En la última década, ha surgido un nuevo tipo de bases de datos: las NoSQL.1 Las bases de datos tradicionales, o relacionales, han sido el estándar desde los años 70. Sin embargo, con el crecimiento de Internet y las demandas actuales, su eficacia está siendo cuestionada.1 Hoy, las aplicaciones web manejan enormes cantidades de información mientras atienden a millones de personas.
Ante este desafío, las NoSQL ofrecen una respuesta diferente. Aunque comparten algunos principios, son muy variadas en su implementación.
Puntos Clave
- SQL y NoSQL son las dos principales bases de datos utilizadas para almacenar datos digitales en diferentes estructuras y con distintas capacidades.
- Las bases de datos NoSQL son más adecuadas para datos no estructurados y semi-estructurados, como los datos que se encuentran en industrias como la tecnología publicitaria, comercio electrónico, juegos y redes sociales.
- Las bases de datos NoSQL permiten escalabilidad horizontal, necesitando agregar más servidores para manejar mayores cargas de trabajo.
- Las bases de datos NoSQL ofrecen esquemas flexibles que permiten un desarrollo rápido y una implementación incremental.
- La elección entre SQL y NoSQL depende de las necesidades específicas de cada aplicación.
Funcionamiento de una Base de Datos NoSQL
Las bases de datos NoSQL usan varios modelos para trabajar con datos.2 Son ideales para apps que necesitan muchos datos rápidamente y que cambian con el tiempo.2 En ellas, el formato común para guardar información es el JSON.
Modelos de Datos NoSQL
Ofrecen opciones como pares clave-valor, documentos y gráficos.2 Esto ayuda a que puedan crecer sin límites y a responder rápido.2
Comparación con Bases de Datos Relacionales
Las bases de datos como SQL ponen los datos en tablas para mantenerlos ordenados.2 En cambio, las NoSQL no siguen esa estructura y son más flexibles, útiles para muchos datos y alta velocidad.2 Además, usan JSON para compartir datos de forma abierta.
Hay varios tipos de bases de datos NoSQL, como los de clave-valor o de documentos.2 Amazon ofrece servicios como DynamoDB y DocumentDB que son compatibles con MongoDB.2
| Modelo de Datos | Descripción | Ejemplos |
|---|---|---|
| Bases de Datos Clave-Valor | Almacenan datos en pares clave-valor, útiles para el almacenamiento en caché de información de sesión de usuario. | Redis |
| Bases de Datos de Documentos | Almacenan datos como documentos, admiten datos semi-estructurados y utilizan formatos como JSON, XML o BSON. | MongoDB |
| Bases de Datos de Grafos | Administran datos en un grafo de conocimiento, almacenando nodos, aristas y propiedades para representar relaciones entre elementos. | Neo4j |
| Bases de Datos en Memoria | Almacenan datos en memoria principal, asegurando un acceso más rápido en comparación con las bases de datos basadas en disco. | IBM solidDB |
| Bases de Datos de Búsqueda | Optimizadas para búsquedas de texto completo y análisis de datos en tiempo real. | Elasticsearch |
Casos de Uso de Bases de Datos NoSQL
Las bases de datos NoSQL se usan mucho en aplicaciones actuales. Esto incluye apps móviles, juegos en línea y sitios web. Estas apps necesitan bases de datos que puedan crecer mucho sin perder eficiencia. Además, deben ser fáciles de usar.2
Las bases de datos NoSQL dan mucha libertad en cómo guardar la información. Esto ayuda a crear las apps más rápido. Y a medida que la app crece, es fácil agregar o cambiar lo que se guarda.2
Flexibilidad y Desarrollo Ágil
Un gran beneficio de NoSQL es su capacidad de crecer sin límites. Puedes añadir más servidores conforme se necesite, sin gastar en equipos muy caros.2
Además, algunas empresas ofrecen NoSQL en la nube por completo. Esto significa que todo el proceso es manejado para ti. Así te puedes enfocar en crear una gran app.2
Las bases de datos NoSQL se ajustan muy bien a ciertos tipos de información y cómo se usarán. Por eso, funcionan más rápido que las bases de datos tradicionales en muchos casos.2
Escalabilidad y Alto Rendimiento
Las NoSQL se destacan por ser fáciles de usar, cumplir muchos propósitos y funcionar muy bien con muchas personas conectadas al mismo tiempo.2
Se pueden usar en cualquier app desde las que usan data todo el tiempo hasta redes sociales muy populares.2
Algunos ejemplos son los sistemas que sugieren cosas que te pueden gustar en el momento, la seguridad en línea y apps donde siempre debes poder entrar, como Snapchat.2
Tipos de Bases de Datos NoSQL
Las bases de datos NoSQL se separan en cuatro grupos. Esto es por cómo manejan la información.
Bases de Datos Clave-Valor
, tienen un estilo simple. Usan una clave para encontrar un valor fácilmente;
Bases de Datos Orientadas a Documento
, guardan datos como documentos, usualmente en JSON. Esto facilita encontrar y añadir información.
Bases de Datos Orientadas a Grafos
, se enfocan en las conexiones entre diferentes datos. Son útiles para entender relaciones complejas.
Bases de Datos Orientadas a Columnas
, se asemejan a tablas, pero más flexibles. Pueden tener diferentes cantidades de columnas por línea de información.3Cada tipo de base de datos NoSQL atiende aplicaciones específicas. Tienen ventajas que las hacen ideales para distintos usos.
Bases de Datos en Memoria
Las bases de datos en memoria, como Redis, guardan datos en la RAM. Esto las hace muy rápidas. Son perfectas para aplicaciones que demandan respuestas instantáneas.
Algunos ejemplos incluyen juegos, sistemas de recomendación y cachés.
Estas bases de datos permiten que las acciones en las aplicaciones se ejecuten sin demora. También son efectivas en la gestión de contenido en tiempo real.2
Bases de Datos de Búsqueda
Las bases de datos de búsqueda, como Elasticsearch y Solr, son expertas en analizar grandes cantidades de información sin estructurar. Se usan mucho para buscar texto completo y para análisis de datos complejos.
Además, son ideales en el procesamiento de lenguaje natural. Ayudan a entender y clasificar información textual en sistemas informáticos avanzados.3
| Tipo de Base de Datos NoSQL | Descripción | Casos de Uso |
|---|---|---|
| Clave-Valor | Modelo de datos sencillo con clave indexada y valor asociado | Caché, contadores, gestión de sesiones |
| Orientada a Documento | Almacena y consulta información en formato de documento, generalmente JSON | Aplicaciones web, móviles, de contenido |
| Orientada a Grafos | Modelo de datos centrado en entidades y relaciones entre ellas | Recomendaciones, redes sociales, sistemas de gestión de conocimiento |
| Orientada a Columnas | Similar a una tabla relacional pero con registros de tamaño variable | Análisis de big data, IoT, sistemas de monitorización |
| En Memoria | Almacena datos en memoria RAM para un rendimiento ultra rápido | Aplicaciones de juegos, sistemas de recomendación, cachés distribuidos |
| De Búsqueda | Optimizada para indexar y procesar grandes volúmenes de datos no estructurados | Búsquedas de texto completo, análisis de datos, procesamiento de lenguaje natural |
Bases de Datos SQL vs NoSQL
Las bases de datos SQL, también llamadas relacionales, son ideales para aplicaciones transaccionales. Lo son especialmente para procesar transacciones en tiempo real. Además, se usan para procesamiento analítico.4 En contraste, las NoSQL se adaptan a distintos tipos de acceso a datos, como aplicaciones que requieren respuestas rápidas.5
Cargas de Trabajo Adecuadas
El modelo de las SQL organiza los datos en tablas. En cambino, las NoSQL ofrecen diversos modelos de datos para mejorar el rendimiento y la capacidad de escalado.5 Las bases SQL son comunes en el ámbito profesional y comercial, así como en educación.4 No obstante, las NoSQL van tomando popularidad, especialmente con metodologías como DevOps, gracias a sus beneficios únicos.4
Modelos de Datos
Las SQL siguen las propiedades ACID al pie de la letra. En cambio, las NoSQL buscan un equilibrio, siendo más flexibles con estos estándares.5 Las NoSQL son muy versátiles, se pueden escalar horizontalmente y son de código abierto. Esto permite guardar diversidad de datos.4
Propiedades ACID
En rendimiento, lo importante en las SQL es el disco duro. Mientras, en las NoSQL, es la capacidad del hardware en el clúster.5 Las NoSQL tienden a ser más rápidas, pero las SQL son consideradas más seguras y constantes.4
Rendimiento
Las SQL se usan para datos que ya están organizados. En cambio, las NoSQL son ideales cuando los datos son más flexibles o cambiantes.5 para grandes cantidad de datos, las NoSQL suelen ser una mejor opción.4 Además, pueden escalar de forma horizontal con menos complicaciones que las SQL, que suelen crecer verticalmente.4
| Características | Bases de Datos SQL | Bases de Datos NoSQL |
|---|---|---|
| Modelo de Datos | Tabular, basado en filas y columnas | Flexible, basado en documentos, gráficos, clave-valor, etc. |
| Propiedades ACID | Completamente soportadas | Compromiso, relajación de requisitos rígidos |
| Escalabilidad | Escalabilidad vertical | Escalabilidad horizontal |
| Rendimiento | Dependiente del subsistema de disco | Dependiente del tamaño del clúster de hardware |
| Casos de Uso | Aplicaciones transaccionales, datos estructurados | Big Data, aplicaciones de baja latencia, datos no estructurados |
Arquitectura de Datos Políglotas
Las tecnologías6 NoSQL no tienen por qué ser la única pieza en el almacenamiento de datos de una solución. Frecuentemente, estarán acompañadas de bases de datos SQL. Se ha llamado a esta combinación «Polyglot Persistence».
Con arquitecturas basadas en microservicios, veremos cómo cada servicio maneja sus datos. En la mayoría de los casos, usan tecnologías6 NoSQL.
Unir microservicios con bases de datos6 NoSQL brinda más flexibilidad, escalabilidad y rendimiento en las aplicaciones de hoy.7 Las compañías necesitan manejar grandes volúmenes de datos rápidamente. Por ello, las bases de datos6 NoSQL son muy populares debido a su gran rendimiento y fácil manejo.
Las bases de datos6 NoSQL son distribuidas. Esto significa que la información se copia y guarda en varios servidores. Esto garantiza la disponibilidad y fiabilidad de los datos.
Además, estas bases de datos permiten escalabilidad horizontal. Así, las empresas pueden dividir su carga de trabajo en varios servidores. Esto les ayuda a escalar los datos de manera efectiva.
Introducción a Bases de Datos SQL y NoSQL
Desde los años 70, las bases de datos relacionales eran las más usadas. Sin embargo, con Internet creciendo, las cosas han cambiado.8 El uso masivo de datos ha mostrado limitaciones en las soluciones tradicionales. Así, han aparecido las tecnologías NoSQL como opción.
En la última década, han surgido los sistemas de NoSQL.8 Estas bases de datos trabajan con distintos modelos y son perfectas para aplicaciones que necesitan baja latencia y flexibilidad en los datos.9
Entre las bases de datos NoSQL, encontramos varios modelos. Por ejemplo, pares clave-valor, documentos y gráficos. Estos modelos ofrecen buenas velocidades y permiten expandirse fácilmente.9 A diferencia de las bases de datos tradicionales, las NoSQL son más flexibles, lo que las hace ideales para crecer horizontalmente.8
| Modelo de Datos | Ejemplos de Bases de Datos NoSQL |
|---|---|
| Clave-Valor | Redis |
| Documentos | MongoDB |
| Grafos | Neo4j |
| Columnas | Cassandra, HBase |
| En Memoria | Redis, Memcached |
| Búsqueda | Elasticsearch, Solr |
Hay varios tipos de bases de datos NoSQL. Entre ellos están las de documentos, clave-valor, orientadas a columnas y de grafos.8 Cada uno de estos tipos se ajusta mejor a distintos usos.
Las tecnologías NoSQL surgieron por la necesidad de superar límites de las bases de datos tradicionales. Esto se debió al gran aumento en volumen de datos y usos digitales.8 Ofrecen más flexibilidad, escala y rendimiento para las aplicaciones modernas.
Ventajas de Bases de Datos NoSQL
Las bases de datos NoSQL traen varios beneficios importantes. Ayudan a los equipos de desarrollo a ser más eficientes. Además, permiten lanzar aplicaciones más rápidamente y a un menor costo.
Esto es posible gracias a su diseño flexible y la forma en que manejan los datos. Ofrecen esquemas adaptables, lo cual es clave para ajustarse a cambios en las apps. Esto acelera el tiempo para sacar un producto al mercado.
Productividad de Desarrollo
Las bases de datos NoSQL se destacan por su flexibilidad. Ayudan a los desarrolladores a trabajar rápido y de forma progresiva.2 Esto se traduce en una implementación más ágil de las aplicaciones.
Tiempo de Lanzamiento al Mercado
Estas bases se diseñan para crecer con las necesidades. Pueden aumentar su capacidad sin grandes inversiones. Por ejemplo, Amazon DynamoDB garantiza un buen rendimiento siempre con poca latencia.
Esto evita gastos altos en actualizaciones de infraestructura. Así, se mantiene un bajo costo de operación para los negocios.
Reducción de Costos Operativos
Gracias a su escalabilidad y la opción de sistemas en la nube, las NoSQL son más económicas.24 Esto deja que las empresas enfoquen sus esfuerzos en mejorar sus aplicaciones. Sin preocuparse por la complejidad de gestionar la infraestructura de datos.
Microservicios y Bases de Datos NoSQL
Hay que se usan mucho hoy en día. Cada servicio tiene su forma de manejar los datos. Usualmente, usan tecnologías NoSQL.6 Estas tecnologías guardan y buscan datos de forma diferente a las bases de datos normales.6 Son muy útiles cuando se tienen muchos datos desordenados. Las bases NoSQL se pueden distribuir. Esto hace que los datos estén más disponibles y seguros.6 NoSQL es clave en muchos campos porque maneja grandes cantidades de datos rápido. Ayuda mucho también en hacer crecer aplicaciones web rápidamente.6 Juntar da más flexibilidad y poder a las apps modernas.
6 Las bases NoSQL hacen sencillo crecer sin límites. No necesitas unirlas como las bases de datos tradicionales. Esto mejora la disponibilidad y seguridad de los datos.9 Son perfectas para apps actuales como las móviles y los juegos online. Facilitan crear y adaptar aplicaciones rápidamente gracias a su flexibilidad.9 Hay diferentes tipos de bases NoSQL, cada una buena para necesidades específicas. Sirven para aplicaciones como redes sociales o análisis en tiempo real.
9 Las bases NoSQL vienen con modelos de datos que van perfecto con tecnología de punta. Las bases de datos tradicionales hacen las cosas a su modo.9 Mientras lo hacen de una forma más segura, las NoSQL se enfocan en adaptarse fácilmente a nuevas situaciones y necesidades.
10 También se usa mucho NoSQL en servicios como Azure Cosmos DB o MongoDB dentro de los microservicios.10 Las bases NoSQL para documentos, como Azure Cosmos DB, se destacan por cómo manejan grandes cantidades de información.10 Comparar cómo se buscan datos en bases NoSQL y en las tradicionales arroja luces sobre sus diferencias.10 NoSQL ofrece formas de manejar información menos rígidas, que se adaptan mejor a cambios y necesidades futuras.
10 Usar documentos para procesar datos, como en Azure Cosmos DB con JSON, es un ejemplo claro.10 Azure Cosmos DB provee muchos beneficios, incluyendo repartir información por todo el mundo.10 Además de eso, se pueden usar modelos programación populares con Azure Cosmos DB.
10 A veces, hay limitaciones en las herramientas, como el emulador de Azure Cosmos DB, que no funcionan en todos los sistemas.10 Sin embargo, Azure Cosmos DB se conecta bien con MongoDB para desarrollo.10 Una manera útil para probar ideas es usar Docker con MongoDB, conectando a Azure Cosmos DB.
10 Los contenedores de MongoDB son buenos para desarrollar. Luego, puedes pasar a Azure Cosmos DB para producción en línea.10 El servicio de Azure Cosmos DB en Azure ofrece una manera muy cómoda de llevar tus aplicaciones a la nube.
Limitaciones de Bases de Datos NoSQL
Las bases de datos NoSQL son buenas por sus ventajas. Pero, también traen algunas limitaciones. Pueden ofrecer una menor consistencia en los datos que las bases de datos relacionales. Esto se da por la relajación de las propiedades ACID.4
Además, el diseño e implementación pueden ser más complejos. Sobre todo, al cambiar de un entorno relacional.4
Por eso, es vital pensar bien qué necesita tu aplicación. Así, podrás elegir la mejor tecnología de base de datos.
Otra limitación de las bases de datos NoSQL es la consistencia de datos. En comparación con las relacionales, ofrecen menor consistencia para tener más disponibilidad. Esto, según el teorema CAP, puede ser un problema para apps que necesitan datos altamente consistentes.48
La complejidad en diseño e implementación es un reto más. Especialmente si vienes de un entorno relacional.4 El cambio puede significar muchos esfuerzos en reentrenar al personal.
Algunas bases de datos NoSQL están menos maduras tecnológicamente. También tienen menos comunidad de soporte.1 Estos problemas pueden hacer más difícil solucionar problemas e integrarse con herramientas existentes.
Es fundamental recordar las limitaciones al usar bases de datos NoSQL. Pero, con una buena evaluación, puedes aprovechar todo lo bueno que ofrecen.481
Ejemplos de Bases de Datos NoSQL Populares
El mundo de las bases de datos NoSQL es amplio y diverso. Ofrece soluciones flexibles y escalables que son cada vez más populares. Ejemplos de estas bases de datos incluyen Redis, MongoDB y Cassandra.
Cada una tiene su propia forma de gestionar los datos. Se adaptan a diferentes necesidades y usos.
Redis
Redis es una base de datos que guarda datos por clave y valor. Destaca por su rápido funcionamiento y simpleza. Por esta razón, es muy usada por los que trabajan en sistemas Unix, Linux y sus variantes. No se recomienda para quienes usan Windows debido a la falta de soporte oficial.3
MongoDB
MongoDB se enfoca en documentos, lo que la hace muy poderosa y fácil de usar. Su uso facilita un desarrollo flexible y paso a paso. Es ampliamente escogida por su versatilidad al lidiar con grandes volúmenes de datos no estructurados.
Es muy querida por los desarrolladores porque permite un trabajo dinámico.62
Cassandra
Cassandra es clave-valor y sobresale en tareas de lectura y escritura. Ofrece un lenguaje de consultas propio. Es ideal para proyectos que necesiten alta disponibilidad y resistencia a fallos.
Estas bases de datos NoSQL están en todos lados, desde aplicaciones móviles hasta análisis en tiempo real.6
Proceso de Selección de una Base de Datos
Seleccionar la mejor tecnología de almacenamiento implica muchos factores. Rendimiento, funcionalidad y facilidad de uso son importantes. También se debe considerar la disponibilidad de profesionales y la seguridad.11 Evaluar las necesidades de la aplicación es crucial. Así, se puede escoger entre SQL o NoSQL lo que más convenga al proyecto.11
Las bases de datos relacionales se usan para transacciones instantáneas y operaciones de procesamiento de alto nivel exacto. Son ideales para análisis en tiempo real. NoSQL, en cambio, es perfecto para diversos patrones de acceso a datos, incluso para aplicaciones que exigen poco tiempo de respuesta. El modelo relacional organiza los datos en tablas. NoSQL, por su parte, ofrece varios modelos de datos para mejor rendimiento y escalabilidad.
Al elegir una base de datos, es clave mirar rendimiento, funcionalidad y facilidad de uso.11 No olvidemos la importancia de la disponibilidad de expertos, la seguridad y el apoyo de la comunidad.11
Enlaces de origen
- https://www.coursera.org/mx/articles/nosql-vs-sql
- https://aws.amazon.com/es/nosql/
- https://www.acens.com/comunicacion/wp-content/images/2014/02/bbdd-nosql-wp-acens.pdf
- https://ilimit.com/blog/base-de-datos-sql-nosql/
- https://www.unir.net/ingenieria/revista/nosql-vs-sql/
- https://www.ibm.com/es-es/topics/nosql-databases
- https://es.slideshare.net/dipina/nosql-introduccin-a-las-bases-de-datos-no-estructuradas
- https://arbems.com/introduccion-a-base-de-datos-nosql/
- https://codegym.cc/es/quests/lectures/es.questhibernate.level19.lecture00
- https://learn.microsoft.com/es-es/dotnet/architecture/microservices/microservice-ddd-cqrs-patterns/nosql-database-persistence-infrastructure
- https://comoloharia.medium.com/introducción-a-bases-de-datos-qué-son-cómo-usarlas-por-dónde-iniciar-43c91ce14a93
