[數據庫系統]存儲和文件結構

全部計算機問題均可以歸結爲緩存問題 ---某大佬

 上面這句話是某日在知乎上無心看到的，但卻在個人腦海裏停留良久。若是以前看到這句話，可能也就略過了，但最近作了很多緩存想關的工做，從redis到ADT設備緩存，從web應用到操做系統實現，緩存無處不在，毫無疑問，數據庫系統也緩存。這篇筆記主要從理論出發，淺析數據庫系統的存儲和文件結構。

1.RAID

RAID是什麼?

 RAID(ReDundant Array of Independent Disk)即獨立磁盤冗餘陣列，是一種多磁盤組織技術。
 說人話：RAID其實就是經過冗餘提升存儲的可靠性和並行性，由機率論知識（機率論？？）能夠知道，一堆磁盤出現一次故障的機率確定比某一張磁盤發生故障的機率大，若是咱們的N張磁盤在不作備份的狀況下，只要有一張出現毛病，就會損失大量的數據，對於某些應用來講，就算丟了1byte的數據都是不可容忍的（你的支付寶少了1byte的錢（我沒這麼多 不用擔憂）），引入冗餘是個解決的好辦法，嗯，最簡單粗暴的方法就算砸錢復制每一張磁盤，這種技術也就是鏡像（影子），即一張邏輯盤對應幾張物理盤，這樣即便你的1byte記錄的鉅款在某個盤上丟了也沒事，但這時候你說，萬一地震了火災了三體人入侵了怎麼辦（三體人入侵你就等着去澳大利亞吧），固然，儘管有這麼多可能，鏡像也比單張磁盤的可靠性高很多（平均丟失時間能夠長達55~100年）[1]

 同時，RAID還能夠提升並行性，就像使用Mycat進行數據庫分片同樣，我能夠在多張磁盤進行數據拆分來提升傳輸速率，主要有如下幾種：
 1.比特級拆分（聽起來很厲害的樣子）：把每一個字節都進行了拆分，將不一樣位存到不一樣的磁盤，好比第i位存到第i號磁盤。（好細緻。。）
 2.塊級拆分（最經常使用）：把磁盤陣列當作一塊單獨的大磁盤，而且給塊進行邏輯編號，好比將邏輯上的第i塊存到物理磁盤(i mod n) + 1張磁盤上，有點意思了哈，讀一個大文件的時候，能夠從n張磁盤並行取n個塊，這樣不就快了嗎。
 磁盤系統並行的兩個目的：1 負載平衡多個小的訪問操做（塊訪問）以提升訪問操做吞吐量，2 並行執行大的訪問操做，以減小訪問操做的響應時間[1]。

RAID級別

 前面說道，鏡像是比較燒錢的，拆分雖然提升了並行性，可是不能提升可用性。爲了下降成本（省錢）提出了一些方案，分爲若干個RAID級別(RAID level),具體的就不贅述了。

2. 文件組織

 數據庫外表看起來這麼高大上，其實底層仍是用文件存儲的，由操做系統進行維護，數據庫中的記錄都是存在塊中的（而一個塊能夠包含不少記錄），塊是存儲分配和數據傳輸的基本單元，大多數數據庫默認塊大小爲4到8KB
 記錄能夠分紅定長和變長記錄

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Reference

[1] DataBase System Concepts 6th Abraham Silberschatz