Speicherung von Key-Value-Paaren Was ist eine Schlüssel-Werte-Datenbank / Key Value Database?

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Schlüssel-Werte-Datenbanken gehören zu den NoSQL-Datenbanken und basieren auf einem einfachen Datenmodell. Die Daten werden als Key-Value-Paare gespeichert. Als Identifikationsmerkmale dienen die Schlüssel. Die Werte können Datentypen wie Zeichenketten, Zahlen oder komplexe Datenobjekte sein.

Der englische Begriff für Schlüssel-Werte-Datenbank lautet Key Value Database. Manchmal wird auch die Bezeichnung Key Value Store für diesen Datenbanktyp verwendet.

Bei einer Schlüssel-Werte-Datenbank handelt es sich um eine recht einfache Form einer NoSQL-Datenbank. Den Datenbanktyp gibt es bereits seit den 1970er-Jahren. Das Datenmodell einer Key Value Database basiert auf einer zweispaltigen Tabelle. Sämtliche Daten werden als Schlüsselwertpaare (Key-Value-Paare) gespeichert. Jedem Wert ist ein Schlüssel zugeordnet, der als eindeutiges Identifikationsmerkmal dient.

Die Werte können unterschiedliche Datenformen annehmen. Es kann sich bei den Werten um einfache Zahlen oder Zeichenketten bis hin zu komplexen, zusammengesetzten Objekten oder Referenzierungen auf andere Daten handeln.

Eine Variante der Key Value Database ist die dokumentenorientierte Key Value Database, bei der Dokumente die Rolle der Werte annehmen. Es existiert eine große Anzahl an proprietären oder Open-Source-basierten Schlüssel-Werte-Datenbanken, die als lokale Lösungen oder als Datenbankservices einer Cloud genutzt werden können. Beispiele sind Amazon DynamoDB, Apache Cassandra, Berkeley DB, Google Bigtable, Redis, Riak oder Voldemort.

Merkmale und Vorteile von Schlüssel-Werte-Datenbanken

Im Vergleich zu relationalen Datenbanken mit ihren starren Datenmodellen und -strukturen, bestehend aus untereinander verknüpften Tabellen mit Zeilen und Spalten, ist das einfache Datenmodell einer Schlüssel-Werte-Datenbank wesentlich flexibler. Eine Key Value Database ist hochgradig partitionierbar und in großem Umfang horizontal skalierbar. Der Zugriff auf die Informationen ist direkt über die spezifischen Schlüssel möglich. Andere Indizierungs- oder Suchmöglichkeiten sind nicht vorgesehen. Ressourcenintensive Tabellenverknüpfungen sind nicht notwendig.

Schlüssel-Werte-Datenbanken unterstützen eine Vielzahl verschiedener Datentypen. Werte können neben Zahlen oder Zeichenketten auch Objekte wie Bilder, Videos oder Dokumente sein. Weitere Merkmale und Vorteile von Schlüssel-Werte-Datenbanken sind:

• Unterstützung von Partitionierungsoptionen und der Verteilung der Schlüssel-Werte-Datenbank auf verschiedene Systeme oder Standorte,

• ACID-Unterstützung (Atomicity, Consistency, Isolation und Durability),

• performante Lese- und Schreibvorgänge mit niedriger Latenz,

• schneller Datenzugriff.

Nachteile von Schlüssel-Werte-Datenbanken

Schlüssel-Werte-Datenbanken sind auch mit einigen Einschränkungen verbunden. Wichtigster Nachteil ist, dass die Abfragemöglichkeiten eingeschränkt sind. Der Zugriff auf die Werte ist nur über die Schlüssel möglich. Schlüssel-Werte-Datenbanken mit ihren einfachen Datenmodellen eignen sich daher nicht für Anwendungen mit komplexen Abfragen.

Anwendungsbereiche von Schlüssel-Werte-Datenbanken

Die Key Value Database ist prädestiniert für Anwendungen, bei denen kurze Zugriffszeiten gefragt sind und große Datenmengen verwaltet werden müssen. Typische Einsatzbereiche sind:

• Caching (Zwischenspeichern von Daten),

• Warenkörbe in Onlineshops,

• Verwaltung von Sitzungsdaten.

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