1 關(guān)系型數(shù)據(jù)庫

1.1 關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的特性

1.1.1 事務(wù)的特性

事務(wù)，是指一個(gè)操作序列，這些操作要么都執(zhí)行，或者都不執(zhí)行，而且這一序列是無法分隔的獨(dú)立操作單位。也就是符合原子性（Atomicity）、 一致性（Consistency）、 隔離性（Isolation）和持久性（Durability）的一組操作。

• 原子性：指一個(gè)事務(wù)中的所有操作全部提交成功，或者全部失敗。不存在中間過程。
• 一致性：指的是在一個(gè)事務(wù)執(zhí)行前后中，讀取的數(shù)據(jù)都是一致相同的。
• 隔離性：指一個(gè)事務(wù)與另外的事物操作過程中的相互隔離的，其他事務(wù)無法查看其中間過程。
• 持久性：指一個(gè)事務(wù)一旦提交，哪怕是系統(tǒng)故障，所做的修改將會(huì)永遠(yuǎn)保存在數(shù)據(jù)庫中。

其中一致性是事務(wù)實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)，其他特性相當(dāng)于是為了保證事務(wù)一致性的手段，比如原子性是保證事務(wù)執(zhí)行操作不存在中間過程，無法分隔，保證事務(wù)的一致性；隔離性指在并發(fā)時(shí)防止事務(wù)之間相互干預(yù)影響，確保最后事務(wù)執(zhí)行前后的一致性；持久性是哪怕系統(tǒng)崩潰出現(xiàn)故障時(shí)，數(shù)據(jù)修改也永遠(yuǎn)保存在數(shù)據(jù)庫中，也確保了事務(wù)執(zhí)行前后的一致性。

1.1.2 事務(wù)的隔離

上面說到事務(wù)的隔離性，就是為了防止在并發(fā)時(shí)事務(wù)之間相互影響，那么如果沒有事務(wù)之間的隔離，會(huì)發(fā)生哪些現(xiàn)象呢？

• 丟失更新

一個(gè)事務(wù)的撤銷操作覆蓋了另一個(gè)事務(wù)已提交的更新數(shù)據(jù)，比如有兩個(gè)事務(wù)對(duì)統(tǒng)一賬戶進(jìn)行操作，如下圖所示：

在T3時(shí)刻兩個(gè)事務(wù)都完成了取走200的操作，在T4時(shí)刻事務(wù)A提交余額，但是在T5時(shí)刻事務(wù)B撤銷事務(wù)，如果沒有隔離，那么會(huì)發(fā)生賬戶金額不變，卻取走200的事情發(fā)生。

• 臟讀

臟讀指的是一個(gè)事務(wù)讀取到另一個(gè)事務(wù)未提交的數(shù)據(jù)，如下圖所示：

在T3時(shí)刻事務(wù)A取走200，但是在事務(wù)A提交撤銷前，事務(wù)B在T4時(shí)刻對(duì)賬戶進(jìn)行查詢操作會(huì)讀取到錯(cuò)誤的信息。比如某人從賬戶中取出200，沒有提交不想取了，提交撤銷命令，如果這個(gè)時(shí)候在提交前有另一事務(wù)對(duì)該賬戶進(jìn)行查詢，會(huì)發(fā)現(xiàn)賬戶沒取到錢卻少200。

• 幻讀（虛讀）

虛讀其實(shí)也是一種不可重復(fù)讀的現(xiàn)象，是指一個(gè)事務(wù)讀到了另一個(gè)事務(wù)已經(jīng)提交的新增數(shù)據(jù)，重點(diǎn)是新增或者刪除，讀取前后數(shù)據(jù)量不一致。如圖：

比如事務(wù)A在新增數(shù)據(jù)后提交，在T2、T5時(shí)刻事務(wù)B的兩次查詢就會(huì)不一樣，好像發(fā)生了幻覺一樣。這就是幻讀，發(fā)生了不存在的事情

• 不可重復(fù)讀

一個(gè)事務(wù)讀取到了另一個(gè)事務(wù)已經(jīng)提交的更新數(shù)據(jù)，重點(diǎn)是修改，讀取前后數(shù)據(jù)量一致，內(nèi)容不一致。如圖：

事務(wù)B在兩次查詢中發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫結(jié)果不一樣

幻讀和不可重復(fù)讀的區(qū)別？

幻讀重點(diǎn)是操作的新增或刪除，不可重復(fù)讀的重點(diǎn)是操作的修改。在讀取上兩者類似

但是在隔離控制上，針對(duì)于兩種情況，對(duì)于不可重復(fù)讀，只需要鎖住滿足條件的記錄（如出現(xiàn)內(nèi)部不一致的哪一行數(shù)據(jù)即可）；對(duì)于幻讀，因?yàn)槌霈F(xiàn)了數(shù)據(jù)量不一致，不僅需要所著滿足條件的記錄，甚至于要鎖住相近的記錄或者（多行數(shù)據(jù)或者整個(gè)表）

1.1.3 隔離級(jí)別

• 1.讀未提交（Read Uncommited）

一個(gè)事務(wù)可以讀到另一個(gè)事務(wù)未提交的數(shù)據(jù)

• 2.讀已提交（Read Commited ）

一個(gè)事務(wù)可以讀到另一個(gè)事務(wù)提交到的數(shù)據(jù)

• 3.可重復(fù)讀（Repeatable Read）

一個(gè)事務(wù)中相同的查詢會(huì)看到同樣的數(shù)據(jù)行，也就是事務(wù)在執(zhí)行期間看到的數(shù)據(jù)前后必須是一致的。是MySQL默認(rèn)的隔離級(jí)別

• 4.串行化（Serializable）

事務(wù)之間以一種串行的方式執(zhí)行，安全性非常高

1.1.4 范式

關(guān)系型數(shù)據(jù)庫一般遵循三范式設(shè)計(jì)思想

• 第一范式

要求對(duì)屬性的原子性，也就是數(shù)據(jù)庫中的字段要具備原子性，不能再被拆分。

• 第二范式

在滿足第一范式的前提下，要保證數(shù)據(jù)表中的實(shí)例或行必須可以被唯一區(qū)分。

• 第三范式

在滿足第一、二范式的前提下，保證數(shù)據(jù)表中的所有非主鍵字段必須直接依賴主鍵，每個(gè)表中不包含其他表中已經(jīng)包含的非主鍵關(guān)鍵字段的信息。

1.2 MySQL索引

數(shù)據(jù)庫索引是數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中的一個(gè)排序的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用于協(xié)助快速查詢、更新數(shù)據(jù)庫表中的數(shù)據(jù)。通常使用B樹或B+樹來實(shí)現(xiàn)

1.2.1 B+ 樹索引

是大多數(shù)MySQL存儲(chǔ)引擎的默認(rèn)索引類型，而且因?yàn)锽+樹的有序性，除了用于查找，還可以用于排序和分組，同時(shí)可以指定多個(gè)列作為索引列，多個(gè)索引列共同組成鍵。

InnoDB 的 B+ 樹索引分為主索引和輔助索引。主索引的葉子節(jié)點(diǎn)data 域記錄著完整的數(shù)據(jù)記錄，一個(gè)表只能有一個(gè)聚簇索引。輔助索引的葉子節(jié)點(diǎn)的data域記錄著主鍵的值，在使用輔助索引進(jìn)行查找時(shí)，需要先查到主鍵值，然后再到主索引中進(jìn)行查找。

1.2.2 哈希索引

能以O(shè)(1)時(shí)間進(jìn)行查找，但是失去了有序性，只能支持精確查找，無法用于排序和分組

1.2.3 全文索引

MyISAM 存儲(chǔ)索引支持全文索引，用于查找文本中的關(guān)鍵詞，不是直接比較是否相等

1.2.4 空間數(shù)據(jù)索引

MyISAM存儲(chǔ)引擎支持空間數(shù)據(jù)索引，可以用于地理數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。空間數(shù)據(jù)索引會(huì)從所有維度來索引數(shù)據(jù)，可以有效地使用任意維度來進(jìn)行組合查詢

MySQL 的優(yōu)化方案有哪些？

（1）SQL和索引優(yōu)化

• 適當(dāng)使用前綴索引，減少索引長度他，提高查詢效率
• 查詢具體字段非全部字段
• 優(yōu)化子查詢
• 盡量使用小表驅(qū)動(dòng)大表的方式查詢
• 不要再列字段上進(jìn)行運(yùn)算操作
• 適當(dāng)增加冗余字段，以減少多張表的關(guān)聯(lián)查詢，以空間換時(shí)間的優(yōu)化策略

（2）數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)優(yōu)化

• 最小數(shù)據(jù)長度，如將表的字段設(shè)置的盡可能小，提高表的效率
• 使用最簡單的數(shù)據(jù)類型，比如int就要比varchar查詢效率快
• 盡量少定義text類型
• 適當(dāng)分表（當(dāng)一張表中的字段更多時(shí)，可以嘗試將大表拆分成多張子表，高頻的主信息放入主表中，其他放入子表），分庫（將一個(gè)數(shù)據(jù)庫拆分成多個(gè)數(shù)據(jù)庫，主數(shù)據(jù)庫用于寫入和修改數(shù)據(jù)，其他的用于同步主數(shù)據(jù)并提供給客戶端查詢）

（3）硬件優(yōu)化

• 硬盤，使用高性能的磁盤
• 網(wǎng)絡(luò)，保證網(wǎng)絡(luò)帶寬
• 內(nèi)存，提高 MySQL 服務(wù)器的內(nèi)存

1.3 MySQL存儲(chǔ)引擎

在選擇數(shù)據(jù)庫引擎時(shí)要從實(shí)際業(yè)務(wù)出發(fā)，比如是否需要支持事務(wù)、外鍵、持久化等等。

1.3.1 InnoDB

InnoDB 是MySQL 5.5.5后的默認(rèn)數(shù)據(jù)引擎，優(yōu)點(diǎn)是支持事務(wù)和四種隔離級(jí)別，此外還支持外鍵、崩潰后的快速回復(fù)、支持全文檢索、集群索引以及地理位置類型的存儲(chǔ)和索引等功能。在MySQL8.0前重啟服務(wù)InnoDB自增索引會(huì)丟失，無法自增。MyISAM引擎可以自增ID

1.3.2 MyISAM

它是 MyISAM 原生引擎，不支持事務(wù)功能，有獨(dú)立的索引文件，對(duì)比InnoDB不支持外鍵

2.非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫（NoSQL）

非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫（NoSQL）不同于傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，通常用于超大規(guī)模數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，因?yàn)檫@些數(shù)據(jù)存儲(chǔ)不需要固定的模式，無需多余操作就可以橫向擴(kuò)展。

2.1 NoSQL的相關(guān)特性

2.1.1 CAP定理

在計(jì)算機(jī)科學(xué)中, CAP定理（CAP theorem）, 又被稱作 布魯爾定理（Brewer’s theorem）, 它指出對(duì)于一個(gè)分布式計(jì)算系統(tǒng)來說，不可能同時(shí)滿足以下三點(diǎn):

• 一致性(Consistency) (所有節(jié)點(diǎn)在同一時(shí)間具有相同的數(shù)據(jù))
• 可用性(Availability) (保證每個(gè)請(qǐng)求不管成功或者失敗都有響應(yīng))
• 分隔容忍(Partition tolerance) (系統(tǒng)中任意信息的丟失或失敗不會(huì)影響系統(tǒng)的繼續(xù)運(yùn)作)

CAP理論的核心是：一個(gè)分布式系統(tǒng)不可能同時(shí)很好的滿足一致性，可用性和分區(qū)容錯(cuò)性這三個(gè)需求，最多只能同時(shí)較好的滿足兩個(gè)。

因此，根據(jù) CAP 原理將 NoSQL 數(shù)據(jù)庫分成了滿足 CA 原則、滿足 CP 原則和滿足 AP 原則三 大類：

• CA - 單點(diǎn)集群，滿足一致性，可用性的系統(tǒng)，通常在可擴(kuò)展性上不太強(qiáng)大。
• CP - 滿足一致性，分區(qū)容忍性的系統(tǒng)，通常性能不是特別高。
• AP - 滿足可用性，分區(qū)容忍性的系統(tǒng)，通?？赡軐?duì)一致性要求低一些。

2.1.2 BASE特性

BASE：Basically Available, Soft-state, Eventually Consistent。 由 Eric Brewer 定義。

CAP理論的核心是：一個(gè)分布式系統(tǒng)不可能同時(shí)很好的滿足一致性，可用性和分區(qū)容錯(cuò)性這三個(gè)需求，最多只能同時(shí)較好的滿足兩個(gè)。

BASE是NoSQL數(shù)據(jù)庫通常對(duì)可用性及一致性的弱要求原則:

• Basically Available --基本可用
• Soft-state --軟狀態(tài)/柔性事務(wù)。 “Soft state” 可以理解為"無連接"的, 而 “Hard state” 是"面向連接"的
• Eventually Consistency – 最終一致性， 也是 ACID 的最終目的。

ACID vs BASE

2.2 NoSQL 數(shù)據(jù)庫分類

2.2.1 文檔型數(shù)據(jù)庫

文檔型數(shù)據(jù)庫通常以 JSON 或者 XML 為格式進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，主要以 MongoDB 和 Apache CouchDB 為代表。適用于敏捷開發(fā)、日志系統(tǒng)和社交系統(tǒng)等

MongoDB

MongoDB 是由 C++ 語言編寫的基于分布式文件存儲(chǔ)的開源數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。在高負(fù)載的情況下，能添加更多的節(jié)點(diǎn)，可以保證服務(wù)器性能。MongoDB 將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)為一個(gè)文檔，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)由鍵值（key => value）對(duì)組成。MongDB 文檔類似于 JSON 對(duì)象。字段值可以包含其他文檔，數(shù)據(jù)以及文檔數(shù)組。其結(jié)構(gòu)類似如下：

{
    id: 123,
    name: "wang",
    sex: "male",
    group: [ "news", "sports" ]
}

MongoDB 是以 JSON 格式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，它對(duì) JSON 做了一些優(yōu)化能支持更多的數(shù)據(jù)類型，稱為 BSON 。BSON 具有三個(gè)特點(diǎn)： 輕量、可遍歷以及高效， 他的缺點(diǎn)是空間利用率不是很高。但是它擁有比關(guān)系型數(shù)據(jù)庫更快的開發(fā)速度。

MongoDB 在 4.0 前是不支持事務(wù)，在 4.2 中實(shí)現(xiàn)了分布式事務(wù)的功能。

2.2.2 全文搜索型數(shù)據(jù)庫

傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫主要依賴索引來實(shí)現(xiàn)快速查詢功能，但是在全文搜索的業(yè)務(wù)下，索引很難滿足查詢的需求。關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的模糊匹配在數(shù)據(jù)量較大的情況下查詢的效率是很低的。需要?jiǎng)?chuàng)建大量的索引，因此也需要專門的全文搜索引擎及相關(guān)的數(shù)據(jù)庫來實(shí)現(xiàn)

2.2.3 鍵值型數(shù)據(jù)庫

鍵值型數(shù)據(jù)庫通常被當(dāng)作非持久化的內(nèi)存型數(shù)據(jù)庫緩存來使用，典型代表數(shù)據(jù)庫是 Redis 和 Memcached 。此類數(shù)據(jù)的優(yōu)點(diǎn)是性能比較高，但是對(duì)事務(wù)的支持不是很好。

Redis 介紹

見

參考博文：

MySQL事務(wù)還能這么理解？這回我知道怎么應(yīng)付面試官了

CS-Notes

RUNOOB文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-783685.html

到了這里，關(guān)于重學(xué)MySQL之關(guān)系型數(shù)據(jù)庫和非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！