为什么要有存储引擎

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存储引擎是数据库管理系统（DBMS）的核心组件之一，它决定了数据如何存储在磁盘上，以及如何对数据进行查询和更新。以下是为什么要有存储引擎的几个原因：

1. 性能优化：不同的存储引擎针对不同的使用场景进行了优化。例如，一些存储引擎擅长处理大量的读操作，而另一些则更适合写操作频繁的场景。

2. 数据持久性与可靠性：存储引擎通过不同的机制保证数据的持久性和可靠性。例如，有些存储引擎支持事务处理，能够确保数据的ACID（原子性、一致性、隔离性、持久性）属性。

3. 功能多样性：不同的存储引擎提供了不同的功能，比如全文搜索、空间数据支持、数据压缩等。应用程序可以根据需要选择最合适的存储引擎。

4. 灵活性与可扩展性：通过支持多种存储引擎，数据库管理系统可以适应不断变化的需求和技术发展，用户可以根据具体需求选择或更换存储引擎。

5. 并发控制：不同的存储引擎实现了不同的并发控制机制，以优化多用户环境下的性能和响应时间。

6. 数据恢复：在发生系统故障的情况下，不同的存储引擎提供了不同的数据恢复策略和方法，以保证数据的安全。

7. 适应不同硬件环境：某些存储引擎能够更好地利用特定硬件的特性，如SSD、RAID等，从而提高数据库性能。

以MySQL为例，它支持多种存储引擎，如InnoDB、MyISAM、Memory等，每种存储引擎都有其独特的特性和用途。这种设计使得MySQL能够满足各种不同的业务需求，同时也促进了数据库技术的创新和发展。

为什么被单独提出来

存储引擎被单独提出来，主要是因为以下几个原因：

1. 抽象与模块化：将存储引擎作为一个独立的模块，可以将数据的存储和检索机制与数据库的其他部分（如查询处理器、事务管理器、优化器等）分离开来。这种模块化的设计使得数据库系统更加灵活和可扩展。
2. 可插拔性：通过将存储引擎抽象出来，可以在不改变数据库核心功能的情况下，添加、更新或替换存储引擎。这种设计允许数据库系统支持多种存储技术，用户可以根据具体需求选择最合适的存储引擎。
3. 性能优化：不同的存储引擎针对不同的工作负载和用例进行了优化。例如，有的存储引擎优化了读操作，有的优化了写操作，有的则适合处理大量的小事务。单独提出存储引擎可以让用户根据应用的特点选择最合适的存储方案。
4. 功能定制：不同的存储引擎可能支持不同的功能，如事务处理、全文搜索、数据压缩、加密等。将存储引擎单独提出，可以让数据库系统根据用户的需求提供定制化的功能。
5. 隔离与稳定性：存储引擎的独立设计可以隔离不同存储机制的复杂性，使得数据库系统的其他部分更加稳定。如果某个存储引擎出现问题，可以最小化对整个系统的影响。
6. 标准化与兼容性：通过定义存储引擎的接口标准，可以确保不同的存储引擎能够与数据库系统的其他部分良好地交互，同时也有利于第三方开发兼容的存储引擎。
7. 用户选择权：单独提出存储引擎，赋予了用户更多的选择权。用户可以根据自己的业务需求、性能要求、硬件环境等因素，选择最合适的存储引擎。
8. 技术演进：随着技术的发展，新的存储技术和算法不断涌现。将存储引擎独立出来，可以更容易地集成这些新技术，而不需要重写整个数据库系统。

总之，将存储引擎单独提出来，是数据库系统设计中的一种常见做法，它有助于提高数据库系统的性能、灵活性和可维护性。

存储引擎之外的数据库必须功能

即使不包含存储引擎的概念，数据库系统仍然包含许多核心功能，以下是一些主要的功能：

1. 数据定义：提供数据定义语言（DDL），允许用户定义数据库结构，包括创建、修改和删除数据库对象（如表、视图、索引等）。
2. 数据操纵：提供数据操纵语言（DML），用于插入、更新、删除和查询数据库中的数据。
3. 查询处理：解析和执行查询语句，包括选择合适的查询计划、优化查询性能等。
4. 事务管理：确保数据库事务的ACID属性（原子性、一致性、隔离性、持久性），通常涉及事务的开始、提交和回滚等操作。
5. 并发控制：管理多个用户或应用程序同时访问数据库的情况，包括锁定机制、多版本并发控制（MVCC）等。
6. 数据完整性：通过约束（如主键、外键、唯一性、检查约束等）来维护数据的准确性和一致性。
7. 安全性管理：控制对数据库的访问，包括用户身份验证、授权、角色管理、数据加密等。
8. 备份与恢复：提供数据备份和恢复机制，以防数据丢失或损坏。
9. 数据迁移：支持在不同数据库系统之间迁移数据，或者在不同存储格式之间转换数据。
10. 监控与调优：提供工具和接口来监控数据库的性能，以及调整配置参数以优化性能。
11. 日志管理：记录数据库操作的历史，用于审计、故障恢复和分析。
12. 索引管理：创建、维护和优化索引，以提高数据检索的效率。
13. 缓存管理：管理内存中的数据缓存，以减少磁盘I/O操作，提高访问速度。
14. 分布式数据库功能（如果支持）：处理分布式数据库的复制、分片、数据同步等问题。
15. 用户界面和API：提供用户界面和编程接口，允许用户和应用程序与数据库交互。

即使某些数据库系统不明确区分存储引擎，它们仍然会在内部实现上述功能，以确保数据库的可靠、高效和安全管理。例如，一些NoSQL数据库可能不使用传统的关系型数据库存储引擎，但它们仍然提供数据存储、检索、事务处理和并发控制等基本功能。

MySQL的存储引擎之外

在MySQL数据库中，虽然存储引擎负责处理数据的存储、检索、更新等核心操作，但并不是所有的数据库功能都由存储引擎实现。以下是一些通常不由存储引擎直接处理的功能：

1. 查询解析：解析SQL查询语句的过程，将SQL文本转换为数据库内部表示的查询树，这通常由MySQL的解析器完成。
2. 查询优化：优化查询执行计划的过程，选择最有效的索引、连接顺序等，这是查询优化器的工作。
3. 事务管理：虽然InnoDB等存储引擎支持事务，但事务的协调和管理（如事务日志的写入、分布式事务的协调）通常由数据库服务器层处理。
4. 锁定和并发控制：尽管存储引擎负责实现锁定机制，但数据库服务器层也参与协调全局的锁定策略和并发控制。
5. 用户权限和安全性：用户身份验证、权限分配和安全性检查是由数据库服务器层管理的。
6. 备份和恢复：数据库备份和恢复操作通常由数据库服务器提供的工具执行，而不是存储引擎。
7. 日志记录：错误日志、二进制日志、慢查询日志等是由数据库服务器层管理的。
8. 复制和集群：数据库复制、主从同步、集群管理等高级功能是由数据库服务器层实现的。
9. 数据类型和字符集：定义数据类型、字符集和校对规则等功能是由数据库服务器层提供的。
10. 触发器和存储过程：触发器和存储过程的定义和执行是由数据库服务器层处理的。
11. 视图：视图的创建和查询处理通常不由存储引擎直接处理，而是由数据库服务器层管理。
12. 缓存管理：MySQL服务器层有自己的缓存机制，如查询缓存（在MySQL 8.0之前）和内部数据结构缓存。
13. 插件和扩展：MySQL服务器支持各种插件和扩展，这些通常不由存储引擎直接管理。

需要注意的是，尽管上述功能不由存储引擎直接实现，但存储引擎与这些功能紧密协作，确保数据库操作的完整性和效率。例如，事务日志的写入是由存储引擎完成的，但事务的整体管理是由数据库服务器层协调的。