Os aplicativos de negócios têm requisitos: receber pedidos de clientes, entregar pedidos de clientes, rastrear remessas, gerar relatórios de inventário, relatórios comerciais de fim de dia/mês/trimestre, gerar painéis de negócios e muito mais. Esses requisitos evoluem lentamente. Eles permanecem mesmo quando você escolhe um Banco de dados NoSQL.

Nos bancos de dados NoSQL, os desafios são enfrentados por uma série de tecnologias e soluções alternativas. Aqui estão algumas delas:

  1. Copiar os dados com uma chave diferente para facilitar as digitalizações.
  2. Obter todos os dados necessários para o aplicativo e, em seguida, gerar relatórios
  3. Carregar os dados em bancos de dados relacionais para gerar o relatório.
  4. Os produtos oferecem soluções alternativas com visualizações de redução de mapas, APIsetc.
  5. Por fim, o próprio SQL foi injustificadamente eficaz para dados estruturados e semiestruturados. Os bancos de dados NoSQL, como Couchbase, Cassandra, CosmosDB estenderam o SQL para JSON e modelo de dados de coluna ampla.

O NoSQL evoluiu de "NO SQL" para Not Only SQL. Se você estiver interessado em alguns dos antecedentes evolutivos combinados com um histórico da evolução do SQL para dar suporte a dados semiestruturados, sugiro as seguintes entrevistas.

  1. Entrevista de Ravi Mayuram com Don Chamberlin [2017]:  https://youtu.be/-U_UjqnhMBI?t=3492
  2. Um painel de discussão entre Ravi Mayuram, Don Chamberlin e o Prof. Mike Carey [2018]:  https://www.youtube.com/watch?v=LAlDe1w7wxc

Muitos bancos de dados NoSQL alegam ter "suporte a SQL". O Padrão SQL é amplo e profundo, coberto de nove livros volumosos. Ninguém, nem Oráculo nem SQL ServerO NoSQL, apesar de décadas de trabalho, suporta tudo o que está no padrão. Portanto, os bancos de dados NoSQL têm um longo caminho a percorrer para se atualizarem. Portanto, vale a pena fazer uma avaliação detalhada do suporte a SQL. 

Aqui estão os critérios que você deve usar para avaliar o suporte a SQL em bancos de dados NoSQL.

  1. Suporte à linguagem: Quais declarações, tipos de dados, operações (junções, agrupamento, agregação, janelas, paginação, etc.)
  2. Suporte à indexação: Os índices são essenciais para o desempenho, especialmente nas cargas de trabalho de aplicativos interativos.
  3. Otimizador: A reescrita de consultas, a escolha do caminho de acesso correto e a criação do caminho ideal de execução de consultas é o que torna o SQL uma 4GL bem-sucedida. Alguns têm um otimizador baseado em regras, outros têm um otimizador baseado em custos e outros têm ambos. É fundamental avaliar a qualidade do otimizador. Os benchmarks típicos (TPC-C, TPC-DS, YCSB, YCSB-JSON) não o ajudarão aqui.
  4. Como diz o ditado: "Há três coisas importantes nos bancos de dados: desempenho, desempenho e desempenho". É importante medir o desempenho de sua carga de trabalho.  YCSB e a extensão YCSB-JSON facilitará essa avaliação.
  5. SDKs: SDKs avançados e suporte a idiomas aceleram seu desenvolvimento.
  6.  Suporte de ferramentas de BI: Para a análise de grandes volumes de dados, é importante o suporte das ferramentas de BI, geralmente por meio de drivers de conectividade de banco de dados padrão.

Neste artigo, vou comparar e contrastar o suporte à linguagem SQL no Cassandra, CosmosDB, Couchbase e MongoDB por meio de suas respectivas implementações. Com certeza, o MongoDB não oferece suporte a SQL, mas tem alguns comandos comparativos.

Dividi a análise em várias seções. A formatação do WordPress torna essas tabelas muito grandes. Aqui está uma versão em PDF que é compacta e fácil de ler. [Clique na imagem para visualizar o PDF].

Resumo do suporte a SQL no Cassandra, CosmosDB, Couchbase e MongoDB.

 

 

 

 

 

Abordagem de suporte ao SQL:  

SQL O SQL é uma linguagem declarativa, com as operações select-join-project servindo como base.
Cassandra CQL: Linguagem inspirada em SQL para o Cassandra.
CosmosDB Oferece suporte a SQL juntamente com a API do MongoDB, Gremlin (para o gráfico), etc. Suporte simples a select-from-where-order-by.  
Couchbase N1QL: SQL para JSON. 

O Couchbase tem duas implementações do N1QL: serviço de consulta e serviço de análise.
MongoDB Consulta baseada em comandos SQL simplificada e baseada em Javascript.

ENTRADA e SAÍDA

SQL INPUT: Conjunto de linhas (tuplas)

SAÍDA: Um conjunto de linhas (tuplas)
Cassandra ENTRADA: Conjuntos de linhas

SAÍDA: Conjunto de linhas
CosmosDB INPUT: Conjuntos de JSON

SAÍDA: Conjunto de JSON
Couchbase INPUT: Conjuntos de JSON

SAÍDA: Conjunto de JSON
MongoDB INPUT: Conjuntos de JSON

SAÍDA: Conjunto de JSON

SELECT: FROM Clause

SQL Especifica as tabelas de fontes de dados (relações)
Cassandra cláusula FROM com apenas uma tabela permitida. Agora são permitidas junções, subconsultas ou expressões. A interpretação da cláusula From é igual à do SQL.
CosmosDB A cláusula FROM oferece suporte a uma única coleção e a uniões próprias (o mesmo que UNNEST no Couchbase).   
Couchbase Cláusula FROM com vários espaços-chave (subconjunto de bucket), subconsultas, expressões. Igual ao SQL
MongoDB db.t1.find() para uma única tabela SELECT.

db.t1.aggregate() é usado como a estrutura de consulta generalizada. aggregate() pode se unir a coleções adicionais usando o operador $lookup. Pode haver vários operadores $lookup na estrutura do pipeline de agregação, o que o torna o primo mais próximo da cláusula SQL FROM.

SELECT: Cláusula WHERE

SQL Critérios para selecionar uma linha
Cassandra Expressões booleanas padrão. Sem subconsultas.
CosmosDB Igual ao SQL
Couchbase Expressões e subconsultas booleanas padrão.
MongoDB db.t1.find({x:10});

aggregate() tem a cláusula $match.

SELECT: Cláusula SELECT

SQL Cláusula de projeção
Cassandra A cláusula SELECT é igual à do SQL.
CosmosDB A cláusula SELECT é igual à do SQL.
Couchbase A cláusula SELECT é igual à do SQL.
MongoDB db.t1.find({x:10}, {a:1, b:1})

Operador do projeto $ no pipeline de agregação

SELECT: CTE - Expressão de tabela comum

SQL Fonte de dados definida dinamicamente (tabela, conjunto de resultados)
Cassandra Sem suporte
CosmosDB Sem suporte
Couchbase WITH; igual ao SQL (na versão 6.5). Não há suporte para CTE recursivo
MongoDB Sem suporte

SELECT: Subquery

SQL Subquery: Subconsultas na cláusula FROM, na cláusula WHERE e em qualquer lugar em que uma expressão seja permitida.
Cassandra Sem suporte
Cosmosdb Sem suporte
Couchbase Oferece suporte a subconsultas correlacionadas e não correlacionadas.
MongoDB Sem suporte em find(). Pode adicionar $match no pipeline, mas não é exatamente um equivalente de uma subconsulta.

SELECT: GROUP BY

SQL Agrupa as linhas com base em uma ou mais expressões. Bastante útil em relatórios e agregação de grupos.
Cassandra Suportado; igual ao SQL.
Cosmosdb Sem suporte. Só é possível fazer a agregação em todo o conjunto de resultados.
Couchbase Suportado; semelhante ao SQL.
MongoDB Operador $group no pipeline aggregate()

SELECT: cláusula HAVING

SQL Filtragem após a agregação.
Cassandra Sem suporte
CosmosDB Sem suporte
Couchbase Cláusula HAVING; igual ao SQL
MongoDB $match após o agrupamento e a agregação.

SELECT: Cláusula ORDER BY

SQL A ordem final dos resultados produzidos pelo bloco de consulta
Cassandra Cláusula ORDER BY; igual ao SQL.
Cosmosdb Cláusula ORDER BY; igual ao SQL.
Couchbase Cláusula ORDER BY; igual ao SQL.
MongoDB db.t1.find().sort({a:1, b:-1});

aggregate() tem $sort para especificar a ordem do resultado.

SELECT: Cláusula LIMIT, OFFSET

SQL Usado para paginação do conjunto de resultados
Cassandra "LIMIT é compatível.

OFFSET não é compatível."
CosmosDB Cláusula LIMIT (TOP) e OFFSET; semelhante ao SQL
Couchbase Cláusula LIMIT e OFFSET; igual ao SQL
MongoDB métodos skip(), limit() com find(). $offset, $limit com aggregate().

SELECT: Cláusula JOIN

SQL INNER JOIN, junções externas LEFT/RIGHT/FULL.
Cassandra Não há suporte para uniões. Os aplicativos terão que modelar os dados para evitar junções ou fazer as junções na camada do aplicativo.
Cosmosdb Somente self JOINs. Não há junções INNER/LEFT/RIGHT/etc.
Couchbase Oferece suporte a INNER, LEFT OUTER, NEST, UNNEST e RIGHT outer limitado. A mesma sintaxe do SQL. Não há suporte para junção FULL OUTER.
MongoDB LEFT OUTER JOIN limitado somente por meio do operador $lookup. Não há junção em elementos de matriz ou expressões.

SELECT: Agregação

SQL Agregação
Cassandra Há suporte para a agregação simples em todo o resultado. A agregação com GROUP BY não é compatível.
CosmosDB Há suporte para a agregação simples em todo o resultado. A agregação com GROUP BY não é compatível.
Couchbase SUM, AVG, COUNT, MAX, MIN, VARIANCE: igual ao SQL
MongoDB $sum, $count, $avg com suporte a agrupamento

SELECT: funções agregadas

SQL Há suporte para a agregação simples em todo o resultado. A agregação com GROUP BY não é compatível.
Cassandra Sem suporte
Cosmosdb Sem suporte
Couchbase Oferece suporte às funções analíticas da janela SQL Standard na versão 6.5.
MongoDB Sem suporte

SELECT : Funções de janela (analíticas/agregação)

SQL Funções de janela para executar totais usando a cláusula OVER()
Cassandra Sem suporte
CosmosDB Sem suporte
Couchbase Oferece suporte às funções analíticas da janela SQL Standard na versão 6.5.

Ver detalhes: https://www.couchbase.com/blog/json-to-insights-fast-and-easy/

https://www.couchbase.com/blog/get-a-bigger-picture-with-n1ql-window-functions-and-cte/
MongoDB Sem suporte

INSERT: inserção de uma única linha/documento.

SQL Inserir uma única linha
Cassandra Declaração INSERT
CosmosDB Inserção de API
Couchbase Declaração INSERT
MongoDB db.t1.save()

INSERT: inserção de várias linhas/documentos.

SQL Declaração INSERT
Cassandra Sem suporte
Cosmosdb Sem suporte
Couchbase INSERT com vários documentos
MongoDB db.t1.insert()

Declaração DELETE

SQL Excluir um ou mais documentos
Cassandra Declaração DELETE; igual ao SQL
Cosmosdb Exclusão da API
Couchbase Declaração DELETE; igual ao SQL
MongoDB db.t1.delete()

Declaração UPSERT

SQL INSERIR. UPDATE se existir.
Cassandra Sem suporte
Cosmosdb Sem suporte
Couchbase Declaração UPSERT.
MongoDB Sem suporte

Declaração de atualização

SQL
Cassandra UPDATE; o mesmo que SQL
CosmosDB Atualização da API
Couchbase UPDATE; o mesmo que SQL
MongoDB db.t1.update()

MERGE: mescla uma relação (conjunto de linhas) com outra.

SQL Mesclar um conjunto de linhas (documentos) em outro.
Cassandra Sem suporte
CosmosDB Sem suporte
Couchbase Declaração MERGE, igual ao SQL.
MongoDB Sem suporte

Declaração PREPARE

SQL Analisar, analisar e criar um plano de execução.
Cassandra Com suporte. Vejo exemplos de preparedStatement() no Java SDK.dd
CosmosDB Sem suporte
Couchbase Apoiado; PREPARAR
MongoDB Sem suporte

EXECUTAR

SQL Executar uma declaração ad-hoc ou preparada.
Cassandra Suportado em Java.
Cosmosdb Sem suporte
Couchbase Suportado, semelhante ao SQL.
MongoDB Sem suporte

CONCESSÃO/REVOGAÇÃO

SQL Conceder/REVOGAR permissões para operações específicas no conjunto de dados
Cassandra CONCESSÃO, REVOGAÇÃO
CosmosDB Suporte à API
Couchbase CONCEDER FUNÇÃO, REVOGAR FUNÇÃO
MongoDB TBD??

Declaração DESCRIBE

SQL Descreve o esquema de uma tabela
Cassandra DESCREVER
Cosmosdb Sem suporte
Couchbase O INFER descreve o esquema dos documentos
MongoDB Ferramenta de bússola - somente gráfica.

Declaração TRUNCATE

SQL Trunca os dados da tabela sem alterar a segurança ou o esquema físico.
Cassandra TRUNCAR
CosmosDB Sem suporte
Couchbase Operação FLUSH
MongoDB Sem suporte. Solução alternativa: remover a coleção e recriá-la com as mesmas configurações de segurança.

Lógica de valores (valores booleanos)

SQL True, False, NULL (Desconhecido)
Cassandra True, False, NULL (Desconhecido)
Cosmosdb True, False, NULL (Desconhecido)
Couchbase True (Verdadeiro), False (Falso), NULL (Desconhecido), Missing (Ausente)

https://docs.couchbase.com/server/4.0/n1ql/n1ql-language-reference/booleanlogic.html
MongoDB True, False, NULL (Desconhecido)

Otimizador de consultas: Tipo de otimizador

SQL Otimizador baseado em regras e em custos. Faz reescrita de consultas, seleção de índices, ordenação de junções, seleção de tipos de junções e posição dos tabuladores (interno/externo, construção/probe de tabelas de hash)
Cassandra Otimizador baseado em regras. A seleção de índices para a tabela única é feita, pois não há junções.
CosmosDB O otimizador baseado em regras faz principalmente a seleção de índices.
Couchbase Otimizador baseado em regras, seleção de índice(s). Bloqueia a junção de loop aninhado por padrão, mas oferece suporte à junção de hash por meio de dica do usuário na consulta.
MongoDB Otimizador "baseado em forma" de acordo com a documentação. Cada nova consulta é combinada com uma consulta baseada na "forma". Na primeira vez que uma consulta é executada, o otimizador faz a seleção do índice, mas quando há vários candidatos, ele executa várias consultas simultaneamente para ver quem retorna os resultados primeiro.

Otimizador de consultas: Seleção de índice

SQL Sim
Cassandra Sim
CosmosDB Sim
Couchbase Sim
MongoDB Sim

Otimizador de consultas: Reescrita de consultas

SQL Reescrever partes da consulta em um equivalente lógico para melhorar o desempenho. Por exemplo, reescrita de subconsulta, dobramento de visualização, conversão de tipo de junção, avaliação de expressão constante etc.
Cassandra Nenhum
Cosmosdb Nenhuma reescrita conhecida
Couchbase Reescrita de consulta básica. LEFT OUTER para INNER quando aplicável, avaliação de expressões constantes.
MongoDB Nenhum

Otimização de consultas: Tipo JOIN

SQL Escolha o índice mais eficiente, dentre os tipos de união disponíveis.
Cassandra Não aplicável, pois não há suporte para uniões.
CosmosDB Não está claramente documentado.
Couchbase Loop aninhado por padrão. Junção de hash por dica de usuário.
MongoDB Apenas o loop aninhado é suportado.

Suporte à TRANSAÇÃO.  

SQL Suporte ACID com suporte a várias linhas e várias declarações.
Cassandra Não
Cosmosdb Sim
Couchbase Não
MongoDB Sim, na versão 4.0

Índices

SQL Estruturas de dados mantidas para acelerar o desempenho da consulta. Os índices são
Cassandra Oferece suporte a índices primários, secundários e de matriz. É necessário instalar e indexar os dados no SOLR para um índice de pesquisa.
CosmosDB Indexa tudo por padrão: escalares, matrizes. Não há suporte para o índice de pesquisa.
Couchbase Oferece suporte a índices primários, secundários, compostos, funcionais, adaptativos, de pesquisa, espaciais, particionados e de réplica. Os índices são eventualmente consistentes.
MongoDB Oferece suporte a índices primário, secundário, composto, de pesquisa, espacial, particionado e de réplica. O índice de pesquisa é criado de forma simplista em uma árvore B.

SQL: Suporte a tipos de dados.

SQL Amplo suporte a tipos de dados numéricos, de caracteres e de data e hora.
Cassandra Numérico, decimal, duplo. Int, float, varint, Timestamp, coleção (set, list)
CosmosDB Tipos de dados JSON: numérico, string, booleano, objeto, matrizes
Couchbase Tipos de dados JSON: numérico, string, booleano, objeto, matrizes
MongoDB Tipos de dados JSON: numérico, cadeia de caracteres, booleano, objeto, matrizes e extensões personalizadas para o tipo de dados de carimbo de data/hora.

Conclusão:

Os bancos de dados NoSQL populares tentaram estender e dar suporte ao SQL declarativo para os respectivos modelos e arquiteturas de dados. Portanto, é importante entender os recursos, as limitações dos recursos e a arquitetura durante a avaliação.

Referências:

  1. A eficácia irracional do SQL

Autor

Postado por Keshav Murthy

Keshav Murthy é vice-presidente de P&D da Couchbase. Anteriormente, ele trabalhou na MapR, IBM, Informix e Sybase, com mais de 20 anos de experiência em design e desenvolvimento de bancos de dados. Ele liderou a equipe de P&D de SQL e NoSQL na IBM Informix. Recebeu dois prêmios President's Club na Couchbase e dois Outstanding Technical Achievement Awards na IBM. Keshav é bacharel em Ciência da Computação e Engenharia pela Universidade de Mysore, Índia, detém dez patentes nos EUA e tem três patentes pendentes nos EUA.

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Um comentário

  1. Transação N1QL do Couchbase: Uma transação distribuída elástica e escalável - Ryan Lafazan Software julho 30, 2021 em 10:44 am

    [...] transações e sua semântica. O SQL como linguagem de consulta tem sido excessivamente eficaz mesmo em sistemas de banco de dados NoSQL. No entanto, poucos sistemas de banco de dados NoSQL suportam transações. Os que suportam vêm com uma longa [...]

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