CouchDB

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Apache CouchDB
Couchdb screenshot.png
Тип

документо-ориентированная СУБД

Автор

Дамьен Кац (Damien Katz)

Разработчики

Apache Software Foundation

Написана на

Erlang

Операционная система

кроссплатформенное программное обеспечение

Первый выпуск

2005

Последняя версия

1.6.1 (19 сентября 2014)[1][2]

Состояние

активное

Лицензия

лицензия Apache[3]

Сайт

couchdb.apache.org

CouchDB — документо-ориентированная система управления базами данных с открытым исходным кодом, не требующая описания схемы данных, распространяется свободно, написана на языке Erlang. Впервые вышла в 2005 году, с 2008 года — проект фонда Apache.

Подход[править | править вики-текст]

Реализована в рамках подхода NoSQL. Для хранения данных используется JSON, для реализации MapReduce-запросов — JavaScript. Одной из особенностей СУБД является поддержка репликации с несколькими ведущими узлами.

CouchDB можно рассматривать как сервер веб-приложений; для реализации этой идеи в CouchDB встроен производительный веб-сервер, а программный код, как и данные, сохраняется в той же базе данных. Для автоматизации работы с приложениями используется утилита CouchApp.

Следуя подходу NoSQL, CouchDB не хранит данные и связи в таблицах. Вместо этого каждая база данных — набор независимых документов. Каждый документ содержит свои собственные данные и независимую схему. Приложение может получить доступ к нескольким базам данных, например, хранящейся на мобильном телефоне пользователя и на сервере. Метаданные документа содержат информацию о версии, позволяя объединять данные и разрешать любые противоречия, которые могли появиться в момент, когда базы данных были разъединены.

Для управления конкурентным доступом используется механизм MVCC, благодаря чему возможно избежать необходимости блокировки файла базы данных во время записи. Разрешение конфликтов относится к сфере ответственности логики приложения, разрешение конфликта обычно включает в себя объединение данных в один документ, а затем старый документ удаляется.

Архитектура системы[править | править вики-текст]

Подобно иным документно-ориентированным СУБД (Mnesia, Lotus Notes, MongoDB) и в отличие от реляционных СУБД, CouchDB предназначена для работы с полуструктурированной информацией и имеет следующие особенности:

  • данные сохраняются не в строках и колонках, а в виде JSON-подобных документов, моделью которых является не таблицы, а деревья;
  • типизация элементов данных, то есть сопоставление отдельным полям документов типов INTEGER, DATE и пр., не поддерживается — вместо этого пользователь может написать функцию-валидатор;
  • целостность базы данных обеспечивается исключительно на уровне отдельных записей (но не на уровне связей между ними);
  • связи между таблицами или записями принципиально не поддерживаются, соответственно операция объединения (JOIN) между таблицами не определена;
  • для построения индексов и выполнения запросов используются функции представления (view)[4];
  • функции-валидаторы, функции-представления, функции-фильтры сохраняются в текстовом виде в самой базе данных;
  • эти функции, как правило, написаны на языках JavaScript или Erlang, а для их выполнения запускается отдельный сервер запросов, взаимодействие с которым происходит посредством сокетов и текстового JSON-протокола;
  • каждой базе данных в системе CouchDB соответствует единственное B-дерево (не путать с двоичным деревом);
  • каждое B-дерево хранится в виде отдельного файла на диске;
  • одновременно может быть запущено несколько потоков для чтения базы данных и только один — для записи;
  • целостность базы данных обеспечивается только при записи данных на диск;
  • представления хранятся в БД и их индексы обновляются непрерывно, однако при каждом обновлении функций представления или отображения обновляется всё B-дерево целиком;
  • при обработке данных с помощью функций-представлений используется упрощённая модель технологии MapReduce, что позволяет производить параллельные вычисления, в том числе и на многоядерном процессоре;
  • распределение вычислений на несколько узлов не поддерживается — вместо этого используется механизм репликации;
  • обработка данных с помощью цепочки последовательных функций MapReduce не поддерживается;
  • поддерживается вертикальное масштабирование;
  • внешний интерфейс (API) к данной СУБД построен на основе архитектуры REST, то есть сама база данных, отдельные записи, отображения и запросы — суть ресурсы, которые имеют уникальный адрес (URL) и поддерживают операции GET, PUT, POST, DELETE;
  • поэтому для взаимодействия с базой данных было написано много клиентских библиотек, в том числе на таких языках: JavaScript[5], PHP, Ruby, Python и Erlang;
  • взаимодействие между отдельными компонентами СУБД, то есть с серверами представлений осуществляется опять-таки с помощью текстового протокола, а данные передаются в формате JSON; это позволило использовать различные языки программирования для написания этих компонентов — Java, Python, JavaScript и пр.

История[править | править вики-текст]

Проект CouchDB создал бывший работник Lotus Notes в IBM Дамьен Кац (Damien Katz) в апреле 2005 года, автор определил проект как «систему хранения для крупномасштабной объектной базы данных». Его идеей для базы данных была база данных для интернета, которая должна была быть написана с нуля до сервера веб-приложений. Он самофинансировал проект в течение почти двух лет и выпустил его как проект с открытым исходным кодом под лицензией GNU GPL.

Проект CouchDB был принят в инкубатор Apache в феврале 2008 года. Несколькими месяцами позже проект перешел в статус проекта верхнего уровня, что привело к появлению стабильной версии в июле 2010 года. Несмотря на то, что CouchDB изначально предназначался для работы в операционной системе Linux, также разработаны варианты этой системы для операционных систем Microsoft Windows[6] и Mac OS. Более того, дистрибутив Linux Ubuntu с 9.10 (Karmic Koala) поставляется с системой CouchDB.

В начале 2012 года Кац покинул проект, чтобы сосредоточиться на работе над Couchbase Server.

После ухода Каца работа над проектом Apache CouchDB была продолжена и выпущена версия 1.2 в апреле 2012, а затем и 1.3 в апреле 2013. В июне 2013 сообщество CouchDB связало кодовую базу с BigCouch и кластерной версией CouchDB Cloudant в проекте Apache.

Использование CouchDB[править | править вики-текст]

CouchDB используется во многих программных продуктах и на множестве веб-сайтов[7], в том числе:

  • UbuntuOne, Firefox, TomBoy, Akonadi, Evolution — для синхронизации адресов, заметок и закладок[8].
  • Mozilla Raindrop — агрегатор сообщений электронной почты, социальных сетей, систем обмена мгновенными сообщениями (Skype, Jabber)[9].
  • BBC — для динамического контента.
  • Credit Suisse — для внутреннего использования в отделе товаров.
  • Meebo — для социальной платформы (веб и приложений) — Meebo была приобретена Google и закрыта 12 июля 2012 г.

Больше примеров доступно на wiki проекта Apache.

Управление данными[править | править вики-текст]

CouchDB управляет коллекцией документов JSON. Документы организуются по представлениям (англ. views). Представления определяются агрегатными функциями и фильтрами, вычисленными параллельно подобно MapReduce.

Представления хранятся в базе данных, и их индексы обновляются непрерывно. CouchDB поддерживает систему представления, которая использует внешние сокет-серверы и протокол, основанный на JSON. Как следствие, серверы представления были разработаны на множестве языков (JavaScript — по умолчанию, но есть также PHP, Ruby, Python и Erlang).

Доступ по HTTP[править | править вики-текст]

Приложения взаимодействуют с CouchDB через HTTP. Ниже представлено несколько примеров с использованием утилиты командной строки cURL. Эти примеры предполагают, что CouchDB работает на localhost (127.0.0.1) на порту 5984.

Действие Запрос Ответ
Доступ к информации о сервере
curl http://127.0.0.1:5984/
{
  "couchdb": "Welcome",
  "version":"1.1.0"
}
Создание базы данных под именем wiki
curl -X PUT http://127.0.0.1:5984/wiki
{"ok": true}
Попытка создать вторую базу данных под названием wiki
curl -X PUT http://127.0.0.1:5984/wiki
{
  "error":"file_exists",
  "reason":"The database could not be created, the file already exists."
}
Получаем информацию о базе данных wiki
curl http://127.0.0.1:5984/wiki
{
  "db_name": "wiki",
  "doc_count": 0,
  "doc_del_count": 0,
  "update_seq": 0,
  "purge_seq": 0,
  "compact_running": false,
  "disk_size": 79,
  "instance_start_time": "1272453873691070",
  "disk_format_version": 5
}
Удаление базы данных wiki
curl -X DELETE http://127.0.0.1:5984/wiki
{"ok": true}
Создаем документ, прося CouchDB, чтобы предоставил id документа
curl -X POST -H "Content-Type: application/json" --data \
'{ "text" : "Wikipedia on CouchDB", "rating": 5 }' \
http://127.0.0.1:5984/wiki
{
  "ok": true,
  "id": "123BAC",
  "rev": "946B7D1C"
}

Компоненты с открытым исходным кодом[править | править вики-текст]

CouchDB включает много дополнительных компонентов с открытым исходным кодом как часть его пакета по умолчанию, в частности, в пакет входят JavaScript-движок SpiderMonkey, кроссбраузерная JavaScript-библиотека jQuery, библиотека поддержки Юникода ICU, OpenSSL, дистрибутив языка программирования Erlang.

Примечания[править | править вики-текст]

Литература[править | править вики-текст]

Ссылки[править | править вики-текст]