數(shù)據(jù)庫(kù)的前世今生
2021-02-04 分類： 網(wǎng)站建設(shè)
被稱之為基礎(chǔ)軟件三駕馬車之一的數(shù)據(jù)庫(kù)，在經(jīng)歷了層次型和網(wǎng)狀型、關(guān)系型數(shù)據(jù)型庫(kù)以及更加強(qiáng)大的數(shù)據(jù)管理功能等三個(gè)時(shí)期之后，其在未來(lái)的發(fā)展歷程中還有哪些更多的可能性？
基于此，卡內(nèi)基梅隆大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)系數(shù)據(jù)庫(kù)學(xué)副教授 Andy Pavlo 曾于 2015 年為 CMU 計(jì)算機(jī)科學(xué)系 50 周年慶典上寫下了自己對(duì)于數(shù)據(jù)庫(kù)未來(lái) 50 年的構(gòu)想。
在本文中，他提出了幾點(diǎn)：關(guān)系模型對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用而言仍將占據(jù)主導(dǎo)地位，開(kāi)發(fā)框架和數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)將更加緊密地耦合在一起，從而使所有數(shù)據(jù)庫(kù)交互都透明化，SQL 仍然是與 DBMS 交互的實(shí)際語(yǔ)言，但人類永遠(yuǎn)都不會(huì)真正編寫 SQL，將以自然語(yǔ)言查詢相關(guān)數(shù)據(jù)問(wèn)題，這將導(dǎo)致編程方式發(fā)生重大變化。無(wú)所不在的「物聯(lián)網(wǎng)」意味著每個(gè)設(shè)備都能收集其環(huán)境的數(shù)據(jù)，對(duì)于新硬件，更靈活和可編程的處理結(jié)構(gòu)將更為普遍，人類作為數(shù)據(jù)庫(kù)管理員的角色將不復(fù)存在，DBMS 最終將完全自治和自我修復(fù)，星際設(shè)備的數(shù)據(jù)庫(kù)事務(wù)將興起，最終，「我將在 50 年后去世」。
數(shù)據(jù)庫(kù)的前世今生
數(shù)據(jù)庫(kù)的過(guò)去
第一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)(DBMS)在1968年上線。IBM的IMS用于跟蹤土星5號(hào)和阿波羅太空探索項(xiàng)目的供應(yīng)和零部件庫(kù)存。它引入了這樣一種思想，即應(yīng)用程序的代碼應(yīng)該與它所操作的數(shù)據(jù)分離。由此支持開(kāi)發(fā)人員編寫只關(guān)注數(shù)據(jù)訪問(wèn)和操作的應(yīng)用程序，而不關(guān)注與執(zhí)行這些操作和確保數(shù)據(jù)安全相關(guān)的復(fù)雜性和開(kāi)銷。IMS之后，在20世紀(jì)70年代早期，IBM的System R和加州大學(xué)的INGRES率先開(kāi)發(fā)了第一個(gè)關(guān)系型DBMS。
第一批系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)工作負(fù)載沒(méi)有今天那么復(fù)雜和多樣化。在這些早期的應(yīng)用程序中，操作員通過(guò)終端啟動(dòng)事務(wù)，然后手動(dòng)向系統(tǒng)輸入新數(shù)據(jù)。此時(shí)，DBMS的預(yù)期峰值吞吐量?jī)H為每秒數(shù)十到數(shù)百個(gè)事務(wù)，響應(yīng)時(shí)間以秒為單位度量。這些早期DBMS的體系結(jié)構(gòu)也基于當(dāng)時(shí)流行的計(jì)算硬件。它們通常部署在只有一個(gè)CPU核心和少量主內(nèi)存的計(jì)算機(jī)上。對(duì)于這些系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，磁盤是數(shù)據(jù)庫(kù)的主要存儲(chǔ)位置，因?yàn)榇疟P能夠存儲(chǔ)比內(nèi)存更大的數(shù)據(jù)，而且成本更低。
數(shù)據(jù)庫(kù)的前世今生
數(shù)據(jù)庫(kù)的現(xiàn)在
盡管在50年后，我們使用數(shù)據(jù)庫(kù)的方式發(fā)生了很大的變化，關(guān)系模型和SQL仍然是組織數(shù)據(jù)庫(kù)并與之交互的主要方式。許多互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序需要每秒支持?jǐn)?shù)十萬(wàn)甚至數(shù)百萬(wàn)個(gè)事務(wù)，每個(gè)事務(wù)的處理延遲以毫秒為單位。這是因?yàn)樗鼈兺瑫r(shí)與數(shù)百萬(wàn)用戶和其他計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相連?，F(xiàn)在，企業(yè)和組織能夠從這些應(yīng)用程序中收集大量的數(shù)據(jù)，他們希望分析這些數(shù)據(jù)來(lái)推斷新的信息，以指導(dǎo)他們的決策。基于此，近年來(lái)我們看到了針對(duì)特定應(yīng)用場(chǎng)景的專門系統(tǒng)的興起，這些應(yīng)用場(chǎng)景的性能比基于1970年代架構(gòu)的通用DBMS要好得多?，F(xiàn)在有一些DBMS旨在為聯(lián)機(jī)事務(wù)處理(OLTP)應(yīng)用程序快速獲取新信息，還有一些DBMS旨在為復(fù)雜的聯(lián)機(jī)分析處理(OLAP)程序存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)。
這些較新的DBMS還利用了近年來(lái)出現(xiàn)的三種主要硬件趨勢(shì)。首先是大內(nèi)存計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，這使得現(xiàn)在可以部署少量的機(jī)器，這些機(jī)器有足夠的DRAM來(lái)存儲(chǔ)除了大的OLTP數(shù)據(jù)庫(kù)之外的所有數(shù)據(jù)。將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在內(nèi)存中可以確保DBMS能夠以較低的延遲同時(shí)處理許多事務(wù)。根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn)，用于現(xiàn)代OLTP應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)庫(kù)的大小通常為幾百GB。與OLAP數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)相比，DBMS可以管理幾個(gè)PB大小的數(shù)據(jù)庫(kù)。這是因?yàn)镺LTP數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)應(yīng)用程序的當(dāng)前狀態(tài)(例如，最近90天的訂單)，而OLAP數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)組織的所有歷史信息(例如，所有下過(guò)的訂單)。因此，OLAP DBMS仍然主要存儲(chǔ)在磁盤上，并使用一些優(yōu)化，如壓縮或柱狀存儲(chǔ)，以克服它們較長(zhǎng)的訪問(wèn)時(shí)間。
第二個(gè)硬件趨勢(shì)是從提高單核CPU時(shí)鐘速度到多核CPU的轉(zhuǎn)變。時(shí)鐘頻率已保持了幾十年的增長(zhǎng)，但現(xiàn)在增長(zhǎng)已經(jīng)停止，因?yàn)橛补β氏拗坪蛷?fù)雜性的問(wèn)題。復(fù)雜的、無(wú)序的、超標(biāo)量的處理器正在被簡(jiǎn)單的、有序的、單問(wèn)題核心所取代。在DBMS中利用這種增加的并行性是很困難的，因?yàn)閰f(xié)調(diào)數(shù)百個(gè)線程的共享數(shù)據(jù)的訪問(wèn)非常復(fù)雜?，F(xiàn)代DBMS使用低開(kāi)銷并發(fā)控制和其他無(wú)鎖技術(shù)來(lái)提高系統(tǒng)的可伸縮性。
第三個(gè)趨勢(shì)是商品硬件的成本降低。這在云計(jì)算平臺(tái)中尤為明顯。現(xiàn)在可以部署一個(gè)大型集群，其處理和存儲(chǔ)能力只相當(dāng)于十年前的一小部分。這種變化與1980-1990年代相比，過(guò)去十年中沒(méi)有共享的DBMS的數(shù)量在不斷增加。
盡管取得了這些進(jìn)展，但仍然存在一些重大問(wèn)題，由此阻礙了許多人部署數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用程序。所有這些的一個(gè)主要主題是，數(shù)據(jù)庫(kù)仍然是計(jì)算系統(tǒng)(例如，部署、配置、管理)的人工密集型組件。使用兩個(gè)獨(dú)立的DBMS分離OLTP和OLAP工作負(fù)載，以避免其中一個(gè)工作負(fù)載減慢另一個(gè)工作負(fù)載的速度，但是它需要額外的進(jìn)程來(lái)將數(shù)據(jù)從系統(tǒng)傳輸?shù)搅硪粋€(gè)工作負(fù)載。除此之外，調(diào)優(yōu)DBMS以獲得特定應(yīng)用程序的好性能是出了名的困難。許多組織求助于雇傭?qū)＜襾?lái)為預(yù)期的工作量配置系統(tǒng)。但是，隨著數(shù)據(jù)庫(kù)的規(guī)模和復(fù)雜性的增長(zhǎng)，優(yōu)化DBMS以滿足這些應(yīng)用程序的需求已經(jīng)超出了人類的能力。
數(shù)據(jù)庫(kù)的前世今生
數(shù)據(jù)庫(kù)的未來(lái)
在接下來(lái)的50年里，就像之前一樣，我們將看到數(shù)據(jù)庫(kù)領(lǐng)域的重大變化。除了存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量和速度明顯增大之外，數(shù)據(jù)庫(kù)在應(yīng)用程序中的使用方式以及它們所部署的硬件類型也將發(fā)生重大變化。很難預(yù)測(cè)該領(lǐng)域的主要范式轉(zhuǎn)變是什么，預(yù)測(cè)哪些數(shù)據(jù)庫(kù)公司和產(chǎn)品仍然可用也是不現(xiàn)實(shí)的。因此，我發(fā)表一下對(duì)幾個(gè)廣泛主題的看法。
關(guān)系模型仍將主導(dǎo)大多數(shù)應(yīng)用程序，但開(kāi)發(fā)人員將不再需要過(guò)于擔(dān)心其應(yīng)用程序使用的數(shù)據(jù)模型。編程框架和DBMS之間的耦合將更加緊密，這樣所有的數(shù)據(jù)庫(kù)交互都將是透明的(并且是好的)。同樣，SQL(或它的某種方言)將仍然是與DBMS交互的實(shí)際語(yǔ)言，但人類真實(shí)上永遠(yuǎn)不會(huì)編寫SQL。相反，他們會(huì)用自然語(yǔ)言詢問(wèn)有關(guān)數(shù)據(jù)的問(wèn)題。這些變化將導(dǎo)致我們編寫程序的方式發(fā)生重大轉(zhuǎn)變;開(kāi)發(fā)人員以一種最容易被人類理解的方式對(duì)其數(shù)據(jù)進(jìn)行建模，然后框架(與DBMS一起)將自動(dòng)為其生成好存儲(chǔ)方案。所有程序都將使用強(qiáng)一致的ACID事務(wù)執(zhí)行。也就是說(shuō)，在當(dāng)今基于Web的應(yīng)用程序中使用的最終一致性方法將避免增加管理的復(fù)雜性。在網(wǎng)絡(luò)通信、并發(fā)控制和資源管理方面將會(huì)有重大的改進(jìn)，這將使用ACID事務(wù)變得更好并具有可伸縮性。
將來(lái)會(huì)有越來(lái)越多的應(yīng)用程序更自然地將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)組或矩陣中。這是因?yàn)榻M織需要分析大量的非結(jié)構(gòu)化信息，尤其是視頻。我們將掌握將所有非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成半結(jié)構(gòu)化格式的能力，這種格式在DBMS中更容易組織和索引。作為其中的一部分，時(shí)效性也將變得重要，因?yàn)樗P(guān)系到信息如何隨時(shí)間的變化。目前的系統(tǒng)無(wú)法解釋這一點(diǎn)，因?yàn)樵谝粋€(gè)時(shí)間序列中存儲(chǔ)提取的每個(gè)視頻幀的信息的開(kāi)銷很大。
無(wú)處不在的“物聯(lián)網(wǎng)”將意味著每臺(tái)設(shè)備都能夠收集有關(guān)其環(huán)境的數(shù)據(jù)。這將包括從小型嵌入式傳感器到大型自主機(jī)器人。小型設(shè)備將使用片上DBMS，就像手機(jī)現(xiàn)在包含片上視頻解碼器一樣。所有這些系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)將完全可以通過(guò)一些標(biāo)準(zhǔn)API(可能是SQL)進(jìn)行組合和簡(jiǎn)易的聯(lián)合。這意味著DBMS將以零配置彼此通信。你只需將兩個(gè)DBMS相互指向?qū)Ψ?，它們就?huì)立即傳遞它們的信息，并確保它們是同步的。某些管理器服務(wù)將能夠根據(jù)需要跨設(shè)備分發(fā)查詢執(zhí)行。人們將不需要手動(dòng)配置提取-轉(zhuǎn)換-加載實(shí)用程序或其他工具來(lái)保持不同系統(tǒng)上的數(shù)據(jù)一致。以這種方式使所有不同的DBMS可組合和可互操作將是一項(xiàng)重要的工程工作。因此，將會(huì)有一個(gè)使用人工智能或機(jī)器學(xué)習(xí)的工具包來(lái)自動(dòng)地將不同的DBMS變體映射到彼此以進(jìn)行相同的操作。
對(duì)于新的硬件，更靈活和可編程的制程將更普遍。DBMS將把程序的關(guān)鍵部分(例如鎖管理器)編譯到一個(gè)硬件加速器中。我們還將看到易失性和非易失性內(nèi)存之間的二分法的消失。DBMS將假定所有內(nèi)存都是快速和持久的，不需要維護(hù)變化無(wú)常的緩存。這種新存儲(chǔ)器將比今天可用的存儲(chǔ)器大幾個(gè)數(shù)量級(jí)。因此，DBMS將在預(yù)先計(jì)算的物化視圖中存儲(chǔ)其數(shù)據(jù)的多個(gè)副本，以便快速響應(yīng)任何可能的查詢。
數(shù)據(jù)庫(kù)管理員的角色將不復(fù)存在。這些未來(lái)的系統(tǒng)太復(fù)雜了，人類無(wú)法推理。DBMS最終將完全自治和自修復(fù)。同樣，編程框架和DBMS之間的緊密耦合將支持系統(tǒng)在組織數(shù)據(jù)、提供資源和優(yōu)化執(zhí)行方面做出比人工生成計(jì)劃更好的決策。
我們將看到星際設(shè)備(如太空探測(cè)器)數(shù)據(jù)庫(kù)事務(wù)的增長(zhǎng)。在這種情況下，在這些容器上運(yùn)行的DBMS彼此之間的距離將比在地球上運(yùn)行的系統(tǒng)要遠(yuǎn)得多，并且會(huì)導(dǎo)致明顯較長(zhǎng)的延遲(即延遲時(shí)間，分鐘或小時(shí))。這意味著在今天基于web的應(yīng)用程序中使用的弱一致性技術(shù)和實(shí)踐將被應(yīng)用到這些星際系統(tǒng)中。
最后的最后，50年后我也已離開(kāi)人世了吧。
網(wǎng)站標(biāo)題：數(shù)據(jù)庫(kù)的前世今生
本文URL：http://chinadenli.net/news1/99051.html
成都網(wǎng)站建設(shè)公司_創(chuàng)新互聯(lián)，為您提供品牌網(wǎng)站建設(shè)、標(biāo)簽優(yōu)化、網(wǎng)站設(shè)計(jì)公司、網(wǎng)站策劃、搜索引擎優(yōu)化、面包屑導(dǎo)航
聲明：本網(wǎng)站發(fā)布的內(nèi)容（圖片、視頻和文字）以用戶投稿、用戶轉(zhuǎn)載內(nèi)容為主，如果涉及侵權(quán)請(qǐng)盡快告知，我們將會(huì)在第一時(shí)間刪除。文章觀點(diǎn)不代表本網(wǎng)站立場(chǎng)，如需處理請(qǐng)聯(lián)系客服。電話：028-86922220；郵箱：631063699@qq.com。內(nèi)容未經(jīng)允許不得轉(zhuǎn)載，或轉(zhuǎn)載時(shí)需注明來(lái)源： 創(chuàng)新互聯(lián)
猜你還喜歡下面的內(nèi)容
- 快來(lái)體驗(yàn)Linux！Linux Mint 19.2安裝教程 2021-02-04
- 開(kāi)發(fā)小程序還是app好 2021-02-04
- 聊聊大數(shù)據(jù)Lambda架構(gòu) 2021-02-04
- 百度SEO怎么收費(fèi)？如何推廣才有流量？ 2021-02-04
- 一分鐘帶你了解建設(shè)網(wǎng)站對(duì)于企業(yè)的真正意義 2021-02-04
- 智能客服為何能夠快速滲透各行各業(yè)？ 2021-02-04
- 模板建站類型有哪些？看看你適合做哪種網(wǎng)站 2021-02-04
- 跨境電商運(yùn)營(yíng)模式包括哪些？ 2021-02-04
- 網(wǎng)站到底要不要備案？ 2021-02-04
- 想實(shí)現(xiàn)移動(dòng)廣告規(guī)模變現(xiàn) 你必須了解的關(guān)鍵要素 2021-02-04
- SSL證書抵御企業(yè)網(wǎng)絡(luò)攻擊的風(fēng)險(xiǎn) 2021-02-04
- 跨境電商賣家如何打開(kāi)日本電商市場(chǎng) 2021-02-04
- 安裝SSL安全證書對(duì)網(wǎng)站有哪些影響 2021-02-04
- 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)太難？了解這一篇就夠了 2021-02-04
- 微信又上線新功能！網(wǎng)友炸了 2021-02-04
- 你的跨境電商平臺(tái)，如何選擇服務(wù)器？ 2021-02-04
- 數(shù)據(jù)安全三部曲：存儲(chǔ)、傳輸與使用 2021-02-04
- 小程序與APP和公眾號(hào)的區(qū)別？ 2021-02-04
- 域名搶注的技巧及域名到期后的幾個(gè)狀態(tài) 2021-02-04