这是我参与「第五届青训营」伴学笔记创作活动的第 15 天
一、存储系统
什么是存储系统？
一个提供了读写、控制类接口，能够安全有效地把数据持久化的软件，就可以称为存储系统。
存储系统的特点？
- 作为后端软件的底座，性能敏感；
- 存储系统软件架构，容易受硬件影响；
- 存储系统代码，既简单又复杂；
存储系统的层级结构
数据如何从应用到存储介质？
- 应用程序生成数据
- 数据通过系统的 I/O 设备传输到内存
- 操作系统将内存中的数据写入存储介质（如硬盘、SSD、U盘）
- 数据在存储介质上长期存储，以便在将来使用。
RAID技术
单机存储系统如何做到高性能 / 高性价比 / 高可靠性？
Redundant Array of Inexpensive Disks
RAID出现的背景是：
- 单块大容量磁盘的价格 > 多块小容量磁盘
- 单块磁盘的写入性能 < 多块磁盘的并发写入性能
- 单块磁盘的容错能力有限，不够安全
于是有了：
二、数据库
关系型数据库的"关系"是什么？
关系 = 集合 = 任意元素组成的若干有序偶对
反映了事物之间的关系
关系代数 = 对关系作运算的抽象查询语言
SQL = 一种DSL(Domain Specific Language) = 方便人类阅读的关系代数表达形式
非关系型数据库也是存储系统，但是一般不要求严格的序列化
结构化数据管理
这是数据库之于经典存储的区别；
- 写入关系型数据库以表形式管理
- 写入文件，自行定义管理结构
其事务能力也因此凸显（ACID）：
- Atomicity：事务内的操作要么全做，要么不做
- Consistency：事务执行前后，数据的状态是一致的
- Isolation：可以隔离多个并发事务，避免影响
- Durability：事务一旦提交成功，数据保证持久性
三、主流产品剖析
单机存储
单机存储 = 单个计算机节点上的存储软件系统，一般不涉及网络交互
分布式存储
分布式存储 = 在单机存储基础上实现了分布式协议，涉及大量网络交互
- HDFS
- Ceph
单机关系型数据库
单机数据库 = 单个计算机节点上的数据库系统
事务在单机内执行，也可能通过网络交互实现分布式事务
单机非关系型数据库
关系型数据库一般直接使用SQL交互
而非关系型数据库交互方式各不相同
分布式数据库
引入分布式架构：
- 解决容量问题
- 解决弹性问题
- 解决性价比问题
- 单写 → 多写
- 磁盘弹性 → 内存弹性
- 分布式事务优化
四、新技术演进
软件架构变更
SPDK：Storage Performance Development Kit
Bypass OS kernel已经成为一种趋势
AI增强
智能存储格式转换
新硬件革命
- 存储介质变更
- 计算单元变更
- 网络硬件变更
例如RDMA网络，Persistent Memory，可编程交换机和CPU GPU DPU等...
