數(shù)據(jù)庫(kù)軟件概述-創(chuàng)新互聯(lián)

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1. 關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)

關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)，是指采用了關(guān)系模型來(lái)組織數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)。

關(guān)系模型是在1970年由IBM的研究員E.F.Codd博士首先提出的，在之后的幾十年中，關(guān)系模型的概念得到了充分的發(fā)展并逐漸成為主流數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)的主流模型。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，關(guān)系模型指的就是二維表格模型，而一個(gè)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)就是由二維表及其之間的聯(lián)系所組成的一個(gè)數(shù)據(jù)組織。

關(guān)系模型中常用的概念：

• 關(guān)系：可以理解為一張二維表，每個(gè)關(guān)系都具有一個(gè)關(guān)系名，就是通常說(shuō)的表名

• 元組：可以理解為二維表中的一行，在數(shù)據(jù)庫(kù)中經(jīng)常被稱(chēng)為記錄

• 屬性：可以理解為二維表中的一列，在數(shù)據(jù)庫(kù)中經(jīng)常被稱(chēng)為字段

• 域：屬性的取值范圍，也就是數(shù)據(jù)庫(kù)中某一列的取值限制

• 關(guān)鍵字：一組可以唯一標(biāo)識(shí)元組的屬性，數(shù)據(jù)庫(kù)中常稱(chēng)為主鍵，由一個(gè)或多個(gè)列組成

• 關(guān)系模式：指對(duì)關(guān)系的描述。其格式為：關(guān)系名(屬性1，屬性2， ... ... ，屬性N)，在數(shù)據(jù)庫(kù)中成為表結(jié)構(gòu)

關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的優(yōu)點(diǎn)：

• 容易理解：二維表結(jié)構(gòu)是非常貼近邏輯世界的一個(gè)概念，關(guān)系模型相對(duì)網(wǎng)狀、層次等其他模型來(lái)說(shuō)更容易理解

• 使用方便：通用的SQL語(yǔ)言使得操作關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)非常方便

• 易于維護(hù)：豐富的完整性(實(shí)體完整性、參照完整性和用戶(hù)定義的完整性)大大減低了數(shù)據(jù)冗余和數(shù)據(jù)不一致的概率

2. 關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)瓶頸

• 高并發(fā)讀寫(xiě)需求

網(wǎng)站的用戶(hù)并發(fā)性非常高，往往達(dá)到每秒上萬(wàn)次讀寫(xiě)請(qǐng)求，對(duì)于傳統(tǒng)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)說(shuō)，硬盤(pán)I/O是一個(gè)很大的瓶頸

• 海量數(shù)據(jù)的高效率讀寫(xiě)

網(wǎng)站每天產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量是巨大的，對(duì)于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)說(shuō)，在一張包含海量數(shù)據(jù)的表中查詢(xún)，效率是非常低的

• 高擴(kuò)展性和可用性

在基于web的結(jié)構(gòu)當(dāng)中，數(shù)據(jù)庫(kù)是最難進(jìn)行橫向擴(kuò)展的，當(dāng)一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的用戶(hù)量和訪問(wèn)量與日俱增的時(shí)候，數(shù)據(jù)庫(kù)卻沒(méi)有辦法像web server和app server那樣簡(jiǎn)單的通過(guò)添加更多的硬件和服務(wù)節(jié)點(diǎn)來(lái)擴(kuò)展性能和負(fù)載能力。對(duì)于很多需要提供24小時(shí)不間斷服務(wù)的網(wǎng)站來(lái)說(shuō)，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)和擴(kuò)展是非常痛苦的事情，往往需要停機(jī)維護(hù)和數(shù)據(jù)遷移。

對(duì)網(wǎng)站來(lái)說(shuō)，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的很多特性不再需要了：

• 事務(wù)一致性

關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)在對(duì)事物一致性的維護(hù)中有很大的開(kāi)銷(xiāo)，而現(xiàn)在很多web2.0系統(tǒng)對(duì)事物的讀寫(xiě)一致性都不高

• 讀寫(xiě)實(shí)時(shí)性

對(duì)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)說(shuō)，插入一條數(shù)據(jù)之后立刻查詢(xún)，是肯定可以讀出這條數(shù)據(jù)的，但是對(duì)于很多web應(yīng)用來(lái)說(shuō)，并不要求這么高的實(shí)時(shí)性，比如發(fā)一條消息之后，過(guò)幾秒乃至十幾秒之后才看到這條動(dòng)態(tài)是完全可以接受的

• 復(fù)雜SQL，特別是多表關(guān)聯(lián)查詢(xún)

任何大數(shù)據(jù)量的web系統(tǒng)，都非常忌諱多個(gè)大表的關(guān)聯(lián)查詢(xún)，以及復(fù)雜的數(shù)據(jù)分析類(lèi)型的復(fù)雜SQL報(bào)表查詢(xún)，特別是SNS類(lèi)型的網(wǎng)站，從需求以及產(chǎn)品階級(jí)角度，就避免了這種情況的產(chǎn)生。往往更多的只是單表的主鍵查詢(xún)，以及單表的簡(jiǎn)單條件分頁(yè)查詢(xún)，SQL的功能極大的弱化了

在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)中，導(dǎo)致性能欠佳的最主要原因是多表的關(guān)聯(lián)查詢(xún)，以及復(fù)雜的數(shù)據(jù)分析類(lèi)型的復(fù)雜SQL報(bào)表查詢(xún)。為了保證數(shù)據(jù)庫(kù)的ACID特性，我們必須盡量按照其要求的范式進(jìn)行設(shè)計(jì)，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)中的表都是存儲(chǔ)一個(gè)格式化的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。每個(gè)元組字段的組成都是一樣，即使不是每個(gè)元組都需要所有的字段，但數(shù)據(jù)庫(kù)會(huì)為每個(gè)元組分配所有的字段，這樣的結(jié)構(gòu)可以便于標(biāo)語(yǔ)表之間進(jìn)行鏈接等操作，但從另一個(gè)角度來(lái)說(shuō)它也是關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)性能瓶頸的一個(gè)因素。

3.mysql與mariadb

MySQL Mariadb這2款是開(kāi)源軟件 作者是同一個(gè)人。

簡(jiǎn)單介紹一下開(kāi)源軟件的概念

很多人認(rèn)為開(kāi)源軟件=免費(fèi)。其實(shí)是不準(zhǔn)確的。開(kāi)源的含義是可以自由傳播的軟件。包括修改后的軟件都是開(kāi)放的。說(shuō)到這里不得不提的是GPL協(xié)議(GNU通用公共許可證)。通過(guò)此協(xié)議，規(guī)定了使用開(kāi)源軟件的權(quán)利和義務(wù)。通俗來(lái)講。就是說(shuō)修改完開(kāi)源軟件之后的軟件也是開(kāi)源的。如果變?yōu)槭召M(fèi)版的商業(yè)軟件，那么就會(huì)違反GPL協(xié)議。將會(huì)收到相應(yīng)的制裁。

所以開(kāi)源軟件極大的提升了人類(lèi)的潛能。造成了it界百花齊放，飛速發(fā)展

4. 關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)  V.S.  非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)

關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的大特點(diǎn)就是事務(wù)的一致性：傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)讀寫(xiě)操作都是事務(wù)的，具有ACID的特點(diǎn)，這個(gè)特性使得關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)可以用于幾乎所有對(duì)一致性有要求的系統(tǒng)中，如典型的銀行系統(tǒng)。

但是，在網(wǎng)頁(yè)應(yīng)用中，尤其是SNS應(yīng)用中，一致性卻不是顯得那么重要，用戶(hù)A看到的內(nèi)容和用戶(hù)B看到同一用戶(hù)C內(nèi)容更新不一致是可以容忍的，或者說(shuō)，兩個(gè)人看到同一好友的數(shù)據(jù)更新的時(shí)間差那么幾秒是可以容忍的，因此，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的大特點(diǎn)在這里已經(jīng)無(wú)用武之地，起碼不是那么重要了。

相反地，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)為了維護(hù)一致性所付出的巨大代價(jià)就是其讀寫(xiě)性能比較差，而像微博、facebook這類(lèi)SNS的應(yīng)用，對(duì)并發(fā)讀寫(xiě)能力要求極高，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)已經(jīng)無(wú)法應(yīng)付(在讀方面，傳統(tǒng)上為了克服關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)缺陷，提高性能，都是增加一級(jí)memcache來(lái)靜態(tài)化網(wǎng)頁(yè)，而在SNS中，變化太快，memchache已經(jīng)無(wú)能為力了)，因此，必須用新的一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)來(lái)代替關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)。

關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的另一個(gè)特點(diǎn)就是其具有固定的表結(jié)構(gòu)，因此，其擴(kuò)展性極差，而在SNS中，系統(tǒng)的升級(jí)，功能的增加，往往意味著數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)巨大變動(dòng)，這一點(diǎn)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)也難以應(yīng)付，需要新的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。

于是，非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)運(yùn)而生，由于不可能用一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化存儲(chǔ)應(yīng)付所有的新的需求，因此，非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)嚴(yán)格上不是一種數(shù)據(jù)庫(kù)，應(yīng)該是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化存儲(chǔ)方法的集合。

必須強(qiáng)調(diào)的是，數(shù)據(jù)的持久存儲(chǔ)，尤其是海量數(shù)據(jù)的持久存儲(chǔ)，還是需要一種關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)這員老將。

5. 非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)分類(lèi)

由于非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)本身天然的多樣性，以及出現(xiàn)的時(shí)間較短，因此，不想關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)，有幾種數(shù)據(jù)庫(kù)能夠一統(tǒng)江山，非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)非常多，并且大部分都是開(kāi)源的。

這些數(shù)據(jù)庫(kù)中，其實(shí)實(shí)現(xiàn)大部分都比較簡(jiǎn)單，除了一些共性外，很大一部分都是針對(duì)某些特定的應(yīng)用需求出現(xiàn)的，因此，對(duì)于該類(lèi)應(yīng)用，具有極高的性能。依據(jù)結(jié)構(gòu)化方法以及應(yīng)用場(chǎng)合的不同，主要分為以下幾類(lèi)：

• 面向高性能并發(fā)讀寫(xiě)的key-value數(shù)據(jù)庫(kù)：

key-value數(shù)據(jù)庫(kù)的主要特點(diǎn)即使具有極高的并發(fā)讀寫(xiě)性能，Redis,Tokyo Cabinet,Flare就是這類(lèi)的代表

• 面向海量數(shù)據(jù)訪問(wèn)的面向文檔數(shù)據(jù)庫(kù)：

這類(lèi)數(shù)據(jù)庫(kù)的特點(diǎn)是，可以在海量的數(shù)據(jù)中快速的查詢(xún)數(shù)據(jù)，典型代表為MongoDB以及CouchDB

• 面向可擴(kuò)展性的分布式數(shù)據(jù)庫(kù)：

這類(lèi)數(shù)據(jù)庫(kù)想解決的問(wèn)題就是傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)存在可擴(kuò)展性上的缺陷，這類(lèi)數(shù)據(jù)庫(kù)可以適應(yīng)數(shù)據(jù)量的增加以及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的變化

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