MODERN NoSQL DATABASES FOR TRAINING BACHELORS OF “COMPUTER SCIENCE” SPECIALTY

Keywords: relational databases, NoSQL, NewSQL, database management systems, computer sciences

Abstract

The article deals with students’ training in modern approaches to the organization of databases. NoSQL and NewSQL databases are the latest trends in IT field, they should be learnt and mastered by computer sciences specialists during their study. In the article the notions of databases NoSQL and NewSQL are explored and defined. The authors compare relational databases with NoSQL and NewSQL. Due to the wide distribution of different types of WEB-services, as well as the need for distributed big data processing, the article substantiates the necessity for a thorough study of a new generation of databases and professional competencies concerning their practical application acquiring. However, the authors state that studying the latest databases cannot be an alternative to studying the relational databases. Considering the conceptual differences and technological peculiarities of using the newest databases in Kyiv National Economic University named after Vadym Hetman a new course on organization of NoSQL databases has been introduced in the curriculum of specialty 122 «Computer Sciences». The course aims at deepening students' knowledge about current main trends in the databases development and developing their competitiveness in the labor market. During the formulation of the discipline curriculum, there have been analyzed the educational plans of computer sciences specialists training of leading Ukrainian institutions of higher education, literary and Internet sources, which confirmed the necessity and appropriacy for studying the NoSQL and NewSQL databases. Criteria research and analysis of the database management systems rating made it possible to make a conclusion about the practicability of including in the curriculum of Organization of NoSQL Databases course a number of the most widespread databases of the NoSQL (MongoDB, Redis, Cassandra) and NewSQL (Microsoft SQL Server 2017 DBMS), which has advanced functionality and supports work with graphs.

Downloads

Download data is not yet available.

Author Biographies

Nina V. Sytnyk, Kyiv National Economic University named after Vadym Hetman

PhD in Economics, Associate Professor, Professor at Department of Information Systems in the Economics

Iryna S. Zinovieva, Kyiv National Economic University named after Vadym Hetman

PhD in Economics, Associate Professor at Department of Information Systems in the Economics

References

Кабінет Міністрів України. (2018, Січ. 17). Розпорядження № 67-р, «Про схвалення Концепції розвитку цифрової економіки та суспільства України на 2018-2020 роки та затвердження плану заходів щодо її реалізації». [Електронний ресурс]. Доступно: http://zakon5.rada.gov.ua/laws/show/67-2018-%D1%80. Дата звернення: Лютий 21, 2019.

Сайт кафедри системотехніки Харківського національного університету радіоелектроніки. [Електронний ресурс]. Доступно: http://sedep.nure.ua/?page_id=147. Дата звернення: Лютий 24, 2019.

Сайт Національного технічного університету «Київський політехнічний інститут ім. Ігоря Сікорського» спеціальність 122 «Комп’ютерні науки». [Електронний ресурс]. Доступно: http://apeps.kpi.ua/122. Дата звернення: Лютий 24, 2019.

Сайт кафедри інформаційних систем в економці Інституту інформаційних технологій в економіці Київського національного економічного університету ім. Вадима Гетьмана. [Електронний ресурс]. Доступно: https://fisit.kneu.edu.ua/ua/depts9/k_informacijnyh_system_v_ekonomici. Дата звернення: Березень 13, 2019.

К. Дж. Дейт, Введение в системы баз данных. Пер. с англ. Киев, Украина: Диалектика, 1998.

Н.В. Ситник, Проектування баз і сховищ даних. Київ, Україна: КНЕУ, 2004.

М. Фаулер, Дж. Садаладж Прамодкумар, NoSQL: новая методология разработки нереляционных баз данных. Пер. с англ. Москва, Россия: ООО «И.Д. Вильямс», 2013.

Я. Робинсон, Д. Вебер, Э. Эифрем, Графовые базы данных: новые возможности для работы со связанными данными. Пер. с англ. Москва, Россия: ДМК Пресс, 2016.

І.Б. Швороб, «Методи та засоби екстракції та аналізу слабоструктурованих текстових даних на основі документо-орієнтовного графа», дис. канд. наук., Нац. ун-т «Львівська політехніка», Львів, 2018.

Paolo Atzenin, Francesca Bugiotti, Luca Rossi, «Uniform access to NoSQL systems», Information Systems, p. 1-17, 2013. doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.is.2013.05.002. Accessed on: March 04, 2019.

João Ricardo Lourenzol, Bruno Cabral1, Paulo Carreiro, Marco Vieira1, and Jorge Bernardino, «Choosing the right NoSQL database for the job: a quality attribute evaluation», Journal of Big Data, p. 1-26, 2015. [Електронний ресурс]. Доступно: https://link.springer.com/article/10.1186/s40537-015-0025-0. Дата звернення: Берез. 14, 2019.

Ahmad Abdullah, Qingfeng Zhuge, «From Relational Databases to NoSQL Databases: Performance Evaluation», Research Journal of Applied Sciences, Engineering and Technology, no. 11(4), p. 434-439, 2015.

В.О. Брацький, О.М. М’якшило, «Дослідження особливостей застосування реляційних і нереляційних баз даних на прикладі SQL Server та MongoDB», Наукові праці Національного університету харчових технологій, Т. 22, № 5, с. 15-24, 2016.

С.О. Спасітєлєва, В.Л. Бурячок, «Комплексний захист гетерогенних корпоративних сховищ даних», Сучасний захист інформації, №1, с. 58-65, 2017.

Vatika Sharma, Meenu Dave, «SQL and NoSQL Databases», International Journal of Advanced Research in Computer Science and Software Engineering, vol. 2, no. 8, p.20-28, 2012.

М.Ю. Швець, Д.С. Заруба, Ю.В. Хохлов, «Порівняння SQL та NoSQL баз даних», Вчені записки ТНУ імені В.І. Вернадського. Серія: технічні науки, Т. 29 (68), Ч. 2, № 6, с. 21-25, 2018.

Sneha Binani, Ajinkya Gutti, Shivam Upadhyay, «SQL vs. NoSQL vs. NewSQL- A Comparative Study», Communications on Applied Electronics (CAE) – Foundation of Computer Science FCS, New York, USA, vol. 6, no.1, p. 43-46, 2016.

Jeremy Kepner et al., «Associative Array Model of SQL, NoSQL, and NewSQL Databases», 2016 IEEE High Performance Extreme Computing Conference (HPEC), Waltham, MA, USA, 2016. [Електронний ресурс]. Доступно: https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1606/1606.05797.pdf. Дата звернення: Берез. 10, 2019.

List of NoSQL Datadases. [Електронний ресурс]. Доступно: http://nosql-database.org/. Дата звернення: Лют. 24, 2019.

Jeyhun Karimov, Tilmann Rabl, and Volker Markl, «PolyBench: The First Benchmark for Polystores», in 10th TPC Technology Conference «Performance Evaluation and Benchmarking for the Era of Artificial Intelligence», Rio de Janeiro, 2018, р. 24-41 [Електронний ресурс]. Доступно: http://www.redaktion.tu-berlin.de/fileadmin/fg131/dima-feed/polystore_benchmark_TPCTC-1028_crv.pdf. Дата звернення: Берез. 01, 2019.

Т. Коннолли, К. Бегг, А. Страчан. Базы данных: проектирование, реализация и сопровождение. Теория и практика. Пер. с англ. Москва, Россия: Издательский дом «Вильямс», 2000.

Дж. Мартин, Организация баз данных в вычислительных системах. Пер. с англ. Москва, Россия: Мир, 1980.

Keith D. Foote, «A Brief History of Non-Relational Databases», 2018. [Електронний ресурс]. Доступно: https://www.dataversity.net/a-brief-history-of-non-relational-databases/. Дата звернення: Лют. 21, 2019.

Н.В. Ситник, «Роль і місце баз даних в цифровій економіці», на І наук.-метод. конф. Цифрова економіка, Київ, 2018, с. 267-258.

Digital 2019: Global internet use accelerates. [Електронний ресурс]. Доступно: https://wearesocial.com/blog/2019/01/digital-2019-global-internet-use-accelerates. Дата звернення: Лют. 27, 2019.

Ahmed Almassabi, Omar Bawazeer, and Salahadin Adam, «Top NewSQL databases and features classification», International Journal of Database Management Systems, Vol.10, no.2, p. 11-31, 2018.

Matthew Aslett, «What we talk about when we talk about NewSQL», 2011. [Електронний ресурс]. Доступно: https://blogs.the451group.com/information_management/2011/04/06/what-we-talk-about-when-we-talk-about-newsql. Дата звернення: Лют. 25, 2019.

І.С. Зінов’єва, В.О. Артемчук, А.В. Яцишин, «Використання відкритих геоінформаційних систем у підготовці фахівців з комп'ютерних наук», Інформаційні технології і засоби навчання, Том 68, №6, с. 87-99, 2018. [Електронний ресурс]. Доступно: https://journal.iitta.gov.ua/index.php/itlt/article/download/2567/1415. Дата звернення: Лютий 20, 2019.

DB-Engines Ranking, 2019. [Електронний ресурс]. Доступно: https://db-engines.com/en/ranking. Дата звернення: March 14, 2019.

Начало работы с MongoDB, часть 1. [Електронний ресурс]. Доступно: http://ashep.org/2012/nachalo-raboty-s-mongodb-chast-1/#.XILDv8kzZkh. Дата звернення: Лют. 24, 2019.

Начало работы с MongoDB, часть 2. [Електронний ресурс]. Доступно: http://ashep.org/2012/nachalo-raboty-s-mongodb-chast-2/#.XILDv8kzZkh. Дата звернення: Лют. 24, 2019.

Онлайн-руководство по MongoDB. [Електронний ресурс]. Доступно: https://metanit.com/nosql/mongodb. Дата звернення: Лют. 27, 2019.

MongoDB: Open Source Document Database, 2019. [Електронний ресурс]. Доступно: https://www.mongodb.com. Дата звернення: Берез. 01, 2019.

DB-Engines Ranking of Key-value Stores, 2019. [Електронний ресурс]. Доступно: https://db-engines.com/en/ranking/key-value+store. Дата звернення: Берез. 01, 2019.

Как выбрать In-memory NoSQL базу данных с умом. Тестируем производительность. [Електронний ресурс]. Доступно: https://habr.com/ru/company/oleg-bunin/blog/312062. Дата звернення: Берез. 06, 2019.

DB-Engines Ranking of Wide Column Stores. [Електронний ресурс]. Доступно: https://db-engines.com/en/ranking/wide+column+store. Дата звернення: Берез. 9, 2019.

Apache Cassandra, 2019. [Електронний ресурс]. Доступно: http://cassandra.apache.org. Дата звернення: Берез. 9, 2019.

Создание базы данных графа и выполнение некоторых шаблоны запросов с помощью T-SQL [Електронний ресурс]. Доступно: https://docs.microsoft.com/ru-ru/sql/relational-databases/graphs/sql-graph-sample?view=sql-server-2017. Дата звернення: Берез. 18, 2019.


REFERENCES (TRANSLATED AND TRANSLITERATED)

Cabinet of Ministers of Ukraine. (2018, Jan. 17). Order № 67-r, «About the approval of the Concept for the development of the digital economy and society in Ukraine for 2018-2020 and approval of the plan of measures for its implementation». [Online]. Available: http://zakon5.rada.gov.ua/laws/show/67-2018-%D1%80. Accessed on: February 21, 2019 (in Ukrainian).

Site of the Department of system engineering by Kharkiv National University of Radio Electronics [Online]. Available: http://sedep.nure.ua/?page_id=147. Accessed on: February 24, 2019 (in Ukrainian).

The site of the National Technical University of Ukraine «Kyiv Polytechnic Institute. Igor Sikorsky» for specialty 122 «Computer Science». [Online]. Available: http://apeps.kpi.ua/122. Accessed on: February 24, 2019 (in Ukrainian).

Site of the Department of information systems in the economist of the Institute of Information Technologies in the economy of the Kyiv National Economic University named after Vadym Hetman. [Online]. Available: https://fisit.kneu.edu.ua/ua/depts9/k_informacijnyh_system_v_ekonomici. Accessed on: March 13, 2019 (in Ukrainian).

K. Dzh. Deit, Introduction to database systems. Translate from English. Kyiv, Ukraine: Dyalektyka, 1998 (in Russian).

N.V. Sytnyk, Designing databases and data warehouses. Kyiv, Ukraine: KNEU, 2004 (in Ukrainian).

M. Fowler, Dzh. Sadaladzh Pramodkumar, NoSQL: New Non-Relational Database Development Methodology. Translate from English. Moscow, Russia: LTD «Y.D. Vyliams», 2013 (in Russian).

Ya. Robynson, D. Veber, E. Eyfrem, Graph databases: new features for working with related data. Translate from English. Moscow, Russia: DMK Press, 2016 (in Russian).

I.B. Shvorob, «Methods and means of extraction and analysis of poorly structured text data on the basis of a document-oriented graph», dys. kand. nauk., Nats. un-t «Lvivska politekhnika», Lviv, 2018 (in Ukrainian).

Paolo Atzenin, Francesca Bugiotti, Luca Rossi, «Uniform access to NoSQL systems», Information Systems, pp. 1-17, 2013.doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.is.2013.05.002. (in English).

João Ricardo Lourenzol, Bruno Cabral1, Paulo Carreiro, Marco Vieira1, and Jorge Bernardino, «Choosing the right NoSQL database for the job: a quality attribute evaluation», Journal of Big Data, pp. 1-26, 2015. [Online]. Available: https://link.springer.com/article/10.1186/s40537-015-0025-0. Accessed on: March 14, 2019 (in English).

Ahmad Abdullah, Qingfeng Zhuge, «From Relational Databases to NoSQL Databases: Performance Evaluation», Research Journal of Applied Sciences, Engineering and Technology, no. 11(4), pp. 434-439, 2015 (in English).

V.O. Bratskyi, and O.M. Miakshylo, «Investigation of the use of relational and non-relational databases on the example of SQL Server and MongoDB», Naukovi pratsi Natsionalnoho universytetu kharchovykh tekhnolohii, v. 22, no 5, pp. 15-24, 2016 (in Ukrainian).

S.O. Spasitielieva, and V.L. Buriachok, «Integrated protection of heterogeneous corporate data warehouse», Suchasnyi zakhyst informatsii, no.1, pp. 58-65, 2017 (in Ukrainian).

Vatika Sharma1, Meenu Dave, «SQL and NoSQL Databases», International Journal of Advanced Research in Computer Science and Software Engineering, vol. 2, no. 8, pp.20-28, 2012 (in English).

M.Iu. Shvets, D.S. Zaruba, and Yu.V. Khokhlov, «Compare SQL and NoSQL databases», Vcheni zapysky TNU imeni V.I. Vernadskoho. Series: technical science, vol. 29 (68), ch. 2, no 6, pp. 21-25, 2018 (in Ukrainian).

Sneha Binani, Ajinkya Gutti, and Shivam Upadhyay, «SQL vs. NoSQL vs. NewSQL- A Comparative Study», Communications on Applied Electronics (CAE) – Foundation of Computer Science FCS, New York, USA, vol. 6, no.1, pp. 43-46, 2016 (in English).

Jeremy Kepner et al., «Associative Array Model of SQL, NoSQL, and NewSQL Databases», 2016 IEEE High Performance Extreme Computing Conference (HPEC), Waltham, MA, USA, 2016. [Online]. Available: https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1606/1606.05797.pdf. Accessed on: March 10, 2019 (in English).

List of NoSQL Datadases. [Online]. Available: http://nosql-database.org/. Accessed on: February 24, 2019 (in English).

Jeyhun Karimov, Tilmann Rabl, and Volker Markl, «PolyBench: The First Benchmark for Polystores», in 10th TPC Technology Conference «Performance Evaluation and Benchmarking for the Era of Artificial Intelligence», Rio de Janeiro, 2018, рp. 24-41 [Online]. Available: http://www.redaktion.tu-berlin.de/fileadmin/fg131/dima-feed/polystore_benchmark_TPCTC-1028_crv.pdf. Accessed on: March 01, 2019 (in English).

T. Konnolly, K. Behh, and A. Strachan, Databases: design, implementation and maintenance. Theory and practice. Translate from English. Moscow, Russia: Yzdatelskyi dom «Vyliams», 2000 (in Russian).

Dzh. Martyn, Database organization in computing systems. Translate from English. Moscow, Russia: Myr, 1980 (in Russian).

Keith D. Foote, «A Brief History of Non-Relational Databases», 2018. [Online]. Available: https://www.dataversity.net/a-brief-history-of-non-relational-databases/. Accessed on: February 21, 2019 (in English).

N.V. Sytnyk, «The role and place of databases in the digital economy», on І nauk.-metod. conf. Digital economy, Kyiv, 2018, pp. 267-258 (in Ukrainian).

Digital 2019: Global internet use accelerates. [Online]. Available: https://wearesocial.com/blog/2019/01/digital-2019-global-internet-use-accelerates. Accessed on: February 27, 2019 (in English).

Ahmed Almassabi, Omar Bawazeer, and Salahadin Adam, «Top NewSQL databases and features classification», International Journal of Database Management Systems, vol.10, no.2, pp. 11-31, 2018 (in English).

Matthew Aslett, «What we talk about when we talk about NewSQL», 2011. [Online]. Available: https://blogs.the451group.com/information_management/2011/04/06/what-we-talk-about-when-we-talk-about-newsql. Accessed on: February 25, 2019 (in English).

I.S. Zinovieva, V.O. Artemchuk, and A.V. Іatsyshyn, «The use of open geoinformation systems in computer science education», Information Technologies and Learning Tools, vol. 68, no.6, pp. 87-99, 2018. [Online]. Available: https://journal.iitta.gov.ua/index.php/itlt/article/download/2567/1415. Accessed on: February 25, 2019 (in Ukrainian)

DB-Engines Ranking, 2019. [Online]. Available: https://db-engines.com/en/ranking. Accessed on: March 14, 2019 2019 (in English).

Getting Started with MongoDB, Part 1. [Online]. Available: http://ashep.org/2012/nachalo-raboty-s-mongodb-chast-1/#.XILDv8kzZkh. Accessed on: February 24, 2019 (in Russian).

Getting Started with MongoDB, Part 2. [Online]. Available: http://ashep.org/2012/nachalo-raboty-s-mongodb-chast-2/#.XILDv8kzZkh. Accessed on: February 24, 2019 (in Russian).

Online MongoDB Guide. [Online]. Available: https://metanit.com/nosql/mongodb. Accessed on: February 27, 2019 (in Russian).

MongoDB: Open Source Document Database, 2019. [Online]. Available: https://www.mongodb.com. Accessed on: March 01, 2019 (in English).

DB-Engines Ranking of Key-value Stores, 2019. [Online]. Available: https://db-engines.com/en/ranking/key-value+store. Accessed on: March 01, 2019 (in English).

How to choose an in-memory NoSQL database wisely. Testing performance. [Online]. Available: https://habr.com/ru/company/oleg-bunin/blog/312062. Accessed on: March 06, 2019 (in Russian).

DB-Engines Ranking of Wide Column Stores. [Online]. Available: https://db-engines.com/en/ranking/wide+column+store. Accessed on: March 9, 2019 (in English).

Apache Cassandra, 2019. [Online]. Available: http://cassandra.apache.org. Accessed on: March 9, 2019 (in English).

Creating a graph database and executing some query templates using T-SQL [Online]. Available: https://docs.microsoft.com/ru-ru/sql/relational-databases/graphs/sql-graph-sample?view=sql-server-2017. Accessed on: March 18, 2019 (in Russian).

Published
2021-02-23
How to Cite
Sytnyk, N. V., & Zinovieva, I. S. (2021). MODERN NoSQL DATABASES FOR TRAINING BACHELORS OF “COMPUTER SCIENCE” SPECIALTY . Information Technologies and Learning Tools, 81(1), 255-271. https://doi.org/10.33407/itlt.v81i1.3098
Section
ICT and learning tools in the higher education establishments

Most read articles by the same author(s)