CouchDB vorgestellt

„Apache CouchDB has started. Time to relax.” So werden Nutzer des Datenbank-Management-Systems CouchDB beim Start begrüßt. Entspannung und Sorglosigkeit beim Datenbank-Management stehen laut der Entwickler des Systems dabei an oberster Stelle, denn „Couch” soll auch für Datenbank-Laien, die nicht viel bis gar nichts mit der Technik am Hut haben, einfach zu bedienen und leicht verständlich sein. Viele intuitiv erfassbare Elemente und nutzerfreundliche Bedienbarkeit machen die Open-Source-Software zu einem echten Unikum, bei dem Ansätze dokumentorientierter Datenbanken mit denen relationaler Datenbanken verbunden werden. Was Apache CouchDB leistet, wie und wo es eingesetzt wird und welche Vorteile „Couch“ Unternehmen verschaffen kann, erfahren Sie in den folgenden Abschnitten.

Datenbanken sind die Basis, auf der Unternehmen arbeiten und auf der Software entwickelt wird. Kundendaten, Produktdaten, Versand- und Zahlungsdaten und Hunderte weitere Datensätze bilden das Nervensystem der meisten Unternehmen. Die Art und Weise der Datenspeicherung hängt dabei grundlegend vom verwendeten Datenbankmodell ab. Das traditionelle Modell der relationalen Datenbanken sortiert Datensätze beispielsweise entsprechend gemeinsamer Relationen. Nicht-relationale Modelle, die auch als NoSQL-Datenbanken bezeichnet werden, nutzen andere Methoden: Eine Form nicht-relationaler Datenbanken sind beispielsweise dokumentorientierte Datenbanken wie die hier thematisierte Lösung Apache CouchDB.

CouchDB ist ein Datenbank-Management-System, das sich die besten Aspekte dokumentorientierter Datenbanken zu Nutze macht, um die Leistungsfähigkeit von relationalen Datenbanken zu erreichen. Verantwortlich für die Entwicklung von Couch ist die Apache Software Foundation, die 2005 mit der Arbeit an der freien Software Apache CouchDB begann und diese seitdem kontinuierlich weiterentwickelt hat.

CouchDB ist mit den gängigen Betriebssystemen Linux, Unix, macOS und Windows kompatibel und wurde in der Programmiersprache Erlang entwickelt. Die standardmäßige Skript-Sprache für den Zugriff auf Couch-Datensätze ist JavaScript.

Dokumentbasierte Datenbanken wie CouchDB speichern Datensätze nicht in Form von Tabellen und Zeilen, sondern als eigenständige, in sich geschlossene Dokumente. Diese lassen sich also beispielsweise mit Rechnungen vergleichen:

Eine Rechnung ist ein eigenständiges Dokument, das alle relevanten Informationen in einem vollständigen Datensatz vereint – Rechnungssteller, Rechnungsnummer, Empfänger, Preis, verkaufte Gegenstände, Anschrift des Rechnungsstellers und des Empfängers sind essenzielle Informationen dieses unverwechselbaren Datensatzes. Während diese Informationen in einer relationalen Datenbank auf viele verschiedene Zeilen aufgeteilt sind, erlaubt CouchDB es, all diese Informationen in einem Dokument zu sammeln. Die Daten müssen also nicht im Vorhinein strukturiert sein. Die Struktur ergibt sich aus dem Dokument selbst. CouchDB kann daher als schemafreies Datenbank-Management-System verstanden werden.

Der dokumentenorientierte Ansatz vereinfacht den Entwicklungsprozess maßgeblich. Darüber hinaus erlaubt er es, Datensätze, die zwar semantisch ähnlich sind (bspw. gleiche Dateiformate haben), sich syntaktisch (hinsichtlich Aufbau und interner Struktur) aber voneinander unterscheiden, gebündelt zu sammeln.

Ein Vorteil von CouchDB ist die gute Synchronisierung mehrerer Datenbanken, wobei diese effiziente Synchronisierung besonders wichtig ist, um Daten in einem CouchDB-Cluster zu verteilen. Auf diese Weise entstehende Datenredundanzen entlasten das gesamte System. Datenbankanfragen können infolgedessen von unterschiedlichen CouchDB-Instanzen beantwortet werden. Geografisch verteilte, riesige Datenbanknetze sind problemlos möglich.

Bei der Synchronisation der Datenbank für verschiedene Anwender an verschiedenen Standorten setzt Apache CouchDB auf eine inkrementelle Strategie, was den entscheidenden Vorteil hat, dass schlechte oder wegfallende Netzwerkverbindungen dem Synchronisationsprozess nicht schaden. Nach Verbindungsproblemen macht die Datenbanklösung genau da weiter, wo sie vor Abbruch der Verbindung aufgehört hat. Die Entwickler betonen hierbei, dass das System derartige Eventualitäten nicht ignoriert und regelrecht davon ausgeht, dass solche Fehler im Alltag vorkommen können.

Des Weiteren nutzt CouchDB das einsteigerfreundliche JSON-Format (kurz für JavaScript Object Notation) für die Übertragung und Speicherung seiner Datensätze. Diesem Format ist der schemafreie Aufbau zu verdanken, der es – anders als bei relationalen Modellen – erlaubt, auch bis dato unstrukturierte Informationen abzuspeichern.

Nutzer können sich außerdem auf die einfache Bedienung von CouchDB verlassen, da es sich auf gängige und bekannte Web-Technologien wie REST, JSON und JavaScript stützt. Einem vielfältigen Einsatz von großen Serverclustern bis hin zu mobilen Endgeräten steht damit nichts entgegen.

Die Entwickler von Apache CouchDB betonen selbst, dass sie relationale Datenbanken nicht verdrängen wollen und können, sondern CouchDB neben diesen positionieren und Nutzern eine einfache Alternative anbieten möchten. Nicht für jedes Unternehmen ist eine dokumentorientierte Datenbank empfehlenswert oder ausreichend.

Man sollte sich beispielsweise im Klaren darüber sein, dass relationale Datenbanksysteme praktischer und nutzerfreundlicher für diejenigen sind, die ihre Datensätze regelmäßig in Form von Berechnungen oder weiteren komplexeren Anfragen überarbeiten wollen. Grund dafür ist, dass entsprechende Funktionen bei CouchDB selbst eingebaut werden müssten, was mit einem hohen Mehraufwand verbunden wäre und das erforderliche Know-how voraussetzt.

Wie bereits angedeutet, ist CouchDB im Bereich der Entwicklungen von Web-Applikationen eine gute Alternative mit vielen einfach zu bedienenden Funktionen. Die Entwickler betonen in diesem Zusammenhang, dass andere Datenbanksysteme oft an das Web angepasst werden, während CouchDB extra für das Web hergestellt wurde. Im Einsatz ist die Datenbanklösung beispielsweise bei vielen Webseiten und Facebook-Anwendungen. Darüber hinaus wurde sie in der Vergangenheit von Ubuntu, der wohl beliebtesten Linux-Distribution, verwendet, um Lesezeichen und Adressen zu synchronisieren – ein weiteres Beispiel für sogenannte „Real World Data“.

CouchDB ist mit den gängigen Betriebssystemen kompatibel, daher bieten die Entwickler auf ihrer Website Download-Versionen für jedes Betriebssystem. Je nach System unterscheidet sich die Vorgehensweise bei der Installation – unter Linux/Ubuntu sehen die notwendigen Schritte beispielsweise folgendermaßen aus:

Zunächst aktualisieren Sie die Paketverwaltung Ihrer Ubuntu-Installation und fügen das PPA-Repository hinzu:

Anschließend aktualisieren Sie die Paketverwaltung erneut:

Im Anschluss installieren Sie CouchDB mit folgendem Terminal-Befehl: