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Au fond, c'est quoi le NoSQL ?

Depuis les années 70, la base de données relationnelle était l'incontournable référence pour gérer les données d'un système d'information. Toutefois, face aux 3V (Volume, Velocity, Variety), le relationnel peut difficilement lutter contre cette vague de données. Le NoSQL s'est naturellement imposé dans ce contexte en proposant une nouvelle façon de gérer les données, sans reposer sur le paradigme relationnel, d'où le "Not Only SQL". Cette approche propose de relâcher certaines contraintes lourdes du relationnel pour favoriser la distribution (structure des données, langage d'interrogation ou la cohérence).

Dans un contexte bases de données, il est préférable d'avoir un langage de haut niveau pour interroger les données plutôt que tout exprimer en Map/Reduce. Toutefois, avoir un langage de trop haut niveau comme SQL ne facilite pas la manipulation. Et c'est en ce sens que l'on peut parler de "Not Only SQL", d'autres solutions peuvent être proposées pour résoudre le problème de distribution. Ainsi, le NoSQL est à la fois une autre manière d'interroger les données, mais aussi de les stocker.

Les besoins de stockage et de manipulation dans le cadre d'une base de données sont variables et dépendent principalement de l'application que vous souhaitez intégrer. Pour cela, différentes familles de bases NoSQL existent : Clé/Valeur, colonnes, documents, graphes. Chacune de ces familles répond à des besoins très spécifiques que nous allons développer par la suite, avec pour but in fine, de vous permettre de choisir votre solution NoSQL.

Les clés-valeurs

Le but de la famille clé-valeur est l'efficacité et la simplicité. Un système clé-valeur agit comme une énorme table de hachage distribuée sur le réseau. Tout repose sur le couple Clé/Valeur. La clé identifie la donnée de manière unique et permet de la gérer. La valeur contient n'importe quel type de données.

Le fait d'avoir n'importe quoi implique qu'il n'y ait ni schéma, ni structure pour le stockage. D'un point de vue de bases de données, il n'y a pas la possibilité d'exploiter ni de contrôler la structure des données et de fait, pas de langage (SQL = Structured Query Language). En soit ce n'est pas un problème si vous savez ce que vous cherchez (la clé) et que vous manipulez directement la valeur.

Stockage Clé/Valeur
Stockage Clé/Valeur

Quels types d'applications pourraient correspondre à cette solution ? Voici quelques idées qui pourraient orienter votre choix : détection de fraude en temps réel, IoT, e-commerce, gestion de cache, transactions rapides, fichiers de logs, chat.

Des lignes vers les colonnes

Traditionnellement, les données sont représentées en ligne, représentant l'ensemble des attributs. Le stockage orienté colonne change ce paradigme en se focalisant sur chaque attribut et en les distribuant. Il est alors possible de focaliser les requêtes sur une ou plusieurs colonnes, sans avoir à traiter les informations inutiles (les autres colonnes).

Stockage orienté colonnes
Stockage orienté colonnes

Cette solution est très adaptée pour effectuer des traitements sur des colonnes comme les agrégats (comptage, moyennes, co-occurences...). D'une manière plus concrète, elle est adaptée à de gros calculs analytiques. Toutefois, cette solution est beaucoup moins appropriée pour la lecture de données spécifiques comme pour les clés/valeurs.

Quelques exemples d'applications : Comptage (vote en ligne, compteur, etc), journalisation, recherche de produits dans une catégorie, reporting à large échelle.

La gestion de documents

Les bases orientées documents ressemblent sans doute le plus à ce que l'on peut faire dans une base de données classique pour des requêtes complexes. Le but de ce stockage est de manipuler des documents contenant des informations avec une structure complexe (types, listes, imbrications). Il repose sur le principe du clé/valeur, mais avec une extension sur les champs qui composent ce document.

Stockage orienté document
Stockage orienté document

L'avantage de cette solution est d'avoir une approche structurée de chaque valeur, formant ainsi un document. De fait, ces solutions proposent des langages d'interrogation riches permettant de faire des manipulations complexes sur chaque attribut du document (et sous-documents) comme dans une base de données traditionnelles, tout en passant à l'échelle dans un contexte distribué.

 Quelques exemples d'utilisation : gestion de contenu (bibliothèques numériques, collections de produits, dépôts de logiciels, collections multimédia, etc.), framework stockant des objets, collection d’événements complexes, gestion des historiques d’utilisateurs sur réseaux sociaux.

Et les graphes ?

Les trois premières familles NoSQL n'adressent pas le problème de corrélations entre les éléments. Prenons l'exemple d'un réseau social : dans certains cas, il devient très complexe de calculer la distance entre deux personnes non directement connectées. Et c'est ce type d'approche que résolvent les bases orientées Graphe.

Stockage orienté graphe
Stockage orienté graphe

Dans la base orientée graphe, les données stockées sont : les nœuds, les liens et des propriétés sur ces nœuds et ces liens. Les requêtes que l'on peut exprimer sont basées sur la gestion de chemins, de propagations, d'agrégations, voire de recommandations. Toutefois, contrairement aux solutions précédentes la distribution des nœuds sur le réseau n'est pas triviale.

Quelques idées d'applications reposant sur des bases orientées graphes : réseaux sociaux (recommandation, plus court chemin, cluster...), réseaux SIG (routes, réseau électrique, fret...), web social (Linked Data).

Exemple de certificat de réussite
Exemple de certificat de réussite