Este documento resume las diferencias entre bases de datos relacionales y NoSQL, y presenta Microsoft Azure Table Storage y MongoDB como alternativas NoSQL. Explica los fundamentos, diseño y programación de cada uno, así como escenarios de uso comunes y una evaluación de costes.

1. NoSQL: Azure Table Storage & MongoDB
Alternativas y escenarios de uso NoSQL
@erincon Eladio Rincón
Director Relacional
MCT, MVP SQL Server
@augurarte Miguel López
Director Cloud | mlopez@solidq.com
MCT, MCPD, MCTS, MCP
1

2. Agenda
Bases de datos relacionales y NoSQL
Microsoft Azure Table Storage
– Fundamentos MSATS
– Diseño de NoSQL con MSATS
– Programación del modelo
MongoDB
– Fundamentos
– Diseño de NoSQL con MongoDB
– Programación del modelo
Escenarios
Evaluación de costes
3

3. NoSQL: Azure Table Storage & MongoDB
BDD Relacionales y NoSQL
Almacenamiento de table de Azure (MSATS)
MongoDB
Escenarios
Costes

4. BDD Relacionales y NoSQL
Las BDD Relacionales lideran el conjunto de sistemas
de almacenamiento transaccional, escritura atómica,
indexación de columnas, optimización de consultas y
lenguaje de consulta declarative orientado a conjuntos.
Las BDD NoSQL se emplean de forma generalizada en
sitios Web de tipo social masivamente accedidos y que
necesitan escalar de forma intensiva, donde la
característica principal son conjuntos de datos simples
(frente a consultas complejas)
© 2012 SolidQ 5

5. Donde gasta el tiempo RDBMS en TPCC
http://static.cs.brown.edu/courses/csci2270/papers/looking-glass.pdf

6. Teorema de CAP
7

7. Teorema de CAP: Selección de variables
8

8. NoSQL
Next Generation Databases mostly addressing
some of the points: being non-relational,
distributed, open-source and horizontally
scalable.
http://NoSQL-database.org 9

9. NoSQL Evolución y características
• Surgen a principios de 2009
• Crecimiento exponencial.
• Características comunes más importantes:
• No se basan en esquema
• Soporte de replicación sencillo
• API de fácil utilización
• Consistencia parcial (eventually consistent) / BASE (not ACID)
• Enormes cantidades de información.
• "nosql" es traducido tradicionalmente como "not only sql“, y se
considera un alias que referencia la definición anterior.
10

10. Modelos de datos NoSQL
http://www.slideshare.net/emileifrem/nosql-east-a-nosql-overview-and-the-benefits-of-graph-databases
11

11. Grandes familias NoSQL
• Wide Column Store / Column Families
• Document Store
• Key Value / Tuple Store
• Graph Databases
• Multimodel Databases
• Object Databases
• Grid & Cloud Database Solutions
• XML Databases
• Multidimensional Databases
• Multivalue Databases
• Event Sourcing
• Network Model
12

12. DEMO
13
http://nosql-database.org
Bases de datos NoSQL (listado)

13. NoSQL: Azure Table Storage & MongoDB
BDD Relacionales y NoSQL
Almacenamiento de table de Azure (MSATS)
MongoDB
Escenarios
Costes

14. Almacenamiento de table Azure
Windows Azure Table Service
Windows Azure tables
Designing Windows Azure Tables
Implementing Windows Azure Tables
Querying Windows Azure Tables
Accessing table storage
Table Storage Security
– Set container permissions.
– Use Shared Access Signatures (SAS)
– Stored Access Policies
15

15. Cuentas de almacenamiento MSA
User creates a globally unique storage account name
Choose the primary location to host storage account
Three regions:
– “North Central US”, “South Central US”
– “North Europe”, “Europe West”
– “South East Asia”, “East Asia”
Table Service:
http://myaccount.table.core.windows.net
16

16. DEMO
17
Aprovisionamiento de una
cuenta de almacenamiento
de Azure

17. Características MSATS
• Tabla de almacenamiento de Azure
• Colección de entidades (parejas clave, valor)
• La entidad tiene una clave principal y un conjunto
aleatorio no definido (schema-less) de
propiedades.
• PartitionKey (Particionamiento / distribución de carga / escalado)
• RowKey (conjuntos de filas relacionadas en una partición)
• TimeStamp (Sólo lectura, TS creación)
• Una propiedad es un par de nombre/valor (con tipo)
similar a una columna
• MSATS no fuerza la creación o validación de esquema
• El desarrollador necesitará implementar un esquema
concreto para su acceso
18

18. Abstracciones MSATS
19

19. DEMO
20
Aplicación
https://haveibeenpwned.com/

20. Entidades del MSATS
Entities are the basic data item stored in a table
Collections of properties that are name value pairs.
Each entity has 3 fixed properties called PartitionKey,
RowKey and Timestamp.
If we were to map this to concepts in a conventional
database system, an entity is analogous to a row and
property is analogous to a column.
An entity can have up to 255 – 3 properties = 252 (3
system properties are reserved).
1 Entity = 1 MB of data (Maximum)
21

21. Entidades: Tipos de datos de propiedades
• Byte[]
• Bool
• DateTime
• Double
• Guid
• Int32/Int
• Int64/long
• String
22

22. Entidades: Indexación (Primary Key)
• PartitionKey property
• RowKey property
• Timestamp property
23

23. Características de las propiedades PK
• Tablas particionadas para soportar balanceo de carga
entre nodos de almacenamiento.
• Las entidades se organizan por partición.
• Una partición es un rango consecutive de entidades
con la misma clave de partición.
• Partition key: Identificador único de partición dentro
de una tabla.
• PK es la primera parte de la clave principal de una
entidad.
• PK puede ser una cadena de hasta 1KB de tamaño.
• Incluir PartitionKey property en cada insert, update, y
delete.
24

24. Características de las propiedades RowKey
RowKey
• The row key is a unique identifier for an entity within
a given partition.
• Together the PartitionKey and RowKey uniquely
identify every entity within a table.
• The row key is a string value that may be up to 1 KB
in size.
• You must include the RowKey property in every
insert, update, and delete operation.
25

25. MSATS es una BDD sin esquema
26
PartitionKey: str
2012102517USR91
P
V
RowKey: str
jobid0121
P
V
TimeStamp: dt
201210251715
P
V
Name: st
User_91
P
V
PartitionKey: str
2012102517USR10
P
V
RowKey: str
jobid0121
P
V
TimeStamp: dt
201210251735
P
V
Status: st
Processing
P
V
Name: st
User_10
P
V
PartitionKey: str
2012102517USR10
P
V
RowKey: str
jobid0125
P
V
TimeStamp: dt
201210251755
P
V
RoleExec: st
IN_121
P
V
Name: st
User_10
P
V
LastOp: st
Decrypt
P
V
PartitionKey: str
2012102517USR13
P
V
RowKey: str
jobid0002
P
V
TimeStamp: dt
201210251759
P
V
Name: st
User_13
P
V
PartitionKey: str
2012102517USR13
P
V
RowKey: str
jobid0001
P
V
TimeStamp: dt
201210251755
P
V
Name: st
User_13
P
V
Status: st
Aborted
P
V
TABLE JOBEXECUTION

26. Consulta del servicio de tabla
27
PartitionKey: str
2012102517USR91
P
V
RowKey: str
jobid0121
P
V
TimeStamp: dt
201210251715
P
V
Name: st
User_91
P
V
PartitionKey: str
2012102517USR10
P
V
RowKey: str
jobid0121
P
V
TimeStamp: dt
201210251735
P
V
Status: st
Processing
P
V
Name: st
User_10
P
V
PartitionKey: str
2012102517USR10
P
V
RowKey: str
jobid0125
P
V
TimeStamp: dt
201210251755
P
V
RoleExec: st
IN_121
P
V
Name: st
User_10
P
V
LastOp: st
Decrypt
P
V
PartitionKey: str
2012102517USR13
P
V
RowKey: str
jobid0002
P
V
TimeStamp: dt
201210251759
P
V
Name: st
User_13
P
V
PartitionKey: str
2012102517USR13
P
V
RowKey: str
jobid0001
P
V
TimeStamp: dt
201210251755
P
V
Name: st
User_13
P
V
Status: st
Aborted
P
V
TABLE JOBEXECUTION

27. Particiones (nodos) MSATS
28

28. Partitions and Partition Ranges

29. DEMO
Acceso a un sistema MSATS
en producción
30

30. Table Storage Design
Define your model
Key selection
31

31. Key selection: Considerations
Entity Group Transactions
Scalability
Efficient queries
32

32. DEMO
33
Gestión de tablas con cliente
Windows

33. Modelo de programación
Windows Azure Storage: Connection Strings
Managing tables in WATS
Entities: CRUD operations (Create, read, update, delete)
Querying tables
Perform Entity Group Transactions (EGT)
34

34. Connection Strings in Visual Studio 2013
Double click on the Web/Worker role in the solution
© 2012 SolidQ 35

35. Managing tables in WATS
Use Microsoft.WindowsAzure.StorageClient. There are
several ways of creating tables.
Initialize tables once: for example using session or
Application start events.
Use CreateCloudTableClient to interact with WATS
For example, to create a table called ‘Products’:
36
using Microsoft.WindowsAzure;
using Microsoft.WindowsAzure.StorageClient;
var clAccount;
clAccount = CloudStorageAccount.FromConfigurationSettings(“ProductStorage")
var tableClient = clAccount.CreateCloudTableClient();
tableClient.CreateTableIfNotExists(“Products”)

36. Entidades: Operaciones CRUD
Configurar las entidades (modelo de clases)
Configurar un DataContext
37

37. Configuración de las entidades
Class modeling
38

38. Operaciones CRUD
Setting up data context
Context class is required in .NET to access the WAT
using WCF Data Services and the correspondent entity
(GE06LDataEntry).
39
namespace GE06L_Data {
public class GE06LDataContext : TableServiceContext {
public GE06LDataContext(string baseAddress,
Microsoft.WindowsAzure.StorageCredentials credentials)
: base(baseAddress, credentials) {}
public IQueryable<GE06LEntry> GE06LEntry {
get {
return this.CreateQuery<GE06LEntry>(“GE06LEntry");}
}
}
}

39. Entities CRUD operations
List, Add, Update
// List (read) operation for GE06LEntry entities
public IEnumerable<GE06LEntry> GetGE06LEntries() {
var results = from g in this.context.GE06LEntry
where g.PartitionKey == DateTime.UtcNow.ToString("MMddyyyy")
40
select g;
return results; }
// Add operation for GE06LEntry entities
public void AddGE06LEntry(GE06LEntry newItem) {
this.context.AddObject(“GE06LEntry", newItem);
this.context.SaveChanges(); }
// Update operation for GE06LEntry entities
public void UpdateFileURL(string partitionKey, string rowKey,
string fileUrl) {
var results = from g in this.context.GE06LEntry
where g.PartitionKey == partitionKey && g.RowKey == rowKey
select g;
var entry = results.FirstOrDefault<GE06LEntry>();
entry.FilelUrl = fileUrl;
this.context.UpdateObject(entry);
this.context.SaveChanges(); }

40. Consultar MSATS
Single Entity (a.k.a. Point Queries)
41
var q = (
from pais in context.CreateQuery<Pais>(tableName)
where pais.PartitionKey == “Paises“ &&
pais.RowKey == “España"
select movie);

41. Consultar MSATS
Range Queries - Row Range Scan
var q = (
from movie in context.CreateQuery<Movie>(tableName)
where
movie.PartitionKey == "Action" &&
movie.RowKey.CompareTo("Alien") >= 0 &&
movie.RowKey.CompareTo("Terminator") <= 0 &&
movie.IsFavorite
select movie
);
© 2012 SolidQ 42

42. Consultar MSATS
Range Queries - Partition Range Scan
43
var q = (
from movie in context.CreateQuery<Movie>(tableName)
where
movie.PartitionKey == "Action" &&
movie.RowKey.CompareTo("Alien") >= 0 &&
movie.RowKey.CompareTo("Terminator") <= 0 &&
movie.IsFavorite
select movie
);

43. Consultar MSATS
Full Table Scan
var q = (from movie in context.CreateQuery<Movie>(tableName)
44
select movie );
var q = (from movie in context.CreateQuery<Movie>(tableName)
where movie.PartitionKey.CompareTo("Action") != 0
select movie );
var q = (
from movie in context.CreateQuery<Movie>(tableName)
where movie.IsFavorite select movie); var q =
(from movie in context.CreateQuery<Movie>(tableName)
where movie.RowKey.CompareTo("Sh") >= 0 &&
movie.RowKey.CompareTo("Si") < 0
select movie );

44. DEMO
45
Programación de MSATS

45. NoSQL: Azure Table Storage & MongoDB
BDD Relacionales y NoSQL
Almacenamiento de table de Azure (MSATS)
MongoDB
Escenarios
Costes

46. MongoDB
Motivación
• ¿”Problemas” en RDBMs tradicionales?
47
• Transaciones
• JOINs
• Prescindimos de ellos
• Transacciones a nivel de documento
• No dejamos hacer JOINs

47. MongoDB
Unidad de Información es el Documento
48

48. MongoDB: Otro Paradigma
49
• Filosofía Schema On-Read
• El Esquema es importante (aunque laxo)
• En algún momento necesitas “modelar”
• Antes o después
• Modelos Mapeados en Memoria
• “Cerveza con alcohol vs cerveza sin alcohol” by
Garrigós
• Importante arquitectura x64!

49. MongoDB: Conceptos Clave
• Aunque veamos JSON, almacenado en binario
50
– BSON
• Consola de administración  JavaScript y
JSON
• Varios GUI tipo SSMS
• Drivers de Mongo para facilitar desarrollo
• Driver para C# y usar LINQ
• Modelos de persistencia para mapeo
• MongoRepository
• Sharding y Replicasets

50. DEMO
51
MongoDB en Azure con
correos electrónicos

51. NoSQL: Azure Table Storage & MongoDB
BDD Relacionales y NoSQL
Almacenamiento de table de Azure (MSATS)
MongoDB
Escenarios
Costes

52. Escenarios
Aplicaciones altamente escalables que necesitan
consultas sencillas y rápidas
• ONU, datos georeferenciados, info calculada
• Energética, metadatos
• BIG Data, datos temporales/sensores
• Información social / redes sociales
• Aplicaciones de localización de correos, direcciones, etc.
53

53. NoSQL: Azure Table Storage & MongoDB
BDD Relacionales y NoSQL
Almacenamiento de table de Azure (MSATS)
MongoDB
Escenarios
Costes

54. Costes
Microsoft Azure Table Storage
MongoDB on Azure
55

55. NoSQL: Azure Table Storage & MongoDB
Bases de datos relacionales y NoSQL
Microsoft Azure Table Storage
– Fundamentos MSATS
– Diseño de NoSQL con MSATS
– Programación del modelo
MongoDB
– Fundamentos
– Diseño de NoSQL con MongoDB
– Programación del modelo
Escenarios
Evaluación de costes
56

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