NoSQL（非リレーショナルDB）

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NoSQLとは

NoSQLとは、表形式（行と列）にとらわれず、多様な形式でデータを格納する非リレーショナルなデータベースの総称です。名前は「Not only SQL（SQL だけではない）」の略で、SQL を全否定するものではありません。

身近な例で考えると、整理の仕方が決まっていない引き出しのようなものです。RDB が「項目ごとに仕切られた書類棚」だとすると、NoSQL は「メモも写真もカードもそのまま放り込める箱」をいくつも用意できるイメージです。中身の形がバラバラでも受け入れられます。

こうした柔軟さと大量データを複数のサーバーに分散させやすい（スケールしやすい）性質から、SNS・IoT・ビッグデータの分野で広く使われます。上の図解の4種類は、保存する「形」がそれぞれ違うことに注目してください。

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主要4種類

NoSQL は保存するデータの「形」によって、大きく次の4種類に分けられます。
・キー値（キーバリュー）型：1つの「キー」に1つの「値」を結びつける、最もシンプルな形。辞書のように高速に引ける
・ドキュメント型：JSON のような階層を持つ「文書」を1単位として丸ごと格納する
・カラム指向型：列（カラム）ごとにまとめて保存し、特定の列を使った大量集計を高速に行う
・グラフ型：点（ノード）と線（エッジ）でデータ同士の「関係」を表現する

図書館に例えると、キー値型は「番号札と引換に荷物を渡すコインロッカー」、ドキュメント型は「1冊の本にまとめられた資料」、カラム指向型は「項目ごとに別ファイルに集めた台帳」、グラフ型は「人物相関図」のようなイメージです。

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RDBとの使い分け

RDB と NoSQL は優劣ではなく、扱うデータの性質に応じて使い分けるのが基本です。判断のポイントを整理します。
・RDB が向く場面：データの形が決まっていて、正確さ・整合性が最重要なとき（銀行口座・在庫・受発注）
・NoSQL が向く場面：データの形が多様で、量が膨大かつ高速処理が必要なとき（SNS・センサーログ・推薦）

RDB は事前に表の形をきっちり決めるため、データの矛盾を防ぎやすい反面、後から項目を増やすのは手間がかかります。NoSQL は形が自由なので変更に強く、複数サーバーへ分散させやすい一方、複雑な関連の集計は苦手なことがあります。

実際のシステムでは両方を組み合わせて使うことも多くあります。「正確さが命の帳簿は RDB、雑多で大量のログは NoSQL」と役割を分けて考えると、設計の見通しが立てやすくなります。

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なぜNoSQLはスケールしやすいのか

NoSQL がスケール（処理量の拡大）しやすい最大の理由は、データを複数のサーバーに分散して置けるからです。これを水平スケーリング（＝台数を増やして対応）と呼びます。

RDB が難しい理由は、表（テーブル）のデータが行をまたいで密接に関連しているからです。RDB では「AさんとBさんのデータをサーバ1と2に分けて置く」とすると、2人の関連を計算するたびにサーバ1と2が通信する必要があります。これが複雑で遅くなります。

一方 NoSQL（特にキー値型やドキュメント型）は、1つのデータが完結した単位（キー → 値 / 1つの文書）になっています。「user:1のデータはサーバ1に置く、user:2のデータはサーバ2に置く」と、データの単位ごとに別のサーバへ割り振れます。取り出すときも1台のサーバに問い合わせれば完結するため、サーバを増やすだけで処理量を増やせます。

身近な例で考えると、本の棚1段に詰め込もうとするか（RDB的）、棚を何段でも増やせるか（NoSQL的）の違いです。棚1段は限界があり強化すると高くつきますが、同じ棚を増やすだけなら安くいくらでも対応できます。

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RDBとNoSQLで「整合性」への姿勢が違う理由

NoSQL ではデータを複数のサーバーに分散するため、書き込みと読み取りを行うサーバーが別になることがあります。そのとき、「書き込んだ直後はまだ他のサーバーに反映されていない」という状態が一瞬起こりえます。これを結果整合性（＝最終的には同じ値になる、が、一瞬ずれるかもしれない）と呼びます。

なぜ整合性を少し緩めるのかというと、「全台に同時に書き込みが反映されるまで待つ」ようにすると、スケール（台数を増やして速くする）のメリットが薄れてしまうからです。台数が増えるほど全台が一致するのを待つ時間が長くなり、結果として遅くなります。

つまり、「速さ・量」と「完全な整合性」はトレードオフ（どちらかを取るとどちらかが落ちる関係）にあります。SNSの「いいね数」が1秒ほどずれてもほぼ問題ありませんが、銀行口座の残高は1円もずれてはいけません。どちらを優先するかでRDBかNoSQLかを選ぶことになります。

身近な例で考えると、電光掲示板の更新（NoSQL的：少し遅れてもよい）と現金残高の確定（RDB的：即時に正確でなければならない）の違いです。どちらが正しいかではなく、用途に合った選択が大切です。

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練習問題