Spring y NoSQL

Introducción

Históricamente, las grandes empresas de la Web han necesitado bases de datos cada vez más extensas debido a un gran número de usuarios o volúmenes muy grandes de datos. Hace algún tiempo, el escalado generalmente se realizaba aumentando la capacidad de la máquina que alojaba la base de datos. De hecho, en una base de datos relacional SQL, las relaciones se establecen a través de claves primarias a las que se hace referencia mediante claves secundarias con la ayuda de índices. Las consultas sobre los datos se realizan mediante uniones (joins) y pasado un tiempo, si hay demasiadas uniones, es fácil que el esquema se vuelva demasiado complejo rápidamente.

Los costes se estaban volviendo demasiado altos y, en lugar de usar una sola máquina, se intentó distribuir los tratamientos...

Modelos de datos

Hay cuatro modelos principales:

Aspectos principales de la base de datos

Consistencia de los datos

La consistencia está pensada para gestionar los cambios concurrentes. En una base de datos, la coherencia suele estar garantizada por la noción de transacción. Si dividimos un conjunto de información en varias pseudotablas o documentos, queremos que, si uno de los cambios falla, todos los cambios se cancelen. Queremos una actualización atómica. La transacción «unitaria» se ha convertido, después de muchos años, en aceptable y aceptada.

Para las bases de datos orientadas a documentos, la transacción se debe mantener en el nivel del agregado. La actualización de un agregado puede ser atómica, pero tan pronto como se actualizan varios agregados, se puede producir un conflicto.

La localización...

Por qué y cuándo usar una base de datos NoSQL

La base de datos NoSQL encuentra su lugar allá donde hay naturalmente agregados y donde hay grandes volúmenes de datos. Para las grandes bases de datos muy voluminosas, se usa NoSQL porque no hay una base de datos SQL lo suficientemente grande.

Las siguientes tablas se pueden utilizar para tener una idea de las bases de datos y sus usos:

Consultas rápidas y fáciles:

Consultas complejas:

Sabemos que el éxito de las bases de datos SQL también proviene de su aspecto integrador. Una base de datos SQL es ideal cuando hay que compartir los datos a los que acceden varias aplicaciones o varios nodos en una aplicación clusterizada. La base de datos SQL es ideal para compartir estados entre aplicaciones monolíticas. Por otro lado, si un servicio encapsula su base de datos, si la base...

Problemas con el uso de bases de datos NoSQL

El uso de bases de datos NoSQL induce nuevas decisiones y cambios organizativos. Los DBA tradicionales para grandes bases de datos SQL, como Oracle, Sybase u otros, se enfrentan a la relativa inmadurez de las soluciones NoSQL. La falta de herramientas, experiencia y conocimiento en los equipos no es tranquilizadora.

Las decisiones se toman en los equipos de desarrollo, que posteriormente deben gestionar el seguimiento y las inconsistencias en la producción. En los proyectos estratégicos, NoSQL se utiliza a menudo para tener TTM (Time To Market o Tiempo de disponibilidad en el mercado) muy cortos. Podemos aprovechar la facilidad de desarrollo y gestionar una gran cantidad de datos. La tendencia actual para los nuevos proyectos es usar bases de datos SQL solo en proyectos no vitales y no estratégicos, con un releasing lento.

Estas bases de datos NoSQL se pueden mantener en discos o simplemente en memoria en el caso de cachés de datos. Más sencillas de gestionar y rápidas, abren la posibilidad de un funcionamiento distribuido entre varios servidores, es decir, en clústeres.

El funcionamiento en clúster proporciona una posibilidad de seguridad operativa al tener en cuenta los problemas de fallos, utilizando la redundancia...

Caché de datos

Las cachés dan respuesta al problema de mantener los datos en memoria para que estén disponibles sin tener que volver a cargarlos. Las cachés de datos están cerca de las bases de datos NoSQL clave/valor. Spring hace que sea bastante simple tener una caché sencilla y otra más elaborada, basada en GenFire.

Ocultar datos con GemFire

GemFire es el data grid (grid de datos) en memoria, basado en Apache Geode. Ayuda a estabilizar nuestros servicios de datos bajo demanda para cumplir con los requisitos de rendimiento de las aplicaciones en tiempo real. Admite escalado consistente y homogénea en múltiples data centers, entrega datos en tiempo real a millones de usuarios, tiene una arquitectura orientada a eventos y es ideal para microservicios. Sus principales características son baja y predecible latencia, su escalabilidad y su elasticidad, notificación de eventos en tiempo real, alta disponibilidad y continuidad de la actividad. Es duradero y se ejecuta en la nube.

Para el siguiente ejemplo, usamos la configuración embebida (Embedded), que es la más sencilla para hacer una caché distribuida de alta disponibilidad.

Ejemplo de uso

Clase Application:

@ClientCacheApplication(name = "CachingGemFireApplication", 
logLevel = "error")  
@EnableGemfireCaching 
@SuppressWarnings("unused") 
public class Application { 
  private static final Logger logger= LoggerFactory.getLogger 
(Application.class); 
  public static void main(String[] args) { 
    SpringApplication.run(Application.class, args); 
  } 
 
  @Bean("Comunidades") 
  public ClientRegionFactoryBean<String...

GemFire como base de datos NoSQL

La clase ApplicationEnableGemfireRepositories:

@ClientCacheApplication(name = "DataGemFireApplication", logLevel = 
"error")  
@EnableGemfireRepositories 
public class ApplicationEnableGemfireRepositories { 
  public static void main(String[] args) throws IOException { 
    SpringApplication.run(ApplicationEnableGemfireRepositories.class, 
args); 
  } 
 
  @Bean("Comunidad") 
  public ClientRegionFactoryBean<String, Comunidad> 
      comunidadRegion(GemFireCache gemfireCache) { 
    ClientRegionFactoryBean<String, Comunidad> comunidadRegion = 
      new ClientRegionFactoryBean<>(); 
    comunidadRegion.setCache(gemfireCache); 
    comunidadRegion.setClose(false); 
    comunidadRegion.setShortcut(ClientRegionShortcut.LOCAL); 
    return comunidadRegion; 
  } 
 
  @Bean 
  ApplicationRunner run(ComunidadRepository comunidadRepository) { 
    return args -> { 
      Comunidad galicia = new Comunidad("01",”GALICIA”); 
      Comunidad...

Redis independiente

@SpringBootApplication  
@EnableCaching 
public class Ex3CacheRedis implements CommandLineRunner { 
 
  private static final Logger LOGGER = 
LoggerFactory.getLogger(Ex3CacheRedis.class); 
 
  public static void main(String[] args) { 
    SpringApplication.run(Ex3CacheRedis.class, args); 
  } 
 
  @Autowired 
  private ComunidadRepository comunidadRepository; 
 
  @Override 
  public void run(String... args) throws Exception { 
    comunidadRepository.cacheEvict(); 
 
    LOGGER.info("27->{}", comunidadRepository.getByCode("27")); 
    LOGGER.info("44->{}", comunidadRepository.getByCode("44")); 
    LOGGER.info("51->{}", comunidadRepository.getByCode("51")); 
 
    LOGGER.info("27->{}", comunidadRepository.getByCode("27")); 
    LOGGER.info("44->{}", comunidadRepository.getByCode("44")); 
    LOGGER.info("51->{}", comunidadRepository.getByCode("51")); 
 
    comunidadRepository.patch("27","__ANDALUCIA__"); 
    LOGGER.info("27->{}", comunidadRepository.getByCode("27")); 
 
  } 
} 

MongoDB

MongoDB es un sistema de base de datos orientado a documentos, con licencia AGPL y con datos distribuidos en múltiples servidores. No hay ningún esquema de datos. Los controladores están en Apache y la documentación tiene una licencia Creative Common.

Creado en 2007, hubo que esperar hasta la versión 1.4 de 2010 para poder utilizarlo en producción. Los datos están en formato BSON (JSON binario), guardados como colecciones de objetos JSON de varios niveles. En la base de datos, estos registros pueden ser polimórficos con la única restricción de compartir un campo clave principal, llamado «id». Este índice único permite identificar un documento (registro en la base de datos). Las solicitudes se realizan en JavaScript. 

La base de datos tiene un intérprete de comandos basado en texto directamente accesible a través del binario Mongo. Existen herramientas gráficas gratuitas, como nosqlbooster4mongo.

  
@SpringBootApplication 
public class Ex1MongoDB implements CommandLineRunner { 
 
  private static final Logger LOGGER = LoggerFactory.getLogger(Ex1MongoDB.class); 
 
  @Autowired 
  private CapitalRepository repository; 
 
  public static void main(String[] args) { 
    SpringApplication.run(Ex1MongoDB.class, args); 
  } 
 
  @Override 
  public void run(String... args) throws Exception { 
    repository.deleteAll(); 
    repository.save(new Capital("Afganistán", "Kabul", "Asia")); 
    repository.save(new Capital("África del sur ", "Pretoria", "África")); 
    repository.save(new...