NoSQL数据库实战：习题解析与考试要点全攻略

一、NoSQL基础概念与分类习题解析

1.1 NoSQL核心特征识别
NoSQL数据库的核心特征包括非关系型数据模型、水平扩展性、分布式架构和灵活的数据结构。例如，MongoDB使用BSON格式存储文档，Redis以键值对形式存储数据，Cassandra则采用宽列存储模型。
习题示例：
“以下哪项不属于NoSQL数据库的典型特征？
A. 支持ACID事务
B. 水平扩展能力
C. 动态模式设计
D. 分布式计算支持”
答案：A
解析：NoSQL数据库通常通过BASE模型（基本可用、软状态、最终一致性）实现高可用性，而非严格ACID事务。ACID是传统关系型数据库的核心特性。

1.2 数据库类型与适用场景
NoSQL数据库可分为键值存储（如Redis）、文档存储（如MongoDB）、列族存储（如Cassandra）和图数据库（如Neo4j）。
习题示例：
“社交网络中用户关系建模最适合使用哪种NoSQL数据库？
A. Redis
B. MongoDB
C. Neo4j
D. Cassandra”
答案：C
解析：图数据库通过节点和边直观表示实体关系，支持高效的图遍历算法（如最短路径查询），适合社交网络中的好友推荐、关系分析等场景。

二、CAP定理与分布式架构习题解析

2.1 CAP定理权衡分析
CAP定理指出分布式系统无法同时满足一致性（Consistency）、可用性（Availability）和分区容错性（Partition Tolerance）。
习题示例：
“在金融交易系统中，若要求强一致性，应如何设计系统架构？
A. 采用多主复制
B. 使用单节点部署
C. 实现最终一致性模型
D. 依赖异步复制”
答案：B
解析：强一致性要求所有节点数据实时同步，单节点部署可避免网络分区问题，但牺牲了可用性。实际系统中可通过同步复制（如Raft协议）在多节点间实现强一致性。

2.2 分布式事务处理
NoSQL数据库通过两阶段提交（2PC）、Saga模式或TCC（Try-Confirm-Cancel）实现分布式事务。
习题示例：
“在微服务架构中，如何保证跨服务的订单支付与库存更新一致性？
A. 使用本地消息表
B. 依赖最终一致性
C. 采用Saga模式
D. 禁用分布式事务”
答案：C
解析：Saga模式将长事务拆分为多个本地事务，通过补偿机制回滚失败操作。例如，支付失败时触发库存回滚，确保数据一致性。

三、NoSQL性能优化与故障排查习题解析

3.1 索引优化策略
MongoDB支持单字段索引、复合索引和地理空间索引。
习题示例：
“对包含user_id和create_time字段的集合，如何优化按时间范围查询的性能？
A. 创建{user_id: 1}索引
B. 创建{create_time: -1}索引
C. 创建复合索引{user_id: 1, create_time: -1}
D. 禁用所有索引”
答案：C
解析：复合索引可同时满足按用户和时间范围查询的需求，避免全表扫描。

3.2 故障排查流程
Redis集群故障可能由网络分区、内存不足或持久化配置错误导致。
习题示例：
“Redis集群出现读写延迟，可能的原因及解决方案是什么？
A. 网络延迟：检查节点间Ping值
B. 内存不足：调整maxmemory策略
C. 持久化阻塞：改用异步AOF重写
D. 以上全部”
答案：D
解析：需综合排查网络、内存和持久化配置。例如，同步AOF可能导致主线程阻塞，改用异步模式可提升性能。

四、NoSQL考试核心要点总结

4.1 理论考点

• CAP定理应用：理解不同数据库在CAP中的取舍（如Cassandra选择AP，HBase选择CP）。
• 数据模型设计：掌握文档、键值、列族和图数据库的适用场景。
• 一致性级别：区分强一致性、最终一致性和会话一致性。

4.2 实践考点

• 性能调优：索引设计、分片策略、缓存机制（如Redis的LRU淘汰）。
• 高可用设计：副本集配置、故障转移流程（如MongoDB的选举机制）。
• 安全配置：认证授权（如MongoDB的SCRAM-SHA-256）、审计日志。

五、备考建议与资源推荐

5.1 备考策略

• 分阶段学习：先掌握基础概念，再深入分布式原理，最后实践调优。
• 真题演练：通过开源项目（如MongoDB University课程）模拟考试环境。
• 案例分析：研究NoSQL在电商（订单系统）、物联网（传感器数据）等场景的应用。

5.2 推荐资源

• 书籍：《NoSQL Distilled》《MongoDB权威指南》。
• 在线课程：Coursera的”NoSQL Database Systems”专项课程。
• 实践平台：AWS DynamoDB本地模拟器、Redis Labs云服务。

结语

NoSQL数据库的学习需兼顾理论深度与实践能力。通过系统化习题训练和考试要点梳理，开发者可高效掌握分布式架构设计、性能优化和故障排查等核心技能，为构建高可用、可扩展的系统奠定基础。