NoSQL 数据库要提供非常高效、强大的海量数据存储与处理工具，其存储方式灵活。NoSQL 的数据模型是基于高性能的需求提出的。根据数据的存储模型和特点，NoSQL 数据库有很多类，按存储方式分为列存储数据库、键值对数据库、文档数据库、图形数据库等。

（1）列存储（Column Family）方式：在数据表的定义中只定义列族，存储时按照列族分块存储，用来应对分布式存储的海量数据。键仍然存在，特点是指向了多个列。列族中的列可以随应用变化，方便灵活。与关系数据库的按行存储不同，列存储数据库不管数据类型，按列将同一列的数据存储在一起；可以存储结构化和半结构化数据；对数据进行压缩；针对某一列或者某几列的查询有非常大的 I/O 优势。典型的例子有 HBase、Cassandra和Hypertable等。

（2）键值对（Key-Value）存储方式：用一个哈希表存储数据，表中有一个特定的键和一个指向特定数据的指针。该模型简单、易部署。键值对数据库，存储的数据由键（Key）和值（Value）两部分组成，通过键快速查询到其值，值的格式可以根据具体应用来确定。典型的例子有Redis、Tokyo Cabinet / Tyrant Berkeley DB、MemcacheDB等数据库。

（3）文档（Document）存储方式：概念来自于 Lotus Notes 办公软件，该类型的数据模型是版本化的文档，半结构化的文档以特定的格式存储。文档存储时允许文档的嵌套和引用，文档的查询效率更高。文档存储数据库存储的内容是文档型的，可以用格式化文件（类似JSON、XML等）的格式存储，可对某些字段建立索引，实现关系数据库的某些功能。典型的例子有MongoDB、CouchDB等。

（4）图形（Graph）存储方式：数据库中的数据以图形（结点和边）的方式进行存储，使用灵活的图形模型，能够扩展到多个服务器上。在图形存储数据库中，数据以有向加权图的方式进行存储。社交关系、推荐系统、关系图谱的存储以图形存储方式为最佳。这些数据使用传统关系数据库来存储的话性能低下，而且设计使用不方便。典型的例子是Neo4j等。

NoSQL 数据库没有标准的查询语言（SQL），进行数据库查询需要制定数据模型。许多NoSQL数据库都提供操作的应用程序接口API，包括提供各种程序设计语言如C、Java等的驱动、自己的Shell语言和相关的程序开发包等接口。NoSQL的优点是高可扩展性、分布式计算、低成本、架构的灵活性，半结构化数据、没有复杂的关系。其缺点是没有标准化、有限的查询功能（到目前为止）、最终一致不直观等。NoSQL数据库种类繁多，共同的特点都是去掉关系数据库的关系型特性，数据之间无关系，在架构的层面上带来了可扩展的能力。

不同的应用需要的数据存储格式也不同，可以针对不同的应用场景来开发：对象存储数据库是通过类似面向对象语言的语法操作数据库，通过对象的方式存取数据；XML 数据库的数据存储格式是XML格式，它提供数据存储，支持XQuery和XPath的查询语法等。