试题四（25分）

请详细阅读有关数据架构方面的描述，回答问题。

【说明】

某软件公司欲开发一个基于Web 2.0的大型社交网络系统。就该系统的数据架构而言，李工决定采用公司熟悉的数据架构，使用通用的商用关系型数据库，系统内部数据采用中央集中方式存储。

该系统投入使用后，初期用户数量少，系统运行平稳。6个月后，用户数出现了爆炸式增长，系统暴露出诸多问题，集中表现在：

1.用户执行读写操作时，响应时间均变得很慢；

2.随着系统功能的扩充，原有数据格式发生变化，又出现新的数据格式，维护困难；

3.数据容量很快超过系统原有的设计上限，数据库扩容困难；

4.软件系统不断出现宕机，整个系统可用性较差。

经过多次会议讨论，公司的王工建议采用NoSQL数据库来替代关系数据库，以解决上述问题。但李工指出NoSQL数据库出现时间不长，在使用上可能存在风险。公司技术人员对NoSQL数据库产品进行了认真测试，最终决定采用NoSQL数据库来替代现有的数据库系统。

（1）键值（Key-Value）存储数据库。这一类数据库主要会使用到一个哈希表，这个表中有一个特定的键和一个指针指向特定的数据。Key/Value模型对于IT系统来说的优势在于简单、易部署。但是如果DBA只对部分值进行查询或更新的时候，Key/Value就显得效率低下了。数据库产品包括：TokyoCabinet/Tyrant，Redis，Voldemort，Oracle BDB。

（2）列存储数据库。这部分数据库通常是用来应对分布式存储的海量数据。键仍然存在，但是它们的特点是指向了多个列。这些列是由列家族来安排的。数据库产品包括:Cassandra，HBase，Riak。

（3）文档型数据库。文档型数据库的灵感来自于Lotus Notes办公软件，而且它同第一种键值存储相类似。该类型的数据模型是版本化的文档，半结构化的文档以特定的格式存储，比如JSON。文档型数据库可以看作是键值数据库的升级版，允许中间嵌套键值。而且文档型数据库比键值数据库的查询效率更高。数据库产品包括：CouchDB，MongoDb，SequoiaDB。

（4）图形（Graph）数据库。图形结构的数据库同其他行列以及刚性结构的SQL数据库不同，它使用灵活的图形模型，并且能够扩展到多个服务器上。查询时利用图结构相关算法，比如最短路径寻址，N度关系查找等。数据库产品包括:Neo4J，InfoGrid，Infinite Graph。

NoSQL数据库可以分为键值存储数据库、列存储数据库、文档型数据库和图形数据库。键值存储数据库使用哈希表，简单易部署，但在部分值查询或更新时效率较低；列存储数据库适用于处理海量数据，通过键值指向多个列；文档型数据库类似于键值存储，但支持嵌套键值并具有较高的查询效率；图形数据库使用图形模型，能扩展到多个服务器，查询时利用图结构相关算法。