¿Qué son las bases de datos documentales?

Las bases de datos documentales están diseñadas para almacenar datos semiestructurados, como documentos, normalmente en formato JSON o XML.

A diferencia de las bases de datos relacionales tradicionales, el esquema para cada documento no relacional (NoSQL) puede variar, lo cual ofrece a los desarrolladores, administradores de bases de datos y profesionales de TI más flexibilidad en la organización y almacenamiento de datos de aplicaciones, así como una reducción del almacenamiento requerido para valores opcionales.

Las bases de datos documentales son una forma moderna de almacenar datos en formato JSON en lugar de las simples filas y columnas de las bases de datos relacionales. Esto permite expresar los datos en su forma natural.  

Desafíos que no pueden afrontar las bases de datos relacionales

Durante los últimos 40 años las bases de datos relacionales han dominado la industria de las bases de datos. Estas bases de datos relacionales organizan los datos en tablas con filas y columnas y generan relaciones entre ellas. Estas relaciones se consideran las conexiones lógicas entre las tablas y se definen sobre la base de los propios datos. Sin embargo, las bases de datos relacionales no fueron capaces de hacer frente a los siguientes desafíos:

• Un desarrollo de software ágil requiere procesos adaptables y el envío rápido de software. Esto significa que la base de datos subyacente debería ser capaz de permitir esta metodología. En contraste, las filas y columnas son inherentemente una estructura rígida. Una columna adicional afecta a toda la tabla.
• Con bases de datos relacionales, un cambio en el modelo de datos implica que un desarrollador tiene que pedir los cambios a un administrador de base de datos. Este proceso de uso intensivo de personas puede tardar demasiado tiempo, sobre todo en las empresas emergentes y en crecimiento que además dependen de un rápido despliegue.
• Por último, los datos expresados en filas y columnas son una forma poco natural de almacenar información. Una fila en un sistema de gestión de bases de datos relacional es solo una estructura plana de datos con los datos divididos en columnas, mientras que los esquemas de datos son mucho más complejos y por lo tanto demandan más flexibilidad. 

Bases de datos documentales NoSQL

A diferencia de las filas y las columnas, las bases de datos NoSQL mantienen los datos en los documentos. Estos documentos siguen un mínimo de reglas estándares para que la base de datos pueda entenderlo durante el post-procesamiento.

El formato utilizado podría ser JSON, XML, YAML, etc., pero, por unas buenas razones, para las bases de datos documentales NoSQL el formato elegido es JSON. Un documento JSON es simplemente más compacto y más legible.JSON (JavaScript Object Notation) es un formato de representación de datos formulado por el lenguaje de programación JavaScript. Pero gracias a su naturaleza textual, también es utilizado por todos los otros lenguajes de programación.

La ventaja principal del formato JSON reside en su facilidad de uso, tanto por los seres humanos como por las ordenadores. El formato JSON tiene tres fundamentos básicos:

• Pares de valores clave o atributos. JSON es almacenado en un par de valores clave. A estos pares se les llama a veces atributos. Las claves son cadenas simples y los valores pueden ser de cualquier tipo.
• Incrustación de objetos JSON. A excepción de los tipos primitivos, los valores incluidos en el par de valores clave también pueden ser otros objetos JSON, lo que permite crear una jerarquía de objetos. Colocar objetos JSON dentro de otro objeto JSON se denomina modelo de datos incrustados en base de datos documentales.
• Matrices. Las matrices son un lenguaje de programación natural en todos los lenguajes de programación y estructuras de datos, así que ¿por qué no almacenar datos de la misma forma en que son expresados? El formato JSON también admite almacenamiento de matrices como valores contra una clave. 

Sistemas de gestión de base de datos relacionales vs. bases de datos documentales NoSQL

Con tan grandes ventajas del formato de datos JSON, veamos de nuevo los desafíos a los que se enfrentaban las bases de datos relacionales y cómo  las bases de datos documentales las supera.

Desarrollo de software ágil

El desarrollo de software ágil es un proceso basado en principios que siguen procesos adaptativos y evolutivos. Por lo tanto, es esencial que todas las plataformas que participan en el proceso de software sean sensibles a los cambios de aplicación requeridos. Las bases de datos documentales NoSQL están diseñadas específicamente para esto.Los documentos JSON se almacenan en una colección. En el momento de la creación de la colección no hay necesidad de definir los atributos. Por lo tanto, si hubiera una necesidad de cambiar el esquema simplemente se agregan nuevos documentos JSON siguiendo el nuevo esquema, sin afectar a los datos existentes.

Ciclos de implementación más rápidos

Las bases de datos documentales también eliminan la necesidad de equipos de modelado de bases de datos específicos ya que el esquema de datos es generado directamente por la aplicación. Por lo tanto, las bases de datos documentales promueven modelos de datos orientados a aplicaciones.

Estructuras de datos ricas

En las bases de datos relacionales se crean relaciones entre tablas diferentes y después se realizan consultas JOIN varias veces para obtener la misma información una y otra vez. Sería más rápido agrupar estos fragmentos de datos ya que se accede a ellos de forma repetida. Los documentos JSON permiten incrustar documentos relacionados que facilitan la búsqueda de datos en una sola llamada. Por lo tanto, almacenar datos en formato JSON es realmente una forma natural de almacenar información a diferencia de la estructura plana de datos de filas y columnas. Además, romper las relaciones fijas entre tablas, permite que las bases de datos documentales NoSQL distribuyan fácilmente datos entre múltiples máquinas, lo cual reparte la carga de lectura y escritura.