 Seite 4
5 Kennzeichen von Relationalen Datenbanken Transaktional ACID Automicity Consistency Isolation Durability Architekturentscheidungen Jeder End-User interagiert direkt mit der Datenbank RDBMS verwaltet die Integrität und Concurrency Unterstützung von unbekannten Anwendungspattern Flexible Abfragesprache Datenstrukturen ohne Ausrichtung auf eine bestimmtes Abfragemuster Datenbank läuft auf einen einzigen Rechner Sicherstellung des ACID-Anforderungen OPITZ CONSULTING GmbH 2014 Seite 5
6 Grenzen der Relationalen Datenbanken Entwicklungen von immer komplexeren Anwendungen auf Basis von Relationalen Datenbanken Auslagerung der Businesslogik in eine separate Schicht Die Entwicklung von Anwendung erfolgt mehr über einen objektorientierten Ansatz statt einem prozeduralen Ansatz Einsatz von speziellen Frameworks Skalierbarkeit Datenbanken wachsen stetig und geraten außer Kontrolle Performance verschlechtert sich exponentiell OPITZ CONSULTING GmbH 2014 Seite 6
7 OPITZ CONSULTING GmbH 2014 Seite 7
8 Empfehlung 1 Optimierung von Relationalen Datenbanken Indizierung der ganzen Datenbank -> geringfügig schnellere Ausführung von Datenbankabfrage Erstellung von Materialized Views für komplexe Joins -> Albtraum diese zu managen -> veralten ständig Denormalisierung -> Redundanzen Einführung von Caches -> Daten veralten und Cache muss konsistent gehalten werden -> Weitere Redundanzen OPITZ CONSULTING GmbH 2014 Seite 8
9 Empfehlung 2 Skalierung von Relationalen Datenbanken Einführung von Master/Slave Nur möglich unter der Annahme dass mehr lesend auf die Daten zugegriffen werden Schreiben auf dem Master; Lesen von den Slaves Der Master muss seine Daten zu den Slaves replizieren Stellt diese Lösung konsistente Daten zur Verfügung? Sharding Verbessert sowohl lesende als auch schreibende Zugriffe Kein Join über Partitionen Keine Referenzielle Integrität Benötigt eine Anpassung der Anwendungen Einführung eines Single-Point of Failures Stellt diese Lösung konsistente Daten zur Verfügung? OPITZ CONSULTING GmbH 2014 Seite 9
10 2 NoSQL-Datenbanken OPITZ CONSULTING GmbH 2014 Seite 10
11 BASE Akronym Basically Available Verteilung der Daten durch Replikation auf verschiedene Partitionen Zugriff auf Daten möglich auch wenn nicht alle Konten verfügbar sind Soft State ACID-Systeme gewährleisten die Konsistenz zu jedem beliebigen Zeitpunkt Bei NoSQL-Datenbanken wird den Entwickler überlassen, wie damit umgegangen werden soll Eventually consistent Daten werden erst zu einem späteren Zeitpunkt wieder konsistent OPITZ CONSULTING GmbH 2014 Seite 11
12 Oracle NoSQL Datenbank Anwendung Driver Anwendung Driver Einfache Administration Flexibles Datenmodell Voraussagbare Performance ACID Transaktionen Transparente Integration Storage Node Data Center A Storage Node Data Center B OPITZ CONSULTING GmbH 2014 Seite 12
13 Isolation Level in Oracle NoSQL DB Garantie Lesen von veralteten Daten Daten für eine bestimmte Zeit aktuell Operationen auf bekannte oder frühere Version Operationen auf die aktuellste Version Konsistenz Keine Time based Version based Absolute OPITZ CONSULTING GmbH 2014 Seite 13
14 SQL vs. NoSQL Zentralisiert auf eine Maschine CA Vertikale Skalierung SQL ACID Index für jedes Attribut Flexible Abfragen Verteilt auf einen Cluster AP/CA/CP Horizontale Saklierung Spezifische APIs BASE Typischerweise auf Keys Vordefinierte Abfragen OPITZ CONSULTING GmbH 2014 Seite 14
15 3 Entwicklung von NoSQL- Anwendungen OPITZ CONSULTING GmbH 2014 Seite 15
16 CRUD Operationen für NoSQL Erstellen bzw. Aktualisieren von neuen Datensätzen put putifabsent putifpresent putifversion Löschen von Datensätzen delete deleteifversion Lesen von Datensätzen get multiget Iterators multigetiterator storeiterator OPITZ CONSULTING GmbH 2014 Seite 16
17 EclipseLink und NoSQL Support für JPA-style Access Definition von Annotationen und XML zur Identifizierung von NoSQL Entitäten Support von JPQL Initialer Implementierung für Oracle NoSQL und MongoDB Unterstütz den Mix von relationalen und nicht relationalen Daten in eine einzigen Persistence-Unit Grundlegende JPA-Konzepte auf NoSQL Datenbanken anwendbar Persistence Entity, Embeddables, ElementCollection, OneToOne, OPITZ CONSULTING GmbH 2014 Seite 17
18 NoSQL und JPA mit EclipseLink Speicherung von JSON-Objekten mit JPA in 6 Schritten 1. Mapping public class Tweet 2. Definition private String id; 3. Mapping der Attribute OPITZ CONSULTING GmbH 2014 Seite 18
19 NoSQL und JPA mit EclipseLink 4. Definition der private long version; 5. Definition der NamedNatvieQuery oder Query query = em.createquery("select o from Tweet o where text like %DOAG2014% ); List<Tweets> tweets = query.getresultlist(); 6. Spezifikation der Verbindung zur Datenbank <persistence-unit name="ondb" transaction-type="resource_local"> <class>de.oc.model.tweet</class> <properties> <property name="eclipselink.target-database" value="org.eclipse.persistence.nosql.adapters.nosql.oraclenosqlplatform"/> <property name="eclipselink.nosql.connection-spec" value="org.eclipse.persistence.nosql.adapters.nosql.oraclenosqlconnectionspec"/> <property name="eclipselink.nosql.property.nosql.host" value="localhost:5000"/> <property name="eclipselink.nosql.property.nosql.store" value="kvstore"/> <property name="eclipselink.logging.level" value="finest"/> OPITZ CONSULTING GmbH 2014 Seite 19
20 4 Polyglot Persistence OPITZ CONSULTING GmbH 2014 Seite 20
21 Relationale Datenbanken vs. NoSQL Oracle Database Oracle NoSQL Database Applikationstyp Komplexe Daten Komplexe Abfragen Einfache Daten Einfache Joins Einfache Daten Einfache Abfragen Applikation Data Management Charakteristiken Voller Funktionsumfang Zentral verwaltete Daten Hohe Performance Verwaltung durch DBA Allgemein verwendbar Low TOC TBs von verteilten Daten Niedrige Latenzzeiten Flexibles Schema Spezielle Verwendung OPITZ CONSULTING GmbH 2014 Seite 21
22 Polyglot Persistence Enterprise werden immer komplexer Die Speicherung der Daten in einer einzigen Datenbank ist absurd Die Speicherung der Daten in einem einzigen Modell führt sicherlich zu weiteren Problemen Polyglot Persistence Verwendung von multiplen Datenspeichern, basierend auf der Art und Weise, wie die Anwendung die Daten benötigt Relationale Daten für die Speicherung von Benutzerinformationen, Rechnungen Dokumentenorientierte NoSQL-Datenbanken für die Speicherung von Tweets, HitCounts, Logs Graphorientierte NoSQL-Datenbanken für die Speicherung von Profilen aus den sozialen Netzwerken Anwendung OPITZ CONSULTING GmbH 2014 Seite 22
23 Herausforderungen Architektur Steigerung der Komplexität der gesamten Anwendungslandschaft Implementierung Unterschiedliche Abfragesprache Unterschiedliche Datenstrukturen Betrieb neue Ausausforderungen bzgl. separater verschiedene Konzepte bzgl. Hochverfügbarkeit OPITZ CONSULTING GmbH 2014 Seite 23
24 Fragen und Antworten OPITZ CONSULTING GmbH 2014 Seite 24
25 Kontakt Stefan Kühnlein Solution Architect OPITZ CONSULTING GmbH Weltenburger Str München Tel. +49 (89) stefan.kuehnlein@opitz-consulting.com slideshare.net/opitzconsulting xing.com/net/opitzconsulting OPITZ CONSULTING GmbH 2014 Seite 25
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