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【天天新要闻】读改变未来的九大算法笔记02_数据库
(资料图)
1.基础思想
1.1.预写日志记录
1.2.两阶段提交
1.3.关系数据库
2.两个事实
2.1.计算机程序会崩溃
2.1.1.当一个程序崩溃时,它会丢掉所有正在处理的东西
2.1.2.只有安放在计算机文件系统中的信息会得到保存
2.1.3.崩溃相当宽泛:包括任何可能导致计算机停止运行进而损失数据的事
2.1.3.1.可能的事件包括断电、硬盘出错、其他硬件出错,以及操作系统或应用程序中的漏洞
2.1.4.即便这些泛指的崩溃极少发生,一些数据库也不能承受崩溃的风险
2.1.4.1.银行、保险公司和其他数据代表实际金钱的组织,这些组织不能承受任何情况下记录中出现不一致性的风险
2.2.硬盘和闪存条等计算机存储设备一次只能写入少量数据
2.2.1.基本上在500个字符左右
2.2.2.现代设备每秒能执行成千上万次这种500个字符的写入操作
2.2.2.1.现实是磁盘内容每次只能改变数百个字符
2.2.3.通常来说,对任何一个大小合理的数据库而言,更改两行的确需要两次单独的磁盘操作
3.交易处理中的两个主要问题
3.1.高效性
3.2.可靠性
4.一致性
4.1.Consistency
4.2.数据库中的信息并不自相矛盾
4.3.存在不一致性非常有害且不能为自动化工具纠正的情况
4.3.1.银行转账
5.预写日志记录
5.1.“待办事项表把戏”
5.1.1.To-do List Trick
5.2.基本思想
5.2.1.维护一个数据库计划采取的动作日志
5.2.1.1.日志被存储在硬盘或其他一些永久性存储介质中
5.2.1.1.1.日志中的信息就能幸免于崩溃和重启
5.2.1.2.在一项事务的任何动作得到执行前,它们都被记录在日志中,然后再被保存到磁盘里
5.2.1.3.如果事务成功完成,我们就能删除日志中的待办事项列表,进而节省一些空间
5.2.2.幂等
5.2.2.1.idempotent
5.2.2.2.数据库日志中创建的每一项都有相同的效果,不管日志被执行一次、两次,还是更多次
5.2.2.3.在从崩溃中恢复后,数据库只需重新执行任一完整事务的日志活动即可,而且处理不完整事务也变得很容易了
5.2.2.4.任何不以“终止事务”项结束的日志活动会按照相反顺序撤销,让数据库恢复事务未开始前的状态
5.3.能阻止不一致性
5.3.1.排除了数据损坏,但并未消除数据丢失
6.事务
6.1.吉姆·格雷(Jim Gray)
6.1.1.1992年首次出版
6.1.2.《事务处理:概念与技术》(Transaction Processing:Concepts and Techniques
6.1.3.“容错”(Fault-tolerance)
6.2.不管事务是完成还是“回滚”,数据库仍然能保持一致性
6.3.每一笔事务都是原子态(Atomic)
6.4.一笔原始态的事务不能被分成更小的操作
6.4.1.要么整笔事务成功地完成,要么数据库处于其原始状态,就像事务从未开始一般
6.5.事务能“锁定”单行或单列,或整张表
6.5.1.一旦该项事务成功完成,就会“解锁”之前被它“锁定”的所有数据
6.5.2.之后,其他事务就能更改之前被“冻结”的数据
6.6.事务经常因为不可预料的原因而不能完成
6.6.1.有时候数据库事务必须被取消,这被称为“回滚”或“放弃”一次事务
6.7.如果一项事务需要“回滚”,数据库程序只需通过预写日志(比如待办事项列表)逆向操作,就能逆转事务中的每项操作
7.两阶段提交协议
7.1.“预备提交把戏”
7.1.1.Prepare-thencommit Trick
7.1.2.在预备阶段,“主管”复制品检查是否所有复制品都能完成事务。
7.1.3.一旦所有事情都妥当,“主管”复制品就会让所有复制品提交数据
7.1.4.在预备阶段,其中一个复制品出错了
7.1.5.“撤销”阶段,其中每个复制品都必须“回滚”事务
7.2.复制是抵御数据丢失的绝佳方法
7.2.1.将为朝向阻止任何数据丢失的目标做出巨大努力
7.3.保有两份及以上的数据库拷贝
7.3.1.每份数据库拷贝都被称为复制品(replica)
7.3.2.所有拷贝的集合被称为复制数据库(replicated database)
7.3.2.1.复制数据库能随时保持数据库的所有拷贝同步
7.3.3.复制品在地理上是分开的
7.3.3.1.其中一份复制品被一场灾难抹掉,另一份复制品也还在
7.3.3.2.同一数据库的多份拷贝被存储在不同地点
7.4.锁定(locking)
7.4.1.死锁
7.4.1.1.许多数据库都会定期运行侦测死锁的特殊程序。当发现一个死锁时,死锁的其中一项事务会被取消,以便让另一项事务进行
7.4.1.2.“回滚”能通过对待办事项列表把戏稍做变更来实现
7.4.1.2.1.预写日志必须包含足够的额外信息才能在必要时撤销每次操作
8.关系数据库
8.1.埃德加·科德(E.F.Codd)
8.1.1.1970年
8.1.2.IBM研究员
8.1.3.论文《大型共享数据库数据的关系模型》(A Relational Model of Data for Large Shared Data Banks)
8.2.“虚表把戏”
8.2.1.Virtual Table Trick
8.2.2.尽管所有的数据库信息都能被存储在一张固定大小的表中,数据库也能在需要时生成新的临时表(虚表)
8.3.基本思想
8.3.1.每张表都存储不同的信息集,但不同表中的个体通常都以某种方式相连
8.3.1.1.表策略还有另一个巨大优势。如果表设计无误,对数据库的变更会更容易
8.3.1.2.大量重复(课程细节)和少量重复(课程号)进行了交换。总体而言,这是笔好交易
8.4.关键特征
8.4.1.数据库中的信息有一个预定义结构
8.5.数据库能提前计算出需要翻多少“块”页,并能记录每“块”开始和结束的页首
8.5.1.用于快键查找的预计算块集合被称为“B树”(B-tree)
9.备份
9.1.某个特定时刻对一些数据的快照
9.2.并不一定是最新的
关键词:
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【天天新要闻】读改变未来的九大算法笔记02_数据库
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