Bases de datos NoSQL: qué son, tipos y ventajas

Seguramente hayas oído hablar de las bases de datos NoSQL, pero si no es así no te preocupes, porque te vamos a explicar qué son y además cuáles son las principales alternativas que nos ofrece actualmente el mercado.

¿Qué son las bases de datos NoSQL?

Las bases de datos son una tecnología que nos permite almacenar y recuperar información de una manera ágil y optimizada. En el mundo del desarrollo, forman parte de las herramientas principales para crear las aplicaciones.

A lo largo de los años, ha habido una evolución constante en el diseño y las soluciones de bases de datos, aunque principalmente se trataba de un modelo de bases de datos llamado relacional. Sin embargo, en los últimos años ha alcanzado también mucha popularidad otro modelo de bases de datos conocidas por NoSQL.

Las bases de datos NoSQL, o Not Only SQL son un modelo de bases de datos caracterizada por el almacenamiento de información en colecciones en lugar de tablas. A diferencia de las bases de datos relacionales tradicionales que funcionan mediante tablas y tienen el lenguaje SQL como principal herramienta para acceder a los datos, las bases de datos NoSQL almacenan la información en otra estructura mucho más versátil y ligera llamada colección.

Las colecciones nos permiten almacenar documentos, pudiendo éstos tener una estructura heterogénea, por eso, una de las características más relevantes de las bases de datos NoSQL es su flexibilidad. Además, también consiguen en ciertas operaciones más velocidad, por lo que se adaptan muy bien a algunos tipos de aplicaciones.

Tipos de bases de datos NoSQL

Existen varios tipos de bases de datos NoSQL, aunque las más populares son las que trabajan con documentos. Ahora vamos a dar algunas características de las principales arquitecturas.

Bases de datos de documentos

Las bases de datos de documentos almacenan datos en colecciones, siendo los elementos de cada una de esas colecciones documentos que contienen pares clave/valor.

Es como un sistema que nos permite almacenar elementos especificados por el lenguaje JSON. Cada documento puede tener una estructura diferente, como hemos señalado antes, lo que facilita la adaptación a cambios en el esquema de datos incluso entre documentos que pertenecen a una misma colección.

Bases de datos tabulares

Las bases de datos tabulares son más conocidas en el sistema de bases de datos del modelo relacional, pero también las encontramos en el modelo NoSQL, aunque en menor medida. Este modelo permite el almacenamiento en tablas, aunque admiten mayor versatilidad, ya que permite variar el formateo de los registros en ellas.

Bases de datos orientadas a grafo

Este modelo de bases de datos NoSQL está compuesto por documentos que se relacionan entre sí y que permiten representar relaciones complejas entre los datos. Son ideales para aplicaciones que requieren un alto nivel de conectividad como redes sociales, bases de conocimiento o inteligencia artificial.

Bases de datos de clave-valor

Las bases de datos NoSQL denominadas clave-valor son las más sencillas de todas y almacenan datos en una organización de pares de clave y valor. Son las que permiten más altas velocidades en la lectura y escritura de datos y se usan principalmente en sistemas de almacenamiento en caché.

Bases de datos multivalor

Las bases de datos multivalor permiten trabajar también con pares clave/valor, solo que permiten almacenar múltiples valores asociados a una clave. Esto puede hacerlas útiles para aplicaciones que gestionan datos complejos y variables.

Bases de datos de tiempo real (Time-Series)

También encontramos bases de datos NoSQL especializadas en trabajo con datos en tiempo real. Este modelo de sistemas gestores de bases de datos nos ofrecen actualizaciones inmediatas de los datos que hemos consultado, propagando los valores en el caso que haya cambios.

Bases de datos de almacén de objetos (Object Store)

Luego tenemos las bases de datos de almacén de objetos, que son elementos más abstractos que los documentos, ya que pueden incluso servir para almacenar binarios o archivos multimedia. Son ideales para aplicaciones que gestionan imágenes o contenido multimedia.

Bases de datos de Memoria (In-Memory)

Esta clasificación hace más relación al soporte del almacenamiento que a la estructura del los datos almacenados. Como su nombre indica, las bases de datos de memoria almacenan datos en la memoria RAM del ordenador, en lugar de en discos. Esto supone una altísima velocidad, aunque también una mayor volatilidad de la información.

Bases de datos distribuidas

Cuando una bases de datos es distribuida significa que los datos pueden almacenarse en distintos sistemas alejados, incluso en distintas redes. Estos sistemas se conocen como nodos, que pueden albergar a una misma base de datos aportando mayor disponibilidad o replicabilidad. Son adecuadas para una escalabilidad horizontal y la distribución geográfica de los datos en lugares distintos de redes.

Ventajas de las bases de datos NoSQL

Es importante mencionar que las bases de datos NoSQL se adaptan a problemas o necesidades específicas de las aplicaciones. Generalmente, en la mayoría de los contextos es más útil disponer de una base de datos relacionales. pero las ventajas de las NoSQL las hacen ideales para otra variedad de aplicaciones y casos de uso:

Escalabilidad horizontal

Una de las principales ventajas que nos ofrecen las bases de datos denominadas como NoSQL es su capacidad para escalar horizontalmente. Esto significa que puedes agregar nuevos servidores de bases de datos (nodos) a tu infraestructura de una manera más cómoda que en las bases de datos relacionales, lo que nos permite manejar un mayor volumen de datos, con tráfico inmenso y sin interrupciones.

Flexibilidad en el esquema de datos

La mayor ventaja con respecto a las bases de datos relacionales, no obstante, la encontramos con la flexibilidad. Las bases de datos NoSQL permiten cambiar el esquema de datos de manera más ágil, incluso trabajar con elementos con distintos esquemas en la misma estructura. 

Alto rendimiento en lecturas y escrituras

Otro de los factores que nos pueden llevar a las bases de datos NoSQL es la necesidad de un elevado rendimiento en lecturas y escrituras. Su diseño está optimizado para trabajar con datos de manera eficiente y rápida, incluso aunque se trate de colecciones con inmensa cantidad de elementos.

Casos de uso versátiles

Gracias a la adaptabilidad y la variedad de implementaciones de las bases de datos NoSQL encontramos alternativas que fácilmente se adaptan a muchas gama de casos de uso. 

Soporte para carga de trabajo políglota

Dada la especialización de las bases de datos NoSQL, las encontramos muchas veces en sistemas que son capaces de trabajar con distintos modelos de bases de datos, lo que permite optimizar los usos de determinados servicios en una aplicación. Por ejemplo, puedes utilizar un modelo de bases de datos NoSQL para el chat y otro modelo para la base de conocimiento.

Alta disponibilidad y rendimiento en tiempo real

Las bases de datos NoSQL, por sus características se suelen utilizar cuando necesitamos garantizar una alta disponibilidad, ya que la configuración de estos sistemas es muy sencilla. Además podemos manejar aplicaciones en tiempo real que requieren actualizaciones rápidas y donde nos den regalada la sincronización de datos en las aplicaciones.

Eficiencia en el almacenamiento de datos masivos

Ya lo hemos comentado, pero también es importante este modelo de bases de datos cuando necesitamos almacenar datos masivos, por eso, son fundamentales en sistemas como Big Data.

Reducción de costos de licencia y hardware

La mayoría de bases de datos NoSQL populares son de código abierto y se pueden usar de manera gratuita. Además, funcionan bien también sobre sistemas con pocos recursos, lo que puede ayudar a reducir los costos de infraestructura.

Marcas de bases de datos NoSQL

Dentro del mundo de las bases de datos NoSQL, existen varios modelos y como es un medio relativamente nuevo y especializado es habitual que aparezcan otras alternativas con el paso de los años. Ahora vamos a ver los sistemas más populares que nos ofrece actualmente el mercado:

MongoDB

Cuando nos referimos a bases de datos NoSQL, la primera marca que se nos viene a la cabeza a todos es MongoDB. Se trata de una base de datos ya consolidada en la industria. Trabaja con colecciones y documentos y ofrece una gran flexibilidad en el esquema de datos, así como muchas facilidades para una escalabilidad horizontal.

Cassandra

Apache Cassandra es una excelente alternativa cuando queremos una base de datos distribuida y de código abierto. Está diseñada para ofrecer alta disponibilidad y escalabilidad sin demasiadas complejidades. Sus fuertes son la tolerancia a fallos y la posibilidad de distribución geográfica de los datos.

Couchbase

Couchbase es un sistema gestor de bases de datos de documentos que además combina capacidades de las bases de datos clave-valor. Se usa para alta disponibilidad, escalabilidad y en sistemas en tiempo real.

Redis

Redis es un sistema de base de datos sencillo que usa el modelo más elemental: clave-valor. Su característica más importante es que es extremadamente rápida debido a su almacenamiento en memoria en lugar de disco. Esto la hace ideal para trabajar con sistemas de transmisión de eventos o la gestión de trabajos en cola.

Neo4j

Neo4j es una base de datos del modelo de grafo. Este tipo de bases de datos se utiliza para representar y consultar datos altamente conectados. Tiene versiones gratuitas y de pago que permiten trabajo con mayores cantidades de información.

CouchDB

CouchDB comparte algunas similitudes con Couchbase, aunque es una base de datos pensada para usos mucho más limitados. Se usa muchas veces para la replicación de datos y para combinar el trabajo online y offline de las aplicaciones.

MarkLogic

MarkLogic es una base de datos NoSQL orientada a documentos que se vende a sí misma como una alternativa de mayor velocidad que sus competidores.

RavenDB

RavenDB es una base de datos NoSQL de documentos que destaca por ser compatible con transacciones de manera nativa.

OrientDB

OrientDB es una base de datos NoSQL que puede usarse con el modelo de documento, clave/valor y de grafo indistintamente. Está desarrollada en Java y es de código abierto.

Conclusión

Ya como conclusión, queremos volver a remarcar que las bases de datos NoSQL son estupendas para resolver necesidades concretas de las aplicaciones, pero a menudo no se aconseja usarlas como reemplazo de las bases de datos relacionales.

Hay que analizar los problemas y necesidades de las aplicaciones a desarrollar para escoger un sistema de bases de datos NoSQL. Incluso hay que tener en cuenta estos sistemas para resolver partes específicas de un problema y no toda la aplicación en su conjunto.

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