Семь баз данных за семь недель. Введение в современные базы данных и идеологию NoSQL

Эрик Редмонд 
Джим. Р. Уилсон 
Семь баз данных 
за семь недель
Введение в современные базы данных 
и идеологию NoSQL
под редакцией Жаклин Картер

Seven Databases
in Seven Weeks
A Guide to Modern Databases
and the NoSQL Movement
Eric Redmond
Jim R. Wilson
The Pragmatic Bookshelf
Dallas, Texas • Raleigh, North Carolina

Семь баз данных
за семь недель
Введение в современные базы данных
и идеологию NoSQL
Эрик Редмонд,
Джим. Р. Уилсон
Москва, 2018

УДК    004.6
ББК     32.973.26
Р33
Р33     Эрик Редмонд, Джим. Р. Уилсон
Семь баз данных за семь недель. Введение в современные базы данных и идеологию NoSQL. Под редакцией Жаклин Картер / Пер. с 
англ. Слинкин А. А. – М.: ДМК Пресс, 2018. – 384 с.: ил.
             
В книге описаны большинство из современных баз данных с открытым 
исходным кодом: Redis, Neo4J, CouchDB, MongoDB, HBase, PostgreSQL и 
Riak. Для каждой базы приведены примеры работы с реальными данными, 
демонстрирующие основные идеи и сильные стороны.
Эта книга прольет свет на сильные и слабые стороны каждой из семи баз 
данных и научит вас выбирать ту, которая лучше отвечает требованиям.
Издание предназначено для программистов разной квалификации, использующих базы данных в своей профессиональной деятельности.
 
 
 
 
 
 
         УДК 004.6
ББК 32.973.26
Все права защищены. Любая часть этой книги не может быть воспроизведена 
в какой бы то ни было форме и какими бы то ни было средствами без письменного 
разрешения владельцев авторских прав.
Материал, изложенный в данной книге, многократно проверен. Но, поскольку 
вероятность технических ошибок все равно существует, издательство не может гарантировать абсолютную точность и правильность приводимых сведений. В связи с этим 
издательство не несет ответственности за возможные ошибки, связанные с использованием книги.
ISBN 978-1-93435-692-0 (англ.)                     © Pragmatic Programmers, LLC.
ISBN 978-5-97060-615-5 (рус.)                       © Оформление, перевод на русский язык  
      ДМК Пресс
ISBN 978-5-97060-615-5  

СОДЕРЖАНИЕ
ПРЕДИСЛОВИЕ ................................................ 13
БЛАГОДАРНОСТИ ............................................. 15
ВСТУПЛЕНИЕ ................................................... 17
Почему именно семь баз данных? ....................................... 17
Что есть в этой книге? ......................................................... 17
Чего нет в этой книге? ......................................................... 18
Это не руководство по установке ............................................... 18
Руководство администратора? Пожалуй, нет ............................. 19
Замечание для пользователей Windows...................................... 19
Примеры кода и соглашения ............................................... 19
Сетевые ресурсы ................................................................ 20
Глава 1. Введение ............................................. 21
1.1. Все начинается с вопроса ............................................ 21
1.2. Жанры .......................................................................... 23
Реляционные СУБД .................................................................... 24
Хранилища ключей и значений ................................................... 25
Столбцовые базы данных ........................................................... 26
Документо-ориентированные базы данных ................................ 27
Графовые базы данных .............................................................. 28
Многостороннее хранение ......................................................... 28
1.3. Вперед и вверх ............................................................. 29
Глава 2. PostgreSQL .......................................... 30
2.1. Произносится Post-greS-Q-L ........................................ 30
2.2. День 1: отношения, операции CRUD и соединения ....... 32
Введение в SQL .......................................................................... 33

Содержание
Быстрый поиск с применением индексов ................................... 41
День 1: итоги .............................................................................. 43
День 1: домашнее задание ......................................................... 44
2.3. День 2: более сложные запросы, код и правила ............ 45
Агрегатные функции ................................................................... 45
Оконные функции ....................................................................... 48
Транзакции ................................................................................ 49
Хранимые процедуры ................................................................. 50
Триггеры .................................................................................... 52
Представление о мире ............................................................... 54
Правила ..................................................................................... 55
Создание сводных таблиц с помощью crosstab() ........................ 57
День 2: итоги .............................................................................. 59
День 2: домашнее задание ......................................................... 59
2.4. День 3: полнотекстовый поиск и многомерные кубы..... 60
Нечеткий поиск .......................................................................... 62
Полнотекстовый поиск ............................................................... 65
День 3: итоги .............................................................................. 75
День 3: домашнее задание ......................................................... 75
2.5. Резюме ........................................................................ 75
Сильные стороны PostgreSQL ..................................................... 76
Слабые стороны PostgreSQL ...................................................... 77
Перед расставанием .................................................................. 77
Глава 3. Riak .................................................... 78
3.1. Riak дружит с веб.......................................................... 79
3.2. День 1: CRUD, ссылки и типы MIME .............................. 80
Лучше REST может быть только REST (или как завивать 
локоны) ...................................................................................... 82
Ссылки ....................................................................................... 85
Типы MIME в Riak ........................................................................ 89
День 1: итоги .............................................................................. 90
День 1: домашнее задание ......................................................... 90
3.3. День 2: mapreduce и кластеры серверов ...................... 91
Скрипт для загрузки данных ....................................................... 91
Введение в Mapreduce ............................................................... 92
Mapreduce в Riak ........................................................................ 95
О согласованности и долговечности......................................... 101
День 2: итоги ............................................................................ 109
День 2: домашнее задание ....................................................... 109

Содержание
3.4. День 3: разрешение конфликтов и расширение Riak .. 110
Разрешение конфликтов с помощью векторных часов .............. 110
Расширение Riak ...................................................................... 117
День 3: итоги ............................................................................ 121
День 3: домашнее задание ....................................................... 122
3.5. Резюме ...................................................................... 122
Сильные стороны Riak .............................................................. 123
Слабые стороны Riak ................................................................ 123
Riak и теорема CAP .................................................................. 123
Перед расставанием ................................................................ 124
Глава 4. HBase ................................................ 125
4.1. Введение в HBase ...................................................... 126
4.2. День 1: операции CRUD и администрирование 
таблиц .............................................................................. 127
Конфигурирование HBase ........................................................ 128
Оболочка HBase ....................................................................... 129
Создание таблицы ................................................................... 129
Вставка, обновление и выборка данных ................................... 131
Добавление данных из программы ........................................... 136
День 1: итоги ............................................................................ 137
День 1: домашнее задание ....................................................... 138
4.3. День 2: работа с «большими данными» ....................... 139
Импорт данных, выполнение скриптов ..................................... 139
Потоковая загрузка XML ........................................................... 140
Загрузка википедии ................................................................. 141
Сжатие и фильтры Блума.......................................................... 143
Контакт? Есть контакт! .............................................................. 143
Знакомство с регионами и мониторингом места на диске ........ 145
Опрос регионов ....................................................................... 146
Сканирование одной таблицы для построения другой .............. 149
Построение сканера ................................................................. 150
Запуск скрипта ......................................................................... 152
Исследование результатов ....................................................... 153
День 2: итоги ............................................................................ 154
День 2: домашнее задание ....................................................... 155
4.4. День 3: переходим в облако ....................................... 156
Разработка «бережливого» приложения для HBase .................. 156
Введение в Whirr ...................................................................... 160
Подготовка к работе с EC2 ....................................................... 160
Подготовка Whirr ...................................................................... 161

Содержание
Настройка кластера ................................................................. 162
Запуск кластера ....................................................................... 163
Подключение к кластеру ........................................................... 163
Уничтожение кластера ............................................................. 164
День 3: итоги ............................................................................ 164
День 3: домашнее задание ....................................................... 165
4.5. Резюме ...................................................................... 166
Сильные стороны HBase........................................................... 166
Слабые стороны HBase ............................................................ 167
HBase и теорема CAP ............................................................... 167
Перед расставанием  ............................................................... 168
Глава 5. MongoDB ........................................... 169
5.1. Монстр ....................................................................... 169
5.2. День 1: операции CRUD и вложенность ...................... 171
Поработаем с командной строкой ............................................ 171
JavaScript ................................................................................. 173
Чтение: продолжаем изучать Mongo ......................................... 175
Копнем глубже ......................................................................... 177
Обновление ............................................................................. 181
Ссылки ..................................................................................... 183
Удаление .................................................................................. 184
Функциональные критерии ....................................................... 185
День 1: итоги ............................................................................ 186
День 1: домашнее задание ....................................................... 186
5.3. День 2: индексирование, группировка, mapreduce ..... 187
Индексирование: когда быстродействия не хватает ................. 187
Агрегированные запросы ......................................................... 191
Команды на стороне сервера ................................................... 194
Mapreduce (и Finalize) ............................................................... 197
День 2: итоги ............................................................................ 201
День 2: домашнее задание ....................................................... 201
5.4. День 3: наборы реплик, сегментирование, 
пространственные данные и GridFS .................................. 201
Наборы реплик ......................................................................... 202
Сегментирование ..................................................................... 206
Пространственные запросы ..................................................... 208
GridFS ...................................................................................... 210
День 3: итоги ............................................................................ 211
День 3: домашнее задание ....................................................... 211
5.5. Резюме ...................................................................... 212

Содержание
Сильные стороны Mongo .......................................................... 212
Слабые стороны Mongo ............................................................ 212
Перед расставанием ................................................................ 213
Глава 6. CouchDB ............................................ 214
6.1. Располагайтесь на кушетке ........................................ 214
Сравнение CouchDB с MongoDB .............................................. 215
6.2. День 1: операции CRUD, Futon и снова cURL .............. 215
Знакомство с Futon .................................................................. 216
Выполнение операций CRUD с помощью REST-интерфейса 
и cURL ...................................................................................... 219
Чтение документа с помощью GET ........................................... 220
Создание документа с помощью POST ..................................... 221
Обновление документа с помощью PUT ................................... 222
Удаление документа с помощью DELETE .................................. 223
День 1: итоги ............................................................................ 223
День 1: домашнее задание ....................................................... 223
6.3. День 2: создание и опрос представлений ................... 224
Доступ к документам через представления .............................. 224
Создание первого представления ............................................ 226
Сохранение представления в виде проектного документа ........ 229
Поиск исполнителей по имени ................................................. 229
Поиск альбомов по названию ................................................... 230
Опрос представлений исполнителей и альбомов ..................... 231
Импорт данных в CouchDB с помощью программы на Ruby ...... 233
День 2: итоги ............................................................................ 238
День 2: домашнее задание ....................................................... 238
6.4. День 3: более сложные представления, Changes API 
и репликация данных ........................................................ 239
Создание более сложных представлений с помощью 
редукторов ............................................................................... 239
Отслеживание изменений в CouchDB ....................................... 243
Непрерывное отслеживание изменений ................................... 249
Фильтрация изменений ............................................................ 250
Репликация данных в CouchDB ................................................. 252
День 3: итоги ............................................................................ 256
День 3: домашнее задание ....................................................... 256
6.5. Резюме ...................................................................... 257
Сильные стороны CouchDB ...................................................... 257
Слабые стороны CouchDB ........................................................ 258
Перед расставанием ................................................................ 258

Содержание
Глава 7. Neo4J ................................................ 259
7.1. Neo4J дружит с доской ............................................... 259
7.2. День 1: графы, Groovy и операции CRUD .................... 261
Веб-интерфейс Neo4j ............................................................... 262
Neo4j и Gremlin ......................................................................... 264
Конвейеры ............................................................................... 267
Конвейер и вершина ................................................................ 269
Бессхемная социальная сеть.................................................... 270
Дорога меряется шагами ......................................................... 271
Обновляем, удаляем, стираем ................................................. 278
День 1: итоги ............................................................................ 279
День 1: домашнее задание ....................................................... 279
7.3. День 2: REST, индексы и алгоритмы ............................ 279
REST-интерфейс ...................................................................... 279
Интересные алгоритмы ............................................................ 286
День 2: итоги ............................................................................ 292
День 2: домашнее задание ....................................................... 292
7.4. День 3: распределенность и высокая доступность ..... 293
Транзакции .............................................................................. 293
Высокая доступность ............................................................... 294
HA-кластер ............................................................................... 295
Резервное копирование ........................................................... 301
День 3: итоги ............................................................................ 302
День 3: домашнее задание ....................................................... 302
7.5. Резюме ...................................................................... 302
Сильные стороны Neo4j............................................................ 303
Слабые стороны Neo4j ............................................................. 303
Neo4j и теорема CAP ................................................................ 304
Перед расставанием ................................................................ 304
Глава 8. Redis ................................................. 305
8.1. Хранилище сервера структур данных ......................... 305
8.2. День 1: операции CRUD и типы данных ....................... 306
Приступая к работе .................................................................. 307
Транзакции .............................................................................. 309
Составные типы данных ........................................................... 309
Блокирующие списки ............................................................... 313
Диапазоны ............................................................................... 316
Пространства имен .................................................................. 319
И это еще не всё....................................................................... 320