MongoDB-Al­ter­na­ti­ven: Diese sechs Da­ten­ban­ken über­zeu­gen

MongoDB ist eine do­ku­men­ten­ori­en­tier­te NoSQL-Lösung, die mit flexiblen Schemata, nahezu un­be­grenz­ter ho­ri­zon­ta­ler Ska­lie­rung und hoher Aus­fall­si­cher­heit sowie Ver­füg­bar­keit punktet. Für Szenarien, die strikte Kon­sis­tenz, niedrige Latenzen oder minimalen Ver­wal­tungs­auf­wand erfordern, bieten andere Da­ten­bank­ar­chi­tek­tu­ren jedoch pass­ge­naue­re Lösungen. Ob re­la­tio­na­le Da­ten­ban­ken, spal­ten­ori­en­tier­te NoSQL-Systeme, In-Memory-DBs oder Embedded-Lösungen – das Spektrum an MongoDB-Al­ter­na­ti­ven fällt viel­sei­tig aus.

Was ist MongoDB und welche Al­ter­na­ti­ven gibt es?

Re­la­tio­na­le Da­ten­ban­ken galten lange Zeit als un­an­ge­foch­te­ner Standard für das Da­ten­ma­nage­ment. Die dy­na­mi­schen Da­ten­an­for­de­run­gen moderner Web­an­wen­dun­gen haben jedoch dafür gesorgt, dass neue Ansätze er­for­der­lich sind – und genau hier setzt MongoDB an. Im Gegensatz zu re­la­tio­na­len Systemen (RDBMS) speichert MongoDB als do­ku­men­ten­ori­en­tier­te Lösung Daten in flexiblen BSON-Do­ku­men­ten, die in Samm­lun­gen (Coll­ec­tions) or­ga­ni­siert werden. Die in den Sam­mel­map­pen ent­hal­te­nen Dokumente können völlig un­ter­schied­lich aufgebaut sein, was auf Tabellen re­la­tio­na­ler Da­ten­ban­ken nicht zutrifft. Dank des BSON-Formats – das JSON ähnelt – un­ter­stützt MongoDB alle Ja­va­Script-Da­ten­ty­pen, was der Grund dafür ist, dass viele auf Ja­va­Script ba­sie­ren­de Platt­for­men sich für dieses Da­ten­bank­sys­tem ent­schei­den.

MongoDB ist wie bereits erwähnt ein NoSQL-Da­ten­bank­sys­tem, was bedeutet, dass die Datenbank nicht SQL als Ab­fra­ge­spra­che nutzt. MongoDB greift auf die in Ei­gen­re­gie ent­wi­ckel­te MongoDB Query Language (MQL) zurück. Als weiteres zentrales Merkmal von MongoDB-Da­ten­ban­ken gilt die ho­ri­zon­ta­le Ska­lier­bar­keit. Das System verteilt Daten via Sharding au­to­ma­tisch auf ver­schie­de­ne Ser­ver­in­stan­zen, was nicht nur die Da­ten­ver­füg­bar­keit ver­bes­sert, sondern auch die Ge­samt­per­for­mance der Datenbank. Darüber hinaus bietet MongoDB Trans­ak­tio­nen mit ACID-Garantien. Das stellt sicher, dass Daten auch bei Fehlern, Abstürzen oder gleich­zei­ti­gen Zugriffen stets gültig und dauerhaft ge­spei­chert bleiben.

MySQL: Bewährtes RDBMS für struk­tu­rier­te Daten

MySQL wurde Mitte der 1990er Jahre von der schwe­di­schen Firma MySQL AB ent­wi­ckelt und erfreute sich rasch großer Be­liebt­heit als schnelle, zu­ver­läs­si­ge Open-Source-Datenbank. Im Jahr 2008 hat das US-ame­ri­ka­ni­sche IT-Un­ter­neh­men Sun Mi­cro­sys­tems, das seit Anfang 2010 zum Tech-Konzern Oracle gehört, MySQL gekauft und kümmert sich seitdem um die Wei­ter­ent­wick­lung des Da­ten­bank­sys­tems. Mitt­ler­wei­le zählt MySQL, das auch als kom­mer­zi­el­le En­ter­pri­se-Version verfügbar ist, im Bereich der re­la­tio­na­len Da­ten­ban­ken zu den weltweit am häu­figs­ten genutzten Lösungen.

Als MongoDB-Al­ter­na­ti­ve eignet sich MySQL vor allem, wenn strikte Da­ten­kon­sis­tenz, aus­ge­reif­te SQL-Funk­tio­na­li­tä­ten und eine eta­blier­te Struktur gefragt sind. Das System bietet eine hohe Aus­fall­si­cher­heit, ver­schie­de­ne Ska­lie­rungs­op­tio­nen und eine Vielzahl von Schnitt­stel­len. Außerdem ist MySQL dazu in der Lage, große Mengen struk­tu­rier­ter Daten zu ver­ar­bei­ten. Aufgrund des über­sicht­li­chen und leicht ver­ständ­li­chen Aufbaus finden sich auch Ein­stei­ge­rin­nen und Ein­stei­ger schnell zurecht.

Vorteile von MySQL im Überblick

• Als Open-Source-Datenbank und En­ter­pri­se-Version verfügbar
• Hohe Aus­fall­si­cher­heit, Ge­schwin­dig­keit und Ver­füg­bar­keit
• Auch für Ein­stei­ge­rin­nen und Ein­stei­ger geeignet
• Ver­schie­de­ne Optionen für Ska­lie­rung
• Storage-Engines für un­ter­schied­li­che An­for­de­run­gen
• Große Community und um­fas­sen­de Do­ku­men­ta­ti­on
• Lässt sich nahtlos in zahl­rei­che Um­ge­bun­gen und Frame­works in­te­grie­ren
• Be­stand­teil des LAMP-Stack-Standards (Linux, Apache, MySQL und PHP)

Post­greS­QL: Leis­tungs­star­ke Datenbank mit ob­jekt­ra­tio­na­lem Ansatz

Auch bei Post­greS­QL handelt es sich um ein RDBMS, das jedoch auf eine deutlich längere Ent­wick­lungs­his­to­rie als MySQL zu­rück­bli­cken kann. Das Da­ten­bank­sys­tem hat seinen Ursprung in den 1980ern und startete als Projekt der Uni­ver­si­ty of Ca­li­for­nia. Seit 1997 wird Post­greS­QL als Open-Source-Software wei­ter­ent­wi­ckelt. Die Datenbank kom­bi­niert ein robustes re­la­tio­na­les Modell mit ob­jekt­re­la­tio­na­len Er­wei­te­run­gen und eignet sich ideal für Szenarien, die strikte Da­ten­in­te­gri­tät, aus­ge­feil­te SQL-Funk­tio­nen und ein hohes Maß an Fle­xi­bi­li­tät erfordern.

Als Al­ter­na­ti­ve zu MongoDB punktet Post­greS­QL mit voll­stän­di­ger ACID-Kon­for­mi­tät und Mul­ti­ver­si­on Con­cur­ren­cy Control (MVCC), die auch unter hoher Par­al­lel­last eine stabile Per­for­mance ge­währ­leis­tet. Ein weiteres nen­nens­wer­tes Feature stellt das flexible Ex­ten­si­ons-Framework dar, das zahl­rei­che prak­ti­sche Er­wei­te­run­gen be­inhal­tet – darunter etwa PostGIS für Geodaten oder Times­ca­leDB zur ef­fi­zi­en­ten Ver­wal­tung von Zeit­rei­hen.

Vorteile von Post­greS­QL im Überblick

• Open-Source-Datenbank
• Hohe Ro­bust­heit und Si­cher­heit
• Über­zeu­gen­de Per­for­mance
• Zahl­rei­che Er­wei­te­run­gen verfügbar
• Ver­schie­de­ne Ska­lie­rungs­op­tio­nen
• Sehr flexibel in der Nutzung
• Vielzahl von Schnitt­stel­len
• Aktive Community

MariaDB: Für moderne An­for­de­run­gen aus­ge­leg­te SQL-Datenbank

MariaDB lässt sich ebenfalls den re­la­tio­na­len Da­ten­ban­ken zuordnen, die dem Open-Source-Ansatz folgen. Dank der GNU General Public License Version 2 (GPLv2) haben An­wen­de­rin­nen und Anwender die Mög­lich­keit, den Code ein­zu­se­hen, ihn ab­zu­än­dern und zu ver­brei­ten. Das RDBMS entstand 2010 als Community-Fork von MySQL und hat sich in Szenarien, in denen es auf re­la­tio­na­le In­te­gri­tät und SQL-Komfort ankommt, als robuste MongoDB-Al­ter­na­ti­ve etabliert. Das Da­ten­bank­sys­tem punktet mit einer breiten Palette an Storage-Engines, die un­ter­schied­li­che An­wen­dungs­fäl­le abdecken. Dazu zählen bei­spiels­wei­se Co­lum­nS­to­re für spal­ten­ori­en­tier­te Analysen und Aria für trans­ak­tio­na­le Workloads.

MariaDB bietet viele weitere nützliche Features. Der native JSON-Support sorgt dafür, dass sich se­mi­struk­tu­rier­te Daten direkt in Tabellen speichern und per SQL abfragen lassen. Galera Cluster er­mög­licht synchrone Multi-Master-Re­pli­ka­ti­on für eine hohe Ver­füg­bar­keit, wo­hin­ge­gen Last­spit­zen durch das Thread-Pooling-Plugin und Par­ti­tio­nie­rung effizient aus­ge­gli­chen werden. Funk­tio­nen wie Window Functions, Common Table Ex­pres­si­on (CTE) und Virtual Columns decken komplexe Reporting- und Analytics-Szenarien ab.

Vorteile von MariaDB im Überblick

• Open Source mit aktiver Ent­wick­lung
• Kom­pa­ti­bi­li­tät zu MySQL
• Ef­fi­zi­en­te Storage-Engines für un­ter­schied­li­che Ein­satz­ge­bie­te
• Hohe Per­for­mance und Ska­lier­bar­keit
• Robuste Sta­bi­li­tät
• SQL-Support und leichte In­te­gra­ti­on
• Platt­form­un­ab­hän­gig

Apache Cassandra: NoSQL-Lösung mit spal­ten­ori­en­tier­tem Ansatz

Apache Cassandra stellt eine verteilte NoSQL-Datenbank dar, die ein spal­ten­ori­en­tier­tes Modell nutzt. Das Da­ten­bank­ma­nage­ment­sys­tem empfiehlt sich vor allem dann als MongoDB-Al­ter­na­ti­ve, wenn es um extrem große Da­ten­men­gen, lineare Ska­lie­rung und eine hohe Feh­ler­to­le­ranz geht. Da Cassandra eine Peer-to-Peer-Ar­chi­tek­tur nutzt, in der alle Knoten gleich­be­rech­tigt sind, führt der Ausfall einzelner Kom­po­nen­ten nicht dazu, dass das komplette System nicht mehr funk­tio­niert.

Mit Cassandra Query Language (CQL) bietet die Datenbank zudem eine eigene Ab­fra­ge­spra­che, die eine SQL-ähnliche In­ter­ak­ti­on mit Daten er­mög­licht. Dank au­to­ma­ti­schem Sharding skaliert das System nahezu un­be­grenzt. Kon­fi­gu­rier­ba­re Kon­sis­tenz­stu­fen erlauben den Kom­pro­miss zwischen Per­for­mance und Da­ten­in­te­gri­tät. Apache Cassandra zeichnet sich zudem durch schnelle Da­ten­ab­fra­gen aus, die Hand in Hand mit einer robusten Si­cher­heits­ar­chi­tek­tur gehen.

Vorteile von Apache Cassandra im Überblick

• Open-Source-System
• Dank ho­ri­zon­ta­ler und ver­ti­ka­ler Ska­lier­bar­keit sehr gut für große Da­ten­men­gen geeignet
• SQL-ähnliche Ab­fra­ge­spra­che (CQL)
• Hohe Aus­fall­si­cher­heit, Fle­xi­bi­li­tät und Ver­füg­bar­keit
• Ex­zel­len­te Durch­satz­ra­ten und zügige Ver­ar­bei­tung
• Selektive ACID-Garantien dank kon­fi­gu­rier­ba­rer Kon­sis­tenz

Redis: Nied­rigs­te Latenz dank RAM-basierter Spei­che­rung

Als nicht-re­la­tio­na­le In-Memory-Datenbank bietet sich Redis ins­be­son­de­re für An­wen­dungs­fäl­le als Al­ter­na­ti­ve zu MongoDB an, die sehr schnelle Re­ak­ti­ons­zei­ten erfordern. Die Datenbank erreicht Latenzen von unter einer Mil­li­se­kun­de, was sich vor allem darauf zu­rück­füh­ren lässt, dass die Daten nicht auf der Fest­plat­te liegen, sondern im Ar­beits­spei­cher. Zu den typischen Ein­satz­ge­bie­ten zählen ins­be­son­de­re Realtime-Analytics, Ver­wal­tungs­pro­zes­se und Messaging.

Als Vorteil erweisen sich auch die ver­schie­de­nen Ska­lie­rungs­mög­lich­kei­ten. Die Datenbank lässt sich nämlich sowohl vertikal (durch Erhöhung der RAM-Kapazität) als auch ho­ri­zon­tal (mittels Redis Cluster) skalieren. Al­ler­dings steht die Per­for­mance bei Redis klar im Fokus. Erfordern Workloads komplexe Daten oder um­fang­rei­che Ab­fra­ge­op­tio­nen, stößt die Datenbank an ihre Grenzen. Was Sie ebenfalls bedenken müssen: Bei wach­sen­den Da­ten­men­gen steigt der RAM-Bedarf, was die Be­triebs­kos­ten schnell in die Höhe treibt.

Vorteile von Redis im Überblick

• Open-Source-Datenbank
• Her­vor­ra­gen­de Per­for­mance dank In-Memory-Da­ten­spei­che­rung
• Extrem schnelle Re­ak­ti­ons­zei­ten von unter einer Mil­li­se­kun­de
• Flexible Ska­lie­rungs­op­tio­nen
• Ideal für Echtzeit-Analysen
• Hohe Be­nut­zer­freund­lich­keit
• Kom­pa­ti­bi­li­tät mit zahl­rei­chen Platt­for­men, Systemen und Sprachen

SQLite: Mi­ni­ma­lis­ti­sche SQL-Lösung ohne Ser­ver­pro­zes­se

SQLite in­te­griert ein voll­wer­ti­ges re­la­tio­na­les Da­ten­bank­sys­tem als Bi­blio­thek direkt in die Anwendung und speichert Daten sowie Schema in einer einzigen Datei. Ein separater Ser­ver­dienst ist nicht nötig, weswegen In­stal­la­ti­on, Kon­fi­gu­ra­ti­on und die meisten Ad­mi­nis­tra­ti­ons­auf­ga­ben entfallen. Die Bi­blio­thek ist mit nur einigen hundert Kilobyte extrem kompakt, un­ter­stützt den Großteil des SQL-92-Standards und ist für gängige Da­ten­spei­cher­formate ausgelegt.

SQLite wurde ur­sprüng­lich für das US-Militär ent­wi­ckelt, steht jedoch mitt­ler­wei­le als ge­mein­freie Software zur Verfügung. Für Projekte, bei denen eine schlanke, portable Lösung benötigt wird – etwa Embedded-Geräte, IoT-Sensoren, Desktop-An­wen­dun­gen oder lokale Da­ten­ana­ly­se – stellt SQLite eine ideale MongoDB-Al­ter­na­ti­ve dar. Dank der einfachen Por­ta­bi­li­tät einzelner Dateien nutzen viele Ent­wick­le­rin­nen und Ent­wick­ler SQLite zudem als flexibles Backend für ihre An­wen­dun­gen.

Vorteile von SQLite im Überblick

• Ser­ver­lo­ser Betrieb
• Geringer Pfle­ge­auf­wand – weder In­stal­la­ti­on noch Kon­fi­gu­ra­ti­on oder laufende Wartung
• Kleiner Footprint
• Hohe Por­ta­bi­li­tät
• Hohe Zu­ver­läs­sig­keit und Aus­fall­si­cher­heit
• Backups per Da­tei­ko­pie
• Un­ter­stüt­zung zahl­rei­cher Sprachen