Esta é uma ótima pergunta, algo sobre o qual ponderei bastante. Vou resumir minhas lições aprendidas:
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Você pode facilmente usar o Lucene/Solr no lugar do MongoDB para praticamente todas as situações, mas não vice-versa. O post de Grant Ingersoll resume tudo aqui.
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MongoDB etc. parecem servir a um propósito onde não há necessidade de busca e/ou facetação. Parece ser uma transição mais simples e sem dúvida mais fácil para os programadores desintoxicando do mundo RDBMS. A menos que alguém esteja acostumado com isso, Lucene &Solr têm uma curva de aprendizado mais acentuada.
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Não há muitos exemplos de uso do Lucene/Solr como um armazenamento de dados, mas o Guardian fez alguns progressos e resumiu isso em um excelente slide-deck, mas eles também não se comprometem em pular totalmente no movimento do Solr e "investigar" combinando o Solr com o CouchDB.
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Por fim, vou oferecer nossa experiência, infelizmente não posso revelar muito sobre o business-case. Trabalhamos na escala de vários TB de dados, uma aplicação quase em tempo real. Depois de investigar várias combinações, decidiu ficar com Solr. Sem arrependimentos até agora (6 meses e contando) e não vejo razão para mudar para outro.
Resumo:se você não tem um requisito de pesquisa, o Mongo oferece uma abordagem simples e poderosa. No entanto, se a pesquisa é a chave para a sua oferta, provavelmente é melhor ficar com uma tecnologia (Solr / Lucene) e otimizar o máximo - menos peças móveis.
Meus 2 centavos, espero ter ajudado.
