CouchDB

Apache CouchDB
Administrationsoberfläche Futon
Basisdaten
Entwickler	Apache Software Foundation
Aktuelle Version	1.1.0 (6. Juni 2011)
Betriebssystem	Linux, Unix, Mac OS X, Windows(beta)
Programmier­sprache	Erlang
Lizenz	Apache
Deutschsprachig	Nein
couchdb.org

Apache CouchDB ist ein Datenbankmanagementsystem nach dem Ansatz einer dokumentenorientierten Datenbank, das seit 2005 als freie Software entwickelt und unter den Bedingungen von Version 2.0 der Apache-Lizenz verbreitet wird. CouchDB ist größtenteils in der Programmiersprache Erlang geschrieben. Als Skriptsprache wird JavaScript eingesetzt, welches serverseitig von SpiderMonkey interpretiert wird.

Das Ziel von CouchDB ist es, das einfache Datenmodell einer dokumentenorientierten Datenbank mit der Skalierbarkeit und Leistung einer professionellen relationalen Datenbank zu verknüpfen. Dazu muss CouchDB auf Mehrkern-Systemen und in Multi-Server-Umgebungen einsetzbar sein.

Entwicklungsgeschichte

CouchDB wird seit 2005 von Damien Katz entwickelt, der vorher als Senior Developer an Lotus Notes gearbeitet hatte. Sein Ziel ist die Verbindung des dokumentenorientierten Ansatzes von Lotus Notes mit dem MapReduce-Ansatz von Google BigTable, der verteilten High-Performance-Datenbank von Google, die als proprietäre Lösung nicht frei verfügbar ist. Mit CouchDB sollte ein schemaloses Datenbanksystem entstehen, das durch Verteilbarkeit eine hohe Performance ermöglicht.^[1] Der Name CouchDB ist ein halbironisches Backronym, das für „Cluster of unreliable commodity hardware Data Base“ steht. (Zu deutsch: „Datenbank auf einem Cluster aus unzuverlässiger Standardhardware“.)

Im November 2007 wies die IANA CouchDB offiziell die Portnummer 5984 (tcp/udp) zu.^[2]

Nachdem Damien Katz die CouchDB-Entwicklung für zwei Jahre privat betrieb, arbeitete er von Januar 2008^[3] bis 2009 als Vollzeitangestellter von IBM, und trieb dort die weitere Opensource-Entwicklung von CouchDB voran. Der für die Einstellung von Katz verantwortliche IBM-Manager bezeichnete diesen Schritt nicht als Akquisition, wenngleich in der Zukunft die Verwendung von CouchDB in IBM-Produkten vorstellbar sei.^[4] Neben Damien Katz arbeiten sechs weitere Entwickler aktiv an CouchDB. (Stand Juni 2009)^[5] Ende 2009 gründeten Katz mit 2 Millionen Dollar Venture-Kapital eine eigene Firma namens Relaxed Inc. ^[6]

CouchDB war ab Februar 2008 im Incubator (zu Deutsch: Brutkasten) der Apache Software Foundation;^[7] dort werden Projekte an die Richtlinien der Apache Foundation angepasst, bevor sie ein Top-Level-Projekt werden. Im März und im Juli 2008 hielten Jan Lehnardt (CouchDB-Committer) und Damien Katz Vorträge auf den O’Reilly-Entwicklerkonferenzen ETech 2008^[8] und OSCON 2008.^[9] Im November 2008 wurde CouchDB zu einem Apache Project aufgewertet.^[10] Trotz der Versionsnummer von 0.11 wurde CouchDB im Juni 2009 schon produktiv in etwa 13 Softwareprojekten und 40 Websites eingesetzt.^[11]

Version 1.0 erschien am 14. Juli 2010 mit dramatisch verbesserter Arbeitsgeschwindigkeit und Unterstützung für Windows-Betriebssysteme.^[12] Seit der Version 1.1.0 von Anfang Juni 2011 wird SSL nativ unterstützt.^[13]

Einsatz

Als zentraler Bestandteil von Ubuntu wird CouchDB eingesetzt, um Adressen und Lesezeichen zu synchronisieren.^[14]

Eigenschaften

Die wichtigsten Eigenschaften von CouchDB:

Architektur

CouchDB ist eine dokumentenorientierte Datenbank und unterscheidet sich wie andere dokumentenorientierte Datenbanken (z. B. Lotus Notes) grundlegend von relationalen Datenbanken (RDBM). Im Gegensatz zu diesen RDBMs speichert CouchDB die Daten nicht in Tabellen, Zeilen und Spalten, sondern verwaltet sie in Dokumenten, die aus JSON-Objekten bestehen (ältere Versionen von CouchDB benutzten XML).

Zugriff und Schnittstellen

Der Zugriff auf die Daten erfolgt bei CouchDB über eine REST-HTTP-Schnittstelle.

Indirekt

Für viele klassische Programmiersprachen stehen Bibliotheken und Clients zur Verfügung, um wie bei anderen Datenspeichern (z. B. SQL-Datenbanken oder Textdateien), den Zugriff auf CouchDB zu standardisieren^[15]: JavaScript (Standard), PHP^[16], Perl, Ruby^[17] oder Python. Die Unterstützung für weitere Sprachen ist geplant.

Zusätzlich bietet CouchDB eine Plug-in-Architektur, die es dem Nutzer erlaubt, weitere Funktionen hinzuzufügen.

Direkt

Dokumente und Dateien können direkt von CouchDB ohne einen zusätzlichen Webserver an einen Browser ausgeliefert werden. Diese können per, ebenfalls von CouchDB ausgelieferten Ajax weitere Inhalte nachladen und an das DOM hängen. Es kann aber auch direkt dynamisch serverseitig generiertes HTML geladen werden.^[18]

MapReduce

Im Gegensatz zu herkömmlichen Datenbanken werden Filter bei CouchDB parallel über MapReduce und nicht während der eigentlichen Abfrage abgearbeitet. Trotzdem können Abfragen (sogenannte views) in CouchDB auch Funktionen enthalten, die während der Abfrage ausgeführt werden.

Multiversion Concurrency Control

Um Schreib-Lese Blockaden zu vermeiden werden mit Multiversion Concurrency Control Daten nicht überschrieben, sondern immer komplett neue Versionen hinzugefügt. Beim Replizieren wird die große Menge an alten Versionen nicht weitergegeben. Eine Versionsverwaltung kann so nicht stattfinden^[19].

Merge-Replikation

Durch die Möglichkeit der Merge-Replikation können mehrere Instanzen gleichzeitig und unabhängig betrieben werden.

Oft wird CouchDB mit spaltenorientierten Datenbanken verglichen, wie zum Beispiel Google BigTable. CouchDB ist aber kein spaltenorientierter Speicher, da einzelne Dokumente innerhalb derselben Datenbank eine voneinander unterschiedliche Struktur besitzen können.

Integrierte Software

Da CouchDB eigenständig als Webserver Dokumente direkt an den Browser verteilen kann, kann auf jegliche zusätzliche Software wie Webserver und serverseitige Skriptsprachen (z. B. PHP, Ruby) verzichtet werden.

Futon

Futon ist eine freie Javascript-Applikation zur Administration der CouchDB selbst. Ähnlich zu phpMyAdmin können auch Datenbanken auf fremden Rechnern über eine Netzwerkverbindung oder über das Internet administriert werden. Futon ist in den meisten CouchDB-Installationen vorinstalliert.

Couchapp

Couchapp ist ein integriertes Javascript-Web Application Framework für CouchDB. Couchapp nutzt stark das Paradigma Konvention vor Konfiguration und bietet clientseitige jQuery-Bibliotheken an. Über die Couchapp-Kommandozeile lässt sich ein strukturierter Dateibaum als Mustervorlage für eine CouchDB-Anwendung erzeugen und als Design-Dokument in die CouchDB laden.

In Couchapp sind folgende jQuery-Erweiterungen integriert:

Evently

durch Javascript-Events werden Widgets an die HTML-Grundstruktur nachgeladen. Neben inhaltlichen Elementen werden vor allem Elemente zu Bearbeitung von Dokumenten über Evently gesteuert.

Mustache

eine einfache Template Engine^[20].

Pathbinder

kann aus dem URL-Fragment (hash) (seite.html#unten) Javascript-Events anstoßen.

CouchApp Loader

lädt ein Design-Dokument der CouchDB in die Javascript-Anwendung.

Markdown

zur Eingabe von Inhalten ist die vereinfachte Auszeichnungssprache Markdown eingebunden.

Im Gegensatz zu serverbasierten, klassischen großen Webframeworks kann Couchapp keine Bilder skalieren oder E-Mails verschicken.

Literatur

• J. Chris Anderson, Jan Lehnardt und Noah Slater: CouchDB: The Definitive Guide. O'Reilly, Sebastopol/CA Januar 2010. ISBN 0-596-15589-1. In englischer Sprache, Text ist lizenziert nach Creative Commons Attribution License. Eine Vorabversion, "Rough Cuts Version", erschien 2008.
• Christopher Chandler: CouchDB in Action. Manning, Greenwich/CT 2009.^[21] ISBN 1-935182-28-5.
• Mario Scheliga: CouchDB kurz und gut. O'Reilly, Köln 30.April 2010. ISBN 3-89721-559-4. In deutscher Sprache.
• Oliver Frommel: Mal ausspannen. Auf: Linux-Magazin Online, 29. September 2009.
• Rudolf Jansen: CouchDB. Angesagter Vertreter der „NoSQL“-Datenbanken. Auf: heise developer, 12. Februar 2010.

Weblinks

• Offizielle Website (englisch)
  • Offizielles Wiki (englisch)
• Planet CouchDB - Entwicklerblog (englisch)
• Podcast-Folge über CouchDB von Tim Pritlove auf Chaosradio Express (Juni 2009)

Einzelnachweise

1. ↑ Christopher Chandler: CouchDB in Action. Manning, Greenwich/CT 2009, S. 8. ISBN 1-935182-28-5.
2. ↑ Port Numbers auf den Seiten der IANA, letzte Aktualisierung des Dokuments am 19. Juni 2009. (Abgerufen am 21. Juni 2009)
3. ↑ New Gig - Blogeintrag vom 1. Januar 2008 auf der Website von Damien Katz. (Abgerufen am 21. Juni 2009)
4. ↑ Damien Katz and CouchDB - Blogeintrag vom 16. Januar 2008 auf der Website von Anant Jhingran. (Abgerufen am 21. Juni 2009)
5. ↑ Committers auf der Projektseite zu CouchDB bei Apache Incubator. (Abgerufen am 21. Juni 2009)
6. ↑ Rudolf Jansen (12. Februar 2010): Freiheit für die Dokumente. heise Developer. Heise Zeitschriften Verlag GmbH & Co. KG. Abgerufen am 4. August 2010.
7. ↑ Apache mailing list announcement vom 9. Februar 2008 auf mail-archives.apache.org (Abgerufen am 21. Juni 2009.)
8. ↑ O’Reilly Emerging Technology Conference - ETech 2008: CouchDB from 10,000 ft, Vortrag von Jan Lehnardt vom 6. März 2008. (Abgerufen am 21. Juni 2009)
9. ↑ O’Reilly Open Source Convention - OSCON 2008: CouchDB from 10,000 ft, Vortrag von Jan Lehnardt vom 23. Juli 2008. (Abgerufen am 21. Juni 2009)
10. ↑ Incubated Projects auf Apache, Tabelle Graduated from incubation mit Start- und Enddatum 12. Februar 2008 bis 19. November 2008. (Abgerufen am 21. Juni 2009)
11. ↑ CouchDB in the wild - Eine Liste der Softwareprojekte und Websites, die CouchDB einsetzen. (Abgerufen am 21. Juni 2009)
12. ↑ http://www.nytimes.com/external/idg/2010/07/14/14idg-couchdb-nosql-database-ready-for-production-use-58614.html
13. ↑ http://heise.de/-1256145.html
14. ↑ E-Mail von Elliot Murphy (Canonical) an die CouchDB-Entwicklerliste
15. ↑ Bibliotheken und Klienten für CouchDB auf der CouchDB-Website, letzte Änderung am 29. September 2008. (Abgerufen am 21. Juni 2009.)
16. ↑ http://arbitracker.org/phpillow.html
17. ↑ http://github.com/langalex/couch_potato
18. ↑ http://couchapp.org/page/index
19. ↑ Versioning docs in CouchDB
20. ↑ http://mustache.github.com/
21. ↑ Erschienen als E-Book (Manning Early Access) im April 2009, Printausgabe angekündigt für Dezember 2009.