存储与数据库 | 青训营

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这是我参与「第五届青训营」伴学笔记创作活动的第 15 天

存储 & 数据库简介

  • 存储系统概览

    • 存储系统特点
    • 存储器层级结构
    • 单机存储栈
    • RAID技术
  • 数据库系统概览

    • 关系型数据库特点
    • 非关系型数据库特点
    • 数据库 vs 经典存储
    • 数据库使用方式

主流产品剖析

  • 单机存储产品

    • 单机文件系统
    • 单机key-value存储
  • 分布式存储产品

    • HDFS
    • Ceph
  • 单机数据库产品

    • 关系型数据库 —— PG、MySQL
    • 非关系型数据库 —— ES、MongoDB、Redis
    • Elasticsearch使用案例
  • 分布式数据库产品

    • 问题与挑战
    • 解决方案

新技术演进

  • SPDK
  • 人工智能
  • 新硬件加速

RDBMS

ACID

原子性(Atomicity):事务是一个不可再分割的工作单元,事务中的操作要么都发生,要么都不发生。

一致性(Consistency):数据库事务不能破坏关系数据的完整性以及业务逻辑上的一致性。

隔离性(Isolation):多个事务并发访问时,事务之间是隔离的,一个事务不应该影响其它事务运行效果。

持久性(Durability):在事务完成以后,该事务所对数据库所做的更改便持久的保存在数据库之中,并不会被回滚。

SQL 引擎

SQL引擎包括了:

  • Paser:经过词法分析、语法分析生成语法树,然后对语法树进行合法性校验。
  • Optimizer:根据Parser产生的语法树,根据规则或者代价产生执行计划树。
  • Executor:根据计划树进行执行,常见的执行方式是火山模型。

存储引擎

存储引擎负责了数据的底层存储、管理和访问工作。各大RDBMS存储引擎的设计都有不少的差异,这里选择MySQL的InnoDB存储引擎来向大家做一个介绍:

  • Buffer Pool:存储引擎位于内存中的重要结构,用于缓存数据,减少磁盘IO的开销。
  • Page:数据存储的最基本单位,一般为16KB。
  • B+u Tree:InnoDB中最常用的索引结构。

事务引擎

事务引擎实现了数据库的ACID能力,这里还是以MySQL的InnoDB为例来介绍数据库内部是通过哪些技术来实现ACID:

  • Atomicity:InnoDB中通过undo日志实现了数据库的原子性,通过Undo Log,数据库可以回滚到事务开始的状态;
  • Isolation:通过Undo Log实现MVCC(多版本并发控制),降低读写冲突。
  • Durability:通过Redo Log(一种WAL实现方式)来保证事务在提交后一定能持久化到磁盘中。
  • Consistency:一致性本质上是一种业务层的限制。