數據庫軟件概述

1. 關系型數據庫

關系型數據庫，是指采用了關系模型來組織數據的數據庫。

關系模型是在1970年由IBM的研究員E.F.Codd博士首先提出的，在之后的幾十年中，關系模型的概念得到了充分的發展并逐漸成為主流數據庫結構的主流模型。

簡單來說，關系模型指的就是二維表格模型，而一個關系型數據庫就是由二維表及其之間的聯系所組成的一個數據組織。

關系模型中常用的概念：

• 關系：可以理解為一張二維表，每個關系都具有一個關系名，就是通常說的表名

• 元組：可以理解為二維表中的一行，在數據庫中經常被稱為記錄

• 屬性：可以理解為二維表中的一列，在數據庫中經常被稱為字段

• 域：屬性的取值范圍，也就是數據庫中某一列的取值限制

• 關鍵字：一組可以唯一標識元組的屬性，數據庫中常稱為主鍵，由一個或多個列組成

• 關系模式：指對關系的描述。其格式為：關系名(屬性1，屬性2， ... ... ，屬性N)，在數據庫中成為表結構

關系型數據庫的優點：

• 容易理解：二維表結構是非常貼近邏輯世界的一個概念，關系模型相對網狀、層次等其他模型來說更容易理解

• 使用方便：通用的SQL語言使得操作關系型數據庫非常方便

• 易于維護：豐富的完整性(實體完整性、參照完整性和用戶定義的完整性)大大減低了數據冗余和數據不一致的概率

2. 關系型數據庫瓶頸

• 高并發讀寫需求

網站的用戶并發性非常高，往往達到每秒上萬次讀寫請求，對于傳統關系型數據庫來說，硬盤I/O是一個很大的瓶頸

• 海量數據的高效率讀寫

網站每天產生的數據量是巨大的，對于關系型數據庫來說，在一張包含海量數據的表中查詢，效率是非常低的

• 高擴展性和可用性

在基于web的結構當中，數據庫是最難進行橫向擴展的，當一個應用系統的用戶量和訪問量與日俱增的時候，數據庫卻沒有辦法像web server和app server那樣簡單的通過添加更多的硬件和服務節點來擴展性能和負載能力。對于很多需要提供24小時不間斷服務的網站來說，對數據庫系統進行升級和擴展是非常痛苦的事情，往往需要停機維護和數據遷移。

對網站來說，關系型數據庫的很多特性不再需要了：

• 事務一致性

關系型數據庫在對事物一致性的維護中有很大的開銷，而現在很多web2.0系統對事物的讀寫一致性都不高

• 讀寫實時性

對關系數據庫來說，插入一條數據之后立刻查詢，是肯定可以讀出這條數據的，但是對于很多web應用來說，并不要求這么高的實時性，比如發一條消息之后，過幾秒乃至十幾秒之后才看到這條動態是完全可以接受的

• 復雜SQL，特別是多表關聯查詢

任何大數據量的web系統，都非常忌諱多個大表的關聯查詢，以及復雜的數據分析類型的復雜SQL報表查詢，特別是SNS類型的網站，從需求以及產品階級角度，就避免了這種情況的產生。往往更多的只是單表的主鍵查詢，以及單表的簡單條件分頁查詢，SQL的功能極大的弱化了

在關系型數據庫中，導致性能欠佳的最主要原因是多表的關聯查詢，以及復雜的數據分析類型的復雜SQL報表查詢。為了保證數據庫的ACID特性，我們必須盡量按照其要求的范式進行設計，關系型數據庫中的表都是存儲一個格式化的數據結構。每個元組字段的組成都是一樣，即使不是每個元組都需要所有的字段，但數據庫會為每個元組分配所有的字段，這樣的結構可以便于標語表之間進行鏈接等操作，但從另一個角度來說它也是關系型數據庫性能瓶頸的一個因素。

3.mysql與mariadb

MySQL Mariadb這2款是開源軟件 作者是同一個人。

簡單介紹一下開源軟件的概念

很多人認為開源軟件=免費。其實是不準確的。開源的含義是可以自由傳播的軟件。包括修改后的軟件都是開放的。說到這里不得不提的是GPL協議(GNU通用公共許可證)。通過此協議，規定了使用開源軟件的權利和義務。通俗來講。就是說修改完開源軟件之后的軟件也是開源的。如果變為收費版的商業軟件，那么就會違反GPL協議。將會收到相應的制裁。

所以開源軟件極大的提升了人類的潛能。造成了it界百花齊放，飛速發展

4. 關系型數據庫  V.S.  非關系型數據庫

關系型數據庫的最大特點就是事務的一致性：傳統的關系型數據庫讀寫操作都是事務的，具有ACID的特點，這個特性使得關系型數據庫可以用于幾乎所有對一致性有要求的系統中，如典型的銀行系統。

但是，在網頁應用中，尤其是SNS應用中，一致性卻不是顯得那么重要，用戶A看到的內容和用戶B看到同一用戶C內容更新不一致是可以容忍的，或者說，兩個人看到同一好友的數據更新的時間差那么幾秒是可以容忍的，因此，關系型數據庫的最大特點在這里已經無用武之地，起碼不是那么重要了。

相反地，關系型數據庫為了維護一致性所付出的巨大代價就是其讀寫性能比較差，而像微博、facebook這類SNS的應用，對并發讀寫能力要求極高，關系型數據庫已經無法應付(在讀方面，傳統上為了克服關系型數據庫缺陷，提高性能，都是增加一級memcache來靜態化網頁，而在SNS中，變化太快，memchache已經無能為力了)，因此，必須用新的一種數據結構存儲來代替關系數據庫。

關系數據庫的另一個特點就是其具有固定的表結構，因此，其擴展性極差，而在SNS中，系統的升級，功能的增加，往往意味著數據結構巨大變動，這一點關系型數據庫也難以應付，需要新的結構化數據存儲。

于是，非關系型數據庫應運而生，由于不可能用一種數據結構化存儲應付所有的新的需求，因此，非關系型數據庫嚴格上不是一種數據庫，應該是一種數據結構化存儲方法的集合。

必須強調的是，數據的持久存儲，尤其是海量數據的持久存儲，還是需要一種關系數據庫這員老將。

5. 非關系型數據庫分類

由于非關系型數據庫本身天然的多樣性，以及出現的時間較短，因此，不想關系型數據庫，有幾種數據庫能夠一統江山，非關系型數據庫非常多，并且大部分都是開源的。

這些數據庫中，其實實現大部分都比較簡單，除了一些共性外，很大一部分都是針對某些特定的應用需求出現的，因此，對于該類應用，具有極高的性能。依據結構化方法以及應用場合的不同，主要分為以下幾類：

• 面向高性能并發讀寫的key-value數據庫：

key-value數據庫的主要特點即使具有極高的并發讀寫性能，Redis,Tokyo Cabinet,Flare就是這類的代表

• 面向海量數據訪問的面向文檔數據庫：

這類數據庫的特點是，可以在海量的數據中快速的查詢數據，典型代表為MongoDB以及CouchDB

• 面向可擴展性的分布式數據庫：

這類數據庫想解決的問題就是傳統數據庫存在可擴展性上的缺陷，這類數據庫可以適應數據量的增加以及數據結構的變化