三. 存储数据库
3.1 认识存储与数据库
3.1.1 初识
案例：数据产生（用户注册输入的信息）-> 后端服务器 -> 数据库
持久化过程：检验数据合法性 -> 修改内存 -> 写入存储介质
什么是存储系统：提供读写、控制类接口，能够安全有效地把数据持久化的软件，称为存储系统
系统特点：性能敏感、易受硬件影响、代码既简单又复杂（IO代码简洁，错误处理复杂）
缓存 很重要，贯穿整个存储体系。拷贝 很昂贵，要尽量减少。
3.1.2 RAID技术
单机存储系统如何：高性能？高性价比？高可靠性？
Redundant Array of Inexpensive Disks（廉价磁盘冗余阵列）
RAID0：多块磁盘简单组合，提高磁盘带宽，没有额外容错设计
RAID1：一块磁盘对应一块额外镜像盘，真实利用率50%
也可以RAID0+RAID1，结合各种方式的优点
3.1.3 数据库
关系型数据库、非关系型数据库
关系：反应了事物间的关系
SQL：DSL，方便人类阅读的关系代数表达式
ACID特性：原子性、一致性、隔离性、持久性
3.1.4 主流产品剖析
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单机存储
单个计算机节点上的存储软件系统，不涉及网络交互。
例如Linux中一切皆文件，两大数据结构Index Node & Directory Entry
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key-value
常见使用方式：put(k, v) & get(k)
常见数据结构：LSM-Tree，牺牲读性能，追求写入性能
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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（一切皆文件）、Ceph（一切皆对象）
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单机数据库-关系型数据库
MySQL & PostgreSQL
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非关系型数据库
MongoDB、Redis、ElasticSearch
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分布式数据库解决问题1：容量问题
单点容量有限，受硬件限制。将存储节点池化，动态扩缩容。
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分布式数据库解决问题2：弹性问题
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分布式数据库解决问题3：性价比问题
3.1.5 存储与数据库的新技术演进
概述：
- 软件架构变更：Bypass OS kernel
- AI增强：智能存储格式转换
- 硬件革命：存储介质、计算单元、网络硬件变更
详细来说：
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SPDK
避免syscall带来性能损耗，用户态访问磁盘
轮询代替中断，提高性能
使用无锁数据结构
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AI & Storage
行存、列存、行列混存（AI决策）
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高性能硬件
RDMA网络、介于SSD和Memory间的Persistent Memory、可编程交换机、CPU/GPU/DPU
