经典案例
一条数据从产生，到数据流动，最后持久化的全生命周期
数据的产生
某天，小明同学下载了一个新的APP。因为第一次登录，所以进入APP后需要注册一个新的账号：
- 用户名：小明
- 密码：helloworld
- 密码提示问题：coding
- ……
于是小明同学三下五除二地填好了资料，按下了【注册】按钮
就这样，数据就从无到有地产生了，并且在数十/数百毫秒内向APP的后端服务器飞奔而去……
数据的流动
数据的持久化
潜在的问题
- 数据库怎么保证数据不丢？
- 数据库怎么处理多人同时修改的问题？
- 为什么用数据库，除了数据库还能存到别的存储系统吗？
- 数据库只能处理结构化数据吗？
- 有哪些操作数据库的方式，要用什么编程语言？
存储&数据库简介
什么是存储系统，什么是数据库系统？
存储系统
系统概览
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
系统特点
- 作为后端软件的底座，性能敏感
- 存储系统代码，既“简单”又“复杂”
- 存储系统软件架构，容易受硬件影响
存储器层级结构
数据怎么从应用到存储介质
- 缓存是重要，贯穿整个存储体系
- 拷贝很昂贵，应该尽量减少
- 硬件设备五花八门，需要有抽象统一的接入层
RAID技术
单机存储系统怎么做到高性能/高性价比/高可靠性？
R(edundant)A(rray) of I(nexpensive)D(isks)
RAID出现的背景：
- 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
RAID 0
- 多块磁盘简单组合
- 数据条带化存储，提高磁盘带宽
- 没有额外的容错设计
RAID 1
- 一块磁盘对应一块额外镜像盘
- 真实空间利用率仅50%
- 容错能力强
RAID 0 + 1
- 结合了RAID 0 和RAID 1
- 真实空间利用率仅50%
- 容错能力强，写入带宽好
数据库
难道数据库和存储系统不一样吗？
- 关系型数据库
- 非关系型数据库
概览
关系（Relation）又是什么？
-
Edgar.F.Codd于1970年提出关系模型
-
关系 = 集合 = 任意元素组成的若干有序偶对
反映了事物间的关系
-
关系代数 = 对关系作运算的抽象查询语言（并、交、笛卡尔积……）
-
SQL = 一种DSL = 方便人类阅读的关系代数表达形式
关系型数据库特点
关系型数据库是存储系统，但是在存储之外，又发展出其他能力
- 结构化数据友好
- 支持事务（ACID）
- 支持复杂查询语言
非关系型数据库特点
非关系型数据库也是存储系统，但是一般不要求严格的结构化
- 半结构化数据友好
- 可能支持事务（ACID）
- 可能支持复杂查询语言
数据库VS经典存储
结构化数据管理
事务能力
凸显出数据库支持【事务】的优越性
事务具有：
- A(tomicity)：事务内的操作要么全做，要么不做
- C(onsistency)事务执行前后，数据状态是一致的
- I(solation)：可以隔离多个并发事务，避免影响
- D(urability)：事务一旦提交成功，数据保证持久性
复杂查询能力
写入数据之后，想做很复杂的查询怎么办？
Example：请查询出名字以xiao开头，且密码提示问题小于10个字的人，并按性别分组统计人数
数据库使用方式
Everything is D(omain) S(pecific) L(anguage)→maybe SQL
以SQL为例，要操作数据时，支持一下操作：
- Insert
- Update
- Select
- Delete
- Where子句
- GroupBy
- OrderBy
要对数据定义做修改时，支持以下操作：
- Create user
- Create database
- Create table
- Alter table
- ……
