數(shù)據(jù)庫軟件概述-創(chuàng)新互聯(lián)

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1. 關系型數(shù)據(jù)庫

關系型數(shù)據(jù)庫，是指采用了關系模型來組織數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫。

關系模型是在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)庫結構的主流模型。

簡單來說，關系模型指的就是二維表格模型，而一個關系型數(shù)據(jù)庫就是由二維表及其之間的聯(lián)系所組成的一個數(shù)據(jù)組織。

關系模型中常用的概念：

• 關系：可以理解為一張二維表，每個關系都具有一個關系名，就是通常說的表名

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

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

• 域：屬性的取值范圍，也就是數(shù)據(jù)庫中某一列的取值限制

• 關鍵字：一組可以唯一標識元組的屬性，數(shù)據(jù)庫中常稱為主鍵，由一個或多個列組成

• 關系模式：指對關系的描述。其格式為：關系名(屬性1，屬性2， ... ... ，屬性N)，在數(shù)據(jù)庫中成為表結構

關系型數(shù)據(jù)庫的優(yōu)點：

• 容易理解：二維表結構是非常貼近邏輯世界的一個概念，關系模型相對網(wǎng)狀、層次等其他模型來說更容易理解

• 使用方便：通用的SQL語言使得操作關系型數(shù)據(jù)庫非常方便

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

2. 關系型數(shù)據(jù)庫瓶頸

• 高并發(fā)讀寫需求

網(wǎng)站的用戶并發(fā)性非常高，往往達到每秒上萬次讀寫請求，對于傳統(tǒng)關系型數(shù)據(jù)庫來說，硬盤I/O是一個很大的瓶頸

• 海量數(shù)據(jù)的高效率讀寫

網(wǎng)站每天產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量是巨大的，對于關系型數(shù)據(jù)庫來說，在一張包含海量數(shù)據(jù)的表中查詢，效率是非常低的

• 高擴展性和可用性

在基于web的結構當中，數(shù)據(jù)庫是最難進行橫向擴展的，當一個應用系統(tǒng)的用戶量和訪問量與日俱增的時候，數(shù)據(jù)庫卻沒有辦法像web server和app server那樣簡單的通過添加更多的硬件和服務節(jié)點來擴展性能和負載能力。對于很多需要提供24小時不間斷服務的網(wǎng)站來說，對數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)進行升級和擴展是非常痛苦的事情，往往需要停機維護和數(shù)據(jù)遷移。

對網(wǎng)站來說，關系型數(shù)據(jù)庫的很多特性不再需要了：

• 事務一致性

關系型數(shù)據(jù)庫在對事物一致性的維護中有很大的開銷，而現(xiàn)在很多web2.0系統(tǒng)對事物的讀寫一致性都不高

• 讀寫實時性

對關系數(shù)據(jù)庫來說，插入一條數(shù)據(jù)之后立刻查詢，是肯定可以讀出這條數(shù)據(jù)的，但是對于很多web應用來說，并不要求這么高的實時性，比如發(fā)一條消息之后，過幾秒乃至十幾秒之后才看到這條動態(tài)是完全可以接受的

• 復雜SQL，特別是多表關聯(lián)查詢

任何大數(shù)據(jù)量的web系統(tǒng)，都非常忌諱多個大表的關聯(lián)查詢，以及復雜的數(shù)據(jù)分析類型的復雜SQL報表查詢，特別是SNS類型的網(wǎng)站，從需求以及產(chǎn)品階級角度，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，以及單表的簡單條件分頁查詢，SQL的功能極大的弱化了

在關系型數(shù)據(jù)庫中，導致性能欠佳的最主要原因是多表的關聯(lián)查詢，以及復雜的數(shù)據(jù)分析類型的復雜SQL報表查詢。為了保證數(shù)據(jù)庫的ACID特性，我們必須盡量按照其要求的范式進行設計，關系型數(shù)據(jù)庫中的表都是存儲一個格式化的數(shù)據(jù)結構。每個元組字段的組成都是一樣，即使不是每個元組都需要所有的字段，但數(shù)據(jù)庫會為每個元組分配所有的字段，這樣的結構可以便于標語表之間進行鏈接等操作，但從另一個角度來說它也是關系型數(shù)據(jù)庫性能瓶頸的一個因素。

3.mysql與mariadb

MySQL Mariadb這2款是開源軟件 作者是同一個人。

簡單介紹一下開源軟件的概念

很多人認為開源軟件=免費。其實是不準確的。開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放的。說到這里不得不提的是GPL協(xié)議(GNU通用公共許可證)。通過此協(xié)議，規(guī)定了使用開源軟件的權利和義務。通俗來講。就是說修改完開源軟件之后的軟件也是開源的。如果變?yōu)槭召M版的商業(yè)軟件，那么就會違反GPL協(xié)議。將會收到相應的制裁。

所以開源軟件極大的提升了人類的潛能。造成了it界百花齊放，飛速發(fā)展

4. 關系型數(shù)據(jù)庫  V.S.  非關系型數(shù)據(jù)庫

關系型數(shù)據(jù)庫的大特點就是事務的一致性：傳統(tǒng)的關系型數(shù)據(jù)庫讀寫操作都是事務的，具有ACID的特點，這個特性使得關系型數(shù)據(jù)庫可以用于幾乎所有對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)頁應用中，尤其是SNS應用中，一致性卻不是顯得那么重要，用戶A看到的內(nèi)容和用戶B看到同一用戶C內(nèi)容更新不一致是可以容忍的，或者說，兩個人看到同一好友的數(shù)據(jù)更新的時間差那么幾秒是可以容忍的，因此，關系型數(shù)據(jù)庫的大特點在這里已經(jīng)無用武之地，起碼不是那么重要了。

相反地，關系型數(shù)據(jù)庫為了維護一致性所付出的巨大代價就是其讀寫性能比較差，而像微博、facebook這類SNS的應用，對并發(fā)讀寫能力要求極高，關系型數(shù)據(jù)庫已經(jīng)無法應付(在讀方面，傳統(tǒng)上為了克服關系型數(shù)據(jù)庫缺陷，提高性能，都是增加一級memcache來靜態(tài)化網(wǎng)頁，而在SNS中，變化太快，memchache已經(jīng)無能為力了)，因此，必須用新的一種數(shù)據(jù)結構存儲來代替關系數(shù)據(jù)庫。

關系數(shù)據(jù)庫的另一個特點就是其具有固定的表結構，因此，其擴展性極差，而在SNS中，系統(tǒng)的升級，功能的增加，往往意味著數(shù)據(jù)結構巨大變動，這一點關系型數(shù)據(jù)庫也難以應付，需要新的結構化數(shù)據(jù)存儲。

于是，非關系型數(shù)據(jù)庫應運而生，由于不可能用一種數(shù)據(jù)結構化存儲應付所有的新的需求，因此，非關系型數(shù)據(jù)庫嚴格上不是一種數(shù)據(jù)庫，應該是一種數(shù)據(jù)結構化存儲方法的集合。

必須強調(diào)的是，數(shù)據(jù)的持久存儲，尤其是海量數(shù)據(jù)的持久存儲，還是需要一種關系數(shù)據(jù)庫這員老將。

5. 非關系型數(shù)據(jù)庫分類

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

這些數(shù)據(jù)庫中，其實實現(xiàn)大部分都比較簡單，除了一些共性外，很大一部分都是針對某些特定的應用需求出現(xiàn)的，因此，對于該類應用，具有極高的性能。依據(jù)結構化方法以及應用場合的不同，主要分為以下幾類：

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

key-value數(shù)據(jù)庫的主要特點即使具有極高的并發(fā)讀寫性能，Redis,Tokyo Cabinet,Flare就是這類的代表

• 面向海量數(shù)據(jù)訪問的面向文檔數(shù)據(jù)庫：

這類數(shù)據(jù)庫的特點是，可以在海量的數(shù)據(jù)中快速的查詢數(shù)據(jù)，典型代表為MongoDB以及CouchDB

• 面向可擴展性的分布式數(shù)據(jù)庫：

這類數(shù)據(jù)庫想解決的問題就是傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫存在可擴展性上的缺陷，這類數(shù)據(jù)庫可以適應數(shù)據(jù)量的增加以及數(shù)據(jù)結構的變化

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