# 1.1-数据库概述

2023年8月17日11分钟阅读

- FormalSciences/ComputerScience
- DatabaseSystem/Overview

## 概述

### 数据库是什么

数据库是用于存储、检索和管理数据的组织化系统。在数据库中，数据以结构化的方式组织，可以通过使用查询语言来方便地访问和操作。数据库可以用于保存各种类型的信息，例如客户信息、产品目录、交易记录等。

为什么需要数据库？

1. 信息组织：数据库允许企业和个人以结构化的方式组织信息，使数据检索和分析更加高效。
2. 数据完整性和准确性：通过使用数据库，可以确保数据的完整性和准确性，防止数据冲突和错误。
3. 安全性和隐私：数据库提供了访问控制和加密功能，保护数据不被未授权访问。
4. 灵活性和扩展性：数据库可以按需进行扩展，适应不断增长的数据量和复杂的查询需求。

## 历史发展

### 1960 年代：计算机化数据库的开始

在 1960 年代，随着计算机价格的下降，私人组织开始将数据存储和数据库转移到计算机上。CODASYL 网络模型和 IMS 层次模型成为流行的数据模型。IBM 的 SABRE 系统用于帮助美国航空管理预订数据，成为商业上的成功案例。

### 1970 年代：关系型数据库的引入

E.F. Codd 的关系数据库理论改变了人们对数据库的看法。他的模型将数据库的逻辑组织与物理信息存储分离，成为数据库系统的标准原则。Ingres 和 System R 是这一时期的主要关系数据库系统原型。实体 - 关系（ER）模型也在 1976 年被提出，使设计人员能够专注于数据应用。

### 1980 年代：SQL 成为标准查询语言

1986 年，SQL 成为美国国家标准化协会选择的标准查询语言。关系数据库系统在商业上取得了成功，如 IBM 的 DB2 成为旗舰数据库产品。许多新的数据库公司成立，开发了如 PARADOX、RBASE 5000 等产品。

### 1990 年代：数据库技术的多元化发展

1990 年代，数据库和数据库软件取得了重要进展。新的客户端开发工具如 Oracle Developer、PowerBuilder、VB 等被发布。物联网的出现导致数据库行业的指数增长。到了 90 年代末，对互联网数据库连接器如 Front Page、Active Server Pages 等的需求增加。

### 2000 年代：NoSQL 数据库的开始和持续增长

2000 年代初，尽管互联网行业经历了衰退，但数据库应用继续增长。NoSQL 术语首次在 1998 年由 Carlo Strozzi 提出，但直到 2009 年才重新进入行业词汇。新的交互式应用为 PDAs、销售点交易等开发。

### 今天：数据库无处不在

现在，数据库无处不在，用于增强我们的日常生活。从个人云存储到预测天气，许多我们今天使用的服务都得益于数据库。非关系数据库领域有许多新玩家提供特定解决方案，如 Oracle、MySQL 和 DB2 等。

### 数据库和数据库管理的未来

未来的数据库和数据库管理将与处理和计算的整体发展紧密相连。**机器学习和人工智能将继续改进并成为数据库及其管理的组成部分。**更快、更高效的数据库管理工具将上市，行业标准将根据最新发展不断迭代。未来对于数据库行业来说看起来非常光明。

## 数据库的种类

数据库主要分为关系型数据库和非关系型数据库两大类。

### 关系型数据库

关系型数据库以表格形式存储数据，并使用 SQL 进行查询。表中的每一行代表一个记录，每一列代表一个字段。

常见的关系型数据库：

- Postgres：开源的对象 - 关系型数据库系统，提供了许多先进功能。
- MySQL：流行的开源数据库，适用于网站和在线应用。
- Oracle：企业级数据库，提供了高性能、可靠性和安全性。
- SQL Server：微软推出的数据库解决方案，适合于 Windows 环境。

### 非关系型数据库

**非关系型数据库不完全依赖表格结构，更加灵活。**非关系型数据库主要分为以下几类：

- **文档型数据库：**存储数据的格式通常为 JSON 或 XML，以文档为单位进行存储和查询，适用于具有丰富结构的数据。

- **键值存储数据库：**以键值对形式存储数据，读写速度快，适用于需要快速读写操作的场景。

- **列族存储数据库：**适用于存储大量数据的场景，以列族形式存储，优化了列式查询的性能。

- **图数据库：**存储图形结构的数据，用于表示实体间的复杂关系。

- **时间序列数据库：**专门处理时间序列数据，适合存储连续产生的带时间戳的数据。

- **对象数据库：**将数据以对象的形式存储，可以直接与对象导向编程语言互操作。

## 开源和商业数据库产品

### 对比介绍

数据库是现代组织的核心组成部分，用于存储和管理大量数据。数据库解决方案可以分为两大类：**开源数据库和商业数据库。**以下是关于这两种类型的对比介绍：

特点 | 开源数据库 | 商业数据库
--- | --- | ---
许可成本 | 通常无前期许可成本，可能有高级功能的付费版本 | 明显的前期许可成本
维护成本 | 可能有订阅支持合同，通常较低 | 通常较高，包括专业支持和维护服务
许可模型 | 开源许可，可能因产品和供应商而异 | 可能包括复杂和限制性的许可协议
定价结构 | 可能提供免费的基本功能和付费的高级功能 | 根据功能和支持级别定价
可定制性 | 由于源代码可用，可根据需求定制 | 通常只能由授权用户查看或修改
供应商支持 | 可能有商业支持选项，也可能依赖社区支持 | 专业供应商提供全面支持，包括补丁和升级
优点 | 成本效益、灵活性和定制性、社区支持 | 功能丰富、专业支持和维护、合规性和安全性
缺点 | 可能缺乏专业支持、功能可能有限 | 成本较高、可能缺乏灵活性
适用背景 | 初创公司和中小企业、开发和测试环境、社区驱动项目 | 大型企业和政府机构、关键业务应用、合规性要求高的行业
市场趋势 | 成本效益和灵活性使其成为有吸引力的选择 | 传统上提供更全面的功能和工具，但成本较高

### 市场趋势

开源数据库在功能、管理工具和可用 DBA 技能方面的增长，结合商业数据库产品源代码的高成本和复杂的许可协议，使开源产品成为越来越有吸引力的替代方案。

开源和商业数据库各有优势和劣势。开源解决方案提供了成本效益和灵活性，而商业解决方案则提供了全面的功能和专业支持。组织在选择数据库解决方案时应考虑其特定需求、预算和战略目标。

随着开源数据库的成熟和商业数据库的创新，这两种类型的数据库将继续共同推动行业的发展。未来的趋势表明，开源数据库的使用可能会在未来几年内增加，这反映了其在成本、功能和灵活性方面的竞争优势。

无论是开源还是商业，数据库技术都在不断演进，为组织提供了更多的选择和机会来满足其不断变化的业务需求。选择**合适的数据库解决方案需要综合考虑多个因素，包括成本、功能、支持和适用场景。**随着技术的不断发展，开源和商业数据库将继续为组织提供更多的机会和选择。