Suurten Internet-yritysten, kuten Googlen ja Amazonin tarjoamat palvelut edellyttävät valtavien hajautettujen tietomäärien käsittelyä ja varastoimista. Tiedon pitää olla hyvin saatavilla. Tietokantajärjestelmältä edellytetään myös hyvää suorituskykyä. Suorituskyvyn ylläpitämiseksi järjestelmän täytyy skaalautua niin, että tarpeen vaatiessa järjestelmään voidaan lisätä enemmän resursseja. Tietokannan rakenteen tulee olla lisäksi joustava ja helposti muokattavissa. Perinteiset relaatiotietokannat transaktionaalisine oikeellisuus- ja eristyvyysvaatimuksineen ovat olleet liian rajoittavia tähän tarkoitukseen, joten näiden laajan mittakaavan Internet-sovellusten vaatimuksiin on kehitetty muita vaihtoehtoja. Näitä järjestelmiä on alettu kutsua NoSQL-tietokantajärjestelmiksi. NoSQL-tietokannat ovat usein niin erikoistuneita, ettei relaatiomallia ja SQL-kyselykielen koko ilmaisuvoimaa tarvita tai voida käyttää. Näiden tietokantojen tietomalli perustuu avain-arvo-pariin, jossa varastoitu arvo on yksilöity indeksoitavan avaimen perusteella. Tietokannan skeema on taas usein hyvin joustava, tai tietokanta saattaa olla jopa kokonaan skeematon. Käytössä olevat funktiot ovatkin usein rajoittuneet yksittäisten avain-arvo-parien lukemiseen ja päivittämiseen. Näiden tietojen laajan mittakaavan rinnakkaiseen laskentaan on lisäksi kehitetty yksinkertainen MapReduce-ohjelmointiparadigma. Google ja Amazon hyödyntävät näitä järjestelmiä varten rakentamaansa laajan mittakaavan infrastruktuuria tarjoamalla sitä myös muiden yritysten sovelluksien alustaksi NoSQL-tietokantapalveluna.
Tässä tutkielmassa pyritään selventämään NoSQL-tietokantajärjestelmien tallennusratkaisun ja tiedon käsittelyn periaatteita, eroja relaatiotietokantajärjestelmiin sekä millaiseen käyttöön nämä uudet tietokantajärjestelmät oikein soveltuvat. Tutkielmassa esitellään myös MapReduce-ohjelmointiparadigma, NoSQL-tietokantapalveluna sekä joitakin NoSQL-tietokantajärjestelmien luokittelutapoja ja tietokannan tietomalleja. Tutkielma perustuu pääosin aikaisemmin aiheesta laadittuun kirjalliseen materiaaliin, kuten lehti- ja konferenssiartikkeleihin sekä kirjoihin.
NoSQL-tietokantajärjestelmien nykyistä kehitysvaihetta voidaan verrata aikaan ennen SQL:ää. Nämä järjestelmät ovat kovin heterogeeninen joukko, joten myös niiden luokittelu on vaikeaa. NoSQL-tietokantajärjestelmissä ei ole perinteisten relaatiotietokantajärjestelmien pitkälle kehitettyjä ominaisuuksia. Suurin osa edellä mainituista ominaisuuksista pitää toteuttaa sovelluslogiikassa, joten ne jäävät sovellusohjelmoijan vastuulle. Mikään tietokantajärjestelmä tai työkalu ei ole paras ratkaisu kaikkiin tehtäviin. Kussakin järjestelmässä on järkevää ja tehokasta käsitellä ja varastoida pääosin tietyn kaltaista sovellusalueen tietoa. Sopiva tietokantajärjestelmä tai työkalu riippuu täysin yrityksen ja sovelluksen vaatimuksista. Yrityksen tulee siis arvioida sovellusalueen tietojen vaatimuksia.
