¿Qué es NoSQL?

Definición de NoSQL

El término "NoSQL" se refiere a tipos de bases de datos no relacionales que almacenan datos en un formato distinto a las tablas relacionales. Sin embargo, las bases de datos NoSQL se pueden consultar utilizando API de lenguaje natural, lenguajes de consulta estructurados declarativos y lenguajes de consulta mediante ejemplo, por lo que también se les llama bases de datos "no solo SQL".

¿Para qué se utiliza una base de datos NoSQL?

Las bases de datos NoSQL se utilizan de forma generalizada en aplicaciones web en tiempo real y big data, ya que sus principales ventajas son los elevados niveles de escalabilidad y disponibilidad.

Las bases de datos NoSQL también son la opción preferida entre los desarrolladores, ya que propician por su propia naturaleza un desarrollo ágil dada su rápida adaptación a los requisitos en constante cambio. Las bases de datos NoSQL permiten almacenar los datos de forma más intuitiva y fácil de entender, o más cercanas a la forma en que las aplicaciones utilizan los datos: no necesitan realizar tantas transformaciones cuando almacenan o recuperan datos utilizando interfaces API de NoSQL. Además, las bases de datos NoSQL pueden aprovechar al máximo la nube para evitar por completo el tiempo de inactividad.

SQL frente a NoSQL

Las bases de datos SQL son relacionales, mientras que las bases de datos NoSQL no lo son. El sistema de gestión de bases de datos relacionales (RDBMS por sus siglas en inglés) es la base del lenguaje de consulta estructurado (SQL), que permite a los usuarios acceder y manipular datos de tablas altamente estructuradas. Este es un modelo básico para sistemas de base de datos como MS SQL Server, IBM DB2, Oracle y MySQL. Sin embargo, con las bases de datos NoSQL, la sintaxis de acceso a los datos puede ser diferente que entre una base de datos y otra.

Base de datos relacional frente a base de datos NoSQL

Para comprender las bases de datos NoSQL, es importante saber cuál es la diferencia entre RDBMS y tipos de bases de datos no relacionales.

Los datos de un RDBMS se almacenan en objetos de bases de datos denominados tablas. Una tabla es una recopilación de entradas de datos relacionadas y consta de filas y columnas. Estas bases de datos necesitan definir el esquema por adelantado, es decir, todas las columnas y sus tipos de datos asociados se deben conocer de antemano para que las aplicaciones puedan escribir datos en la base de datos. También almacenan información que enlaza múltiples tablas mediante el uso de claves, creando así una relación entre ellas. En el caso más sencillo, se utiliza una clave para recuperar una fila específica para que se pueda examinar o modificar.

Por el contrario, en las bases de datos NoSQL, los datos se pueden almacenar sin definir el esquema por adelantado, lo que significa que tiene la capacidad de avanzar e iterar rápidamente, definiendo el modelo de datos sobre la marcha. Este caso puede ser adecuado para requisitos de negocio específicos, ya estén basados en gráficos, orientados a columnas, orientados a documentos o como un almacén de clave-valor.

Hasta hace poco, las bases de datos relacionales eran los modelos más utilizados. Aún siguen estando muy presentes en múltiples negocios. Sin embargo, la variedad, la velocidad y el volumen de los datos a los que se accede hoy en día requieren a veces una base de datos muy diferente para complementar la base de datos relacional. Esta situación ha impulsado la adopción en algunas áreas de las bases de datos NoSQL, que también se conocen como "bases de datos no relacionales". Debido a su escalabilidad horizontal y rápida, las bases de datos no relacionales pueden hacer frente a un tráfico elevado, lo que también las hace altamente adaptables.

¿Cuándo elegir una base de datos NoSQL?

Dado que las empresas y las organizaciones necesitan innovar con rapidez, la clave y su objetivo pasa por ser capaces de mantenerse ágiles y seguir operando a cualquier escala. Las bases de datos NoSQL ofrecen esquemas flexibles y también admiten una variedad de modelos de datos que son perfectos para crear aplicaciones que requieran grandes volúmenes de datos y tiempos de respuesta o latencia bajos, por ejemplo, juegos en línea y aplicaciones web de comercio electrónico.

¿Cuándo no debes optar por una base de datos NoSQL?

Las bases de datos NoSQL suelen utilizar datos no normalizados, de modo que admiten los tipos de aplicaciones que utilizan menos tablas (o contenedores) y cuyas relaciones de datos no se modelan mediante referencias, sino como registros (o documentos) incrustados. Muchas aplicaciones empresariales clásicas del back-office utilizadas en finanzas, contabilidad y planificación de recursos empresariales usan datos altamente normalizados para evitar anomalías y duplicaciones. Estos son en general los tipos de aplicaciones que no resultan adecuados para las bases de datos NoSQL.

Otra elemento distintivo de las bases de datos NoSQL es la complejidad de las consultas. Las bases de datos NoSQL funcionan fenomenalmente bien con las consultas realizadas en relación con una única tabla. Sin embargo, cuando crece la complejidad de las consultas, las bases de datos relacionales resultan más adecuadas. Normalmente, la base de datos NoSQL no ofrece uniones complejas, subconsultas ni anidamiento de consultas en una cláusula WHERE.

Sin embargo, a veces no es necesario elegir entre bases de datos relacionales y no relacionales. En muchas ocasiones, las empresas han optado por bases de datos que ofrecen un modelo convergente, en el que pueden emplear una combinación de modelos de datos relacionales y no relacionales. Este enfoque híbrido ofrece más flexibilidad para el manejo de diferentes tipos de datos, al tiempo que garantiza la consistencia de lectura y escritura sin afectar al rendimiento.

¿Qué ofrece NoSQL que otras bases de datos no puedan ofrecer?

Uno de los principales elementos que diferencia las bases de datos NoSQL de otros tipos es que suelen utilizar almacenamiento no estructurado. Las bases de datos NoSQL desarrolladas en las últimas dos décadas se han diseñado para consultas rápidas, sencillas, enormes cantidades de datos y cambios frecuentes en las aplicaciones. Además, estas bases de datos también simplifican la programación para los desarrolladores.

Otro diferenciador importante es que las bases de datos NoSQL dependen de un proceso denominado "fragmentación" para escalarse horizontalmente, lo que significa que se pueden agregar más máquinas para manejar datos en múltiples servidores. La escalabilidad vertical que ofrecen otras bases de datos SQL requiere agregar más potencia y memoria a la máquina existente, lo cual puede ser insostenible a medida que se necesite más almacenamiento.

La naturaleza de la escalabilidad horizontal en bases de datos NoSQL implica que pueden manejar cantidades extremadamente grandes de datos, incluso a medida que crecen los datos, y de una forma más eficiente. Puede ser útil concebir la escalabilidad vertical como agregar una nueva planta en tu casa, mientras que la escalabilidad horizontal es como construir otra vivienda justo al lado de la original.

Ventajas de una base de datos NoSQL

La velocidad y la escalabilidad sin precedentes de la interacción digital y el consumo de datos observados en las últimas dos décadas han forzado a las empresas a adoptar un enfoque más moderno y fluido a la forma en que se almacenan los datos y se accede a ellos. En un contexto en que usuarios de todo el mundo exigen un flujo ininterrumpido de contenidos y funciones, no es de extrañar que las bases de datos se hayan tenido que adaptar rápidamente. Teniendo esto en cuenta, compartimos a continuación algunos de los principales motivos clave por los que los desarrolladores eligen bases de datos NoSQL o no relacionales:

• Flexibilidad

  Con las bases de datos SQL, los datos se almacenan en una estructura predefinida mucho más rígida. Sin embargo, con NoSQL se pueden almacenar de forma más libre sin la rigidez de esos esquemas. Este diseño impulsa la innovación y el rápido desarrollo de aplicaciones. Los desarrolladores pueden centrarse en crear sistemas que ofrezcan un servicio mejor a sus clientes sin preocuparse por los esquemas. Las bases de datos NoSQL pueden manejar fácilmente cualquier formato de datos, como estructurados, semiestructurados y no estructurados en un único almacén.

• Escalabilidad

  En lugar de escalar verticalmente agregando más servidores, las bases de datos NoSQL pueden escalarse horizontalmente utilizando hardware básico. De esta forma se puede admitir un mayor volumen de tráfico para satisfacer la demanda sin tiempo de inactividad. Con el escalado horizontal, las bases de datos NoSQL pueden ganar en tamaño y potencia, por lo que se han convertido en la opción preferida para la evolución de los conjuntos de datos.

• Alto rendimiento

  La arquitectura con escalabilidad horizotnal de las bases de datos NoSQL puede resultar especialmente valiosa cuando aumenta el volumen de datos o el tráfico. Como se muestra en el gráfico siguiente, esta arquitectura garantiza tiempos de respuesta rápidos y predecibles de milisegundos de un solo dígito. Las bases de datos NoSQL también pueden ingerir datos y entregarlos de forma rápida y fiable. Por esta razón, las bases de datos NoSQL se utilizan en aplicaciones que recopilan terabytes de datos todos los días y que requieren una experiencia de usuario altamente interactiva. En el siguiente gráfico, se muestra una tasa de entrada de 300 lecturas por segundo (línea azul) con una latencia de 95 en el rango 3-4ms, y una tasa de entrada de 150 escrituras por segundo (línea verde) con una latencia de 95 en el rango 4-5ms.
  
  
  

• Disponibilidad

  Las bases de datos NoSQL replican datos de forma automática en múltiples servidores, centros de datos o recursos en la nube. A su vez, esto minimiza la latencia de los usuarios, independientemente de dónde se encuentren. Esta función también sirve para reducir la carga de la gestión de bases de datos. De esta forma, se libera tiempo para dedicarlo a otras prioridades.

• Altamente funcional

  Las bases de datos NoSQL están diseñadas para almacenes de datos distribuidos que precisan una capacidad de almacenamiento de datos extremadamente grande. Esta característica hace que NoSQL sea la opción ideal para big data, aplicaciones web en tiempo real, cliente 360, compras en línea, juegos en línea, Internet de las cosas, redes sociales y aplicaciones de publicidad en línea.

Tipos de bases de datos NoSQL

Existen cuatro tipos principales de bases de datos NoSQL:

• Valor clave

  Este es el tipo más flexible de base de datos NoSQL porque la aplicación tiene un control completo sobre lo que se almacena en el campo de valor sin ninguna restricción.

• Documentos

  También denominadas bases de datos orientadas a documentos o de almacenamiento de documentos, estas se utilizan para almacenar, recuperar y gestionar datos semiestructurados. No es necesario especificar los campos que debe contener cada documento.

• Gráfico

  Esta base de datos organiza los datos como nodos y relaciones, que muestran las conexiones entre nodos. Esto permite una representación de los datos más rica y completa. Las bases de datos de gráficos se aplican en redes sociales, sistemas de reservas y detección de fraudes.

• Columna ancha

  Estas bases de datos almacenan y gestionan datos en forma de tablas, filas y columnas. Se despliegan de manera generalizada en aplicaciones que necesitan un formato de columna para capturar datos sin esquema.

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