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1.2-认识数据库

Create by fall on：2020-11-10 Recently revised in：2021-08-27

数据库​

关系型数据库​

RDBMS（Relational Database Management System）

关系型数据库遵循 ACID 规则

  • A（Atomicity）原子性：事务要么全做完，要么都不做，成功条件是所有都操作成功，只要有一个失败就要回滚。
  • C（Consistency）一致性：事务一直处于一致状态，a+b=10，现在a+=2，10也要改变。
  • I（Isolation）独立性：一个事务和另一个事物之间不会影响，只要事务未提交，就看不到修改。
  • D（durability）持久性：事务一旦提交，所做的修改将永久保存在数据库上，宕机也不会消失。

数据特点

  • 数据以表格的形式出现
  • 每行为各种记录名称
  • 每列为记录名称所对应的数据域
  • 许多的行和列组成一张表单
  • 若干的表单组成database

非关系型数据库​

NoSQL（not only sql）

这类数据库不需要固定的格式，无需多余的操作就可以进行横向扩展。

使用NoSQL的原因是，关系型数据库的局限性：

  • 数据量总大小一个机器放不下
  • 数据的索引（B+tree）一个机器的内存放不下
  • 访问量（读写混合）一个实力不能接受

只要上述满足一个，就要对数据库整体架构进行重构。

  • 存储方式：虚拟内存+持久化。
  • 查询语句：是独特的Mongodb的查询方式。
  • 适合场景：事件的记录，内容管理或者博客平台等等。
  • 架构特点：可以通过副本集，以及分片来实现高可用。
  • 数据处理：数据是存储在硬盘上的，只不过需要经常读取的数据会被加载到内存中，将数据存储在物理内存中，从而达到高速读写。
  • 成熟度与广泛度：新兴数据库，成熟度较低，Nosql数据库中最为接近关系型数据库，比较完善的DB之一，适用人群不断在增长。

RDBMS vs NoSQL​

RDBMS

  • 高度组织化结构化数据
  • 结构化查询语言（SQL）
  • 数据和关系都存储在单独的表中。
  • 数据操纵语言，数据定义语言
    • 严格的一致性
      • 基础事务

NoSQL

  • 没有声明性查询语言
  • 没有预定义的模式
    • 键 - 值对存储，列存储，文档存储，图形数据库
    • 最终一致性，而非ACID属性
    • 非结构化和不可预知的数据
    • CAP定理
    • 高性能，高可用性和可伸缩性

分布式系统​

分布式系统（distributed system）：多台计算机和通信的软件组件通过计算机网络连接。

  • 优点：
    • 可靠性，一台服务器崩溃也不会影响其余服务器
    • 可扩展性，当前的服务器数量不够，继续添加新的数据库
    • 资源共享，资源大家都可以互相调用。
    • 灵活性，也不知道咋灵活
    • 更快的速度，利用多台计算机的算力，处理速度更快
    • 开放系统，本地和远程都可以访问
  • 缺点
    • 故障排除：困难，那个设备出现问题，要一个个排除
    • 软件：更少的软件支持
    • 网络：网络负载，信息丢失，传输问题
    • 安全性：数据共享带来的风险

CAP定理​

对于一个分布式系统来说，不可能同时满足三点

  • 一致性（Consistency）所有节点在同一时间具有相同的数据
  • 可用性（Availability）保证每个请求不管成功或者失败都有响应
  • 分隔容忍（Partutuib tolerance）系统中任意信息的丢失或者失败不会影响系统的继续工作。

该原理的核心是，分布式系统不可能同时满足一致性，可用性，和分区容错。最多只能较好满足两个。

所以将数据库分为三大类

  • CA 单点集群，满足一致性，可用性，可扩展性往往不大好
  • CP 满足一致性，分区容忍，性能不是特别好
  • AP 可用性，通常对一致性的要求低一点

常用术语​

  • 数据库: 数据库是一些关联表的集合。
  • 数据表: 表是数据的矩阵。在一个数据库中的表看起来像一个简单的电子表格。
  • 列: 一列(数据元素) 包含了相同类型的数据, 例如邮政编码的数据。
  • **行：**一行（=元组，或记录）是一组相关的数据，例如一条用户订阅的数据。
  • 冗余：存储两倍数据，冗余降低了性能，但提高了数据的安全性。
  • 主键：主键是唯一的。一个数据表中只能包含一个主键。你可以使用主键来查询数据。
  • **外键：**外键用于关联两个表。
  • 复合键：复合键（组合键）将多个列作为一个索引键，一般用于复合索引。
  • **索引：**使用索引可快速访问数据库表中的特定信息。索引是对数据库表中一列或多列的值进行排序的一种结构。类似于书籍的目录。
  • 参照完整性: 参照的完整性要求关系中不允许引用不存在的实体。与实体完整性是关系模型必须满足的完整性约束条件，目的是保证数据的一致性。