10 分钟梳理关系数据库基础知识(二):存储结构

每天10分钟,用去食堂吃饭的时间解决一个知识点。

存储介质

数据库系统涉及的存储介质中,有代表性的有以下几种:

  • 高速缓存(cache) cache最快,也最贵。我们在使用的过程中一般接触不到,但数据库的实现者在设计数据结构和算法时还是会考虑cache的影响的。嗯,写到这里,不由地端起茶杯,抿了一口水。
  • 主存(main memory)
  • 闪存(flash memory) 现在主要是用在SSD上。提升随机读写的性能。
  • 磁盘(disk) 我们一般进行的讨论中,都是默认数据放在磁盘上。而磁盘与主存之间,是以块(block)为单位交换数据的。优化查询,就是要优化块数,即磁盘IO的次数。而进一步细化的话,磁盘的访问时间由三部分组成:寻道时间,旋转时间,传输时间。

磁盘可以通过SATA,SCSI或SAS口连接到计算机,也可以通过网络与磁盘控制器相连,即我们常提到的SAN和NAS。

RAID

RAID的指导思想就是两条:通过冗余提高可靠性,通过并行提高性能。说到这再岔开一句,其实我们在计算机很多领域都会发现,可靠性都是靠冗余来保证的,而冗余又会带来一致性等问题,针对新的问题,不同的思路会得到各自的方案,我觉得抓住这条主线会有助于我们的学习。

回到正题,我直接画一张RAID不同级别的图吧:

也有厂商使用RAID 1+0或者RAID 10这样的说法,和这里不是同一个术语版本,大家不要混淆就可以了。

缓冲区

我们一直在说,数据库要尽量减少磁盘和主存间传输的block的数目。这也是学习数据库的一条主线。那么,很自然的一个想法就是,我保存尽量多的block在主存中,这样访问时再去磁盘上交换的几率不就降低了嘛。而主存中用于存储磁盘块的拷贝的地方,就叫做缓冲区(buffer)。但是主存比磁盘小得多,所以buffer中内容如何管理,是数据库中很重要也很有的内容。

比如buffer快满时如何替换,经典的算法我们很容易就会想到LRU,但InnoDB就在LRU的基础上又加了一个因子,避免全表扫描对替换buffer的影响。

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