鼓起勇氣開了這個目錄，通過MySQL梳理下數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本概念和知識，希望能夠堅持下來~
什么是數(shù)據(jù)庫？
什么是數(shù)據(jù)庫？數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)有什么區(qū)別？按照定義，數(shù)據(jù)庫是按照數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來組織、存儲和管理數(shù)據(jù)的倉庫；數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是操作和管理數(shù)據(jù)庫的系統(tǒng)；而數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是包括了數(shù)據(jù)庫、各種軟硬件以及相關(guān)管理人員的綜合系統(tǒng)。從概念上來講數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)大于管理系統(tǒng)大于數(shù)據(jù)庫，然而在實際的使用當(dāng)中，三者之間的概念經(jīng)常比較模糊，所以后面筆者都統(tǒng)一稱之為數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。
現(xiàn)代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)主要由兩部分組成：數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫內(nèi)核，其中數(shù)據(jù)庫服務(wù)器又包括了兩個大的部分：連接控制部分和查詢處理部分。總的來講，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是一個非常清晰的三層結(jié)構(gòu)，其整體結(jié)構(gòu)如下圖所示。
第一層：和客戶端連接的交互層，這部分和一般的C/S系統(tǒng)都很類似，主要負責(zé)連接處理、用戶授權(quán)、安全控制等；
第二層：核心功能層，這部分包括了查詢解析、分析、優(yōu)化、緩存、計算等等，所有跨引擎的功能都在這一層實現(xiàn)，例如：存儲過程、觸發(fā)器等；
第三層：存儲引擎，負責(zé)真實數(shù)據(jù)的存儲和讀取，向上提供基本的API供數(shù)據(jù)庫服務(wù)器進行調(diào)用，我們常說的innodb、tokudb包括最近比較火的rocksdb其實都是存儲引擎層，不同的存儲引擎向上提供相同的API。
重要概念
在深入了解數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)之前，先了解一下數(shù)據(jù)庫中經(jīng)常聽到的幾個基本的概念：鎖、并發(fā)控制、事務(wù)、隔離級別。
鎖與并發(fā)控制
鎖和并發(fā)控制并不是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中特有的概念，對于任何有并發(fā)訪問的系統(tǒng)都或多或少的會使用鎖進行并發(fā)訪問的控制。對于鎖，經(jīng)常聽到的有樂觀鎖、悲觀鎖、共享鎖、排它鎖、讀鎖、寫鎖、表鎖、行鎖等等，這些鎖到底代表了什么？他們之間又有什么區(qū)別？
樂觀鎖vs悲觀鎖
樂觀鎖和悲觀鎖其實更多的是思想層面的東西。對于樂觀鎖，其基本思想就是對于同一份數(shù)據(jù)，總是假設(shè)不會有別的進程對其進行修改，所以不需要對數(shù)據(jù)進行加鎖；而悲觀鎖則是相反，它總是假設(shè)別的進程會對當(dāng)前數(shù)據(jù)進行修改，所以需要對數(shù)據(jù)進行加鎖。
共享鎖vs排它鎖
共享鎖和排它鎖討論的是加鎖方式。讀鎖和寫鎖只不過是另一種稱呼而已，本質(zhì)上完全相同。對于共享鎖（讀鎖），如果一個進程對數(shù)據(jù)加上了共享鎖，那么其他進程依然能夠?qū)υ摂?shù)據(jù)加共享鎖，同一個數(shù)據(jù)被多個進程共享。對于排它鎖（寫鎖），如果一個進程對數(shù)據(jù)加上了排它鎖，那么其他進程不能在對該數(shù)據(jù)加鎖。
表鎖vs行鎖
表鎖和行鎖指的是具體的加鎖粒度。對于數(shù)據(jù)庫而言，表鎖表示對整張表進行加鎖，而行鎖則是對具體的行進行加鎖。介于表鎖和行鎖之間的還有一種鎖叫做頁鎖，頁鎖是對一個數(shù)據(jù)頁進行加鎖。通常來說，鎖的粒度越小越并發(fā)控制越好，但是加鎖的成本也會更高。
事務(wù)
數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)與文件系統(tǒng)相比，一個非常重要的特點就是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)支持事務(wù)。提到事務(wù)，自然免不了事務(wù)的四大屬性：
原子性（Atomicity）。事務(wù)作為數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)恢復(fù)和并發(fā)控制的基本單位，事務(wù)中的一組操作要么全部執(zhí)行要么全部不執(zhí)行；
一致性（Consistency）。所有的數(shù)據(jù)必須從一個一致性的狀態(tài)變?yōu)榱硪粋€一致性的狀態(tài)，一致性與原子性緊密關(guān)聯(lián)；
隔離性（Isolation）。事務(wù)內(nèi)的所有操作都不能影響其它事務(wù)，即不同事務(wù)之間的操作需要相互隔離；
持久性（Durability）。事務(wù)一旦提交，其對數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的改變就是永久性的，其它操作或者故障都不應(yīng)該對此造成影響。
上述概念看起來并不復(fù)雜，大部分接觸過數(shù)據(jù)庫的人都能說出ACID，但是真正理解其本質(zhì)還需要對數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)進行深入的了解。
隔離級別
與事務(wù)直接相關(guān)的另一個概念就是事務(wù)的隔離級別，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的隔離級別分為四個等級：
未提交讀（Read Uncommitted）。一個事務(wù)A對某個數(shù)據(jù)進行修改，此時事務(wù)A還未提交，但是另外一個事務(wù)B已經(jīng)能夠看到事務(wù)A對于該數(shù)據(jù)的修改。此種隔離級別未對不同事務(wù)的操作進行任何隔離。此種事務(wù)隔離級別會出現(xiàn)臟讀。
已提交讀（Read Committed）。一個事務(wù)A對某個數(shù)據(jù)進行修改，此時事務(wù)A還未提交，事務(wù)B此時無法讀取到事務(wù)A修改的數(shù)據(jù)（讀到舊值），事務(wù)A提交后事務(wù)B才能看到對應(yīng)的修改（讀到新值）。此種隔離解決了臟讀的問題，但是造成了另外一個問題：事務(wù)B前后讀到的數(shù)據(jù)不一致，這種情況也被稱為不可重復(fù)讀。
可重復(fù)讀（Repeated Read）?？芍貜?fù)讀解決了已提交讀中的前后讀取到的相同數(shù)據(jù)項值不一致的問題，但是仍然無法解決一個問題：事務(wù)B先按照某個條件讀取了一批數(shù)據(jù)，此時事務(wù)A插入了一批新的數(shù)據(jù)并提交，事務(wù)B再次按照相同的條件查詢時可能會讀到新的數(shù)據(jù)，這種情況被稱為幻讀。
串行化讀（Serializable）。串行化讀是事務(wù)間最高的隔離級別，不同事務(wù)完全按照串行化的方式執(zhí)行，但是也極大的影響了數(shù)據(jù)庫的并發(fā)能力。
MySQL（with innodb）默認(rèn)的事務(wù)隔離級別是可重復(fù)讀，并且解決了幻讀的問題，其基本的實現(xiàn)方式就是通過多版本并發(fā)控制（MVCC），關(guān)于多版本并發(fā)控制，后面將會單獨進行介紹。
以上對數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)做了一個基本的介紹，后續(xù)將對數(shù)據(jù)庫的各個細節(jié)部分分別介紹，文中有問題的地方歡迎大家拍磚。
