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数据库理论、关系型数据库、文档型数据库、键值型数据库、New SQL、搜索引擎、数据仓库与 OLAP、大数据与数据中台

数据库 6.17MB 23 需要积分: 1
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资源介绍:

数据库的特性 数据库的使命是什么？最基础的就是当你把数据交给数据库时，它应当把数据存储起来；而后当你向数据库要数据时，它应当把数据返回给你。 对于数据库的期许往往会包含以下几方面，首先是易用与灵活，尽可能可以用贴近业务语言的方式存取数据，而不需要理解太多抽象的语义或者函数；然后是高性能，无论存取皆可以迅速完成；然后是高可用与可扩展，我们能够根据实际的业务需要快速扩展数据库，提供长期的可用性与数据的安全一致，而不会因为数据的爆炸性增长导致数据库的崩溃。 以 Oracle, MySQL, SQLServer, PostgreSQL 为代表的关系型数据库，以行存储的方式结构化地存储数据。搜索引擎擅长文本查询；与 SQL 数据库中的文本匹配（例如 LIKE）相比，搜索引擎提供了更高的查询功能和更好的开箱即用性能。文档存储提供比传统数据库更好的数据模式适应性；通过将数据存储为单个文档对象（通常表示为 JSON），它们不需要预定义模式。列式存储专门用于单列查询和值聚合，在列式存储中，诸如 SUM 和 AVG 之类的 SQL 操作要快得多，因为同一列的数据在硬盘驱动器上更紧密地存储在一起。
# Redis 集群模式 ## 一、集群模式介绍 Redis Cluster 是 Redis 官方提供的分布式实现，在 Redis 3.0 版本正式推出，通过集群模式可以扩展单机的性能瓶颈，同时也可以通过横向扩展来实现扩容。此外，Redis 集群模式还提供了副本迁移机制，用于保证数据的安全和提高集群的容错能力，从而实现高可用。 ### 1.1 数据分区 Redis Cluster 采用虚拟槽进行分区，槽是集群内数据管理和迁移的基本单位。所有的键根据哈希函数映射到 16384 个整数槽内，每个节点负责维护一部分槽及槽上的数据，计算公式如下： ```shell HASH_SLOT = CRC16(key) mod 16384 ``` 假设现在有一个 6 个节点的集群，分别有 3 个 Master 点和 3 个 Slave 节点，槽会尽量均匀的分布在所有 Master 节点上。数据经过散列后存储在指定的 Master 节点上，之后 Slave 节点会进行对应的复制操作。这里再次说明一下槽只是一个虚拟的概念，并不是数据存放的实际载体。
### 1.2 节点通讯 在 Redis 分布式架构中，每个节点都存储有整个集群所有节点的元数据信息，这是通过 P2P 的 Gossip 协议来实现的。集群中的每个节点都会单独开辟一个 TCP 通道，用于节点之间彼此通信，通信端口号在基础端口上加 10000；每个节点定期通过特定的规则选择部分节点发送 ping 消息，接收到 ping 信息的节点用 pong 消息作为响应，通过一段时间的彼此通信，最终所有节点都会达到一致的状态，每个节点都会知道整个集群全部节点的状态信息，从而到达集群状态同步的目的。
### 1.3 请求路由 #### 1. 请求重定向 在集群模式下，Redis 接收到命令时会先计算键对应的槽，然后根据槽找出对应的目标节点，如果目标节点就是此时所在的节点，则直接进行处理，否则返回 MOVED 重定向消息给客户端，通知客户端去正确的节点上执行操作。 #### 2. Smart 客户端 Redis 的大多数客户端都是 Smart 客户端，Smart 客户端会在内部缓存槽与节点之间的映射关系，从而在本机就可以查找到正确的节点，这样可以保证 IO 效率的最大化。如果客户端还接收到 MOVED 重定向的消息，则代表客户端内部的缓存已经失效，此时客户端会去重新获取映射关系然后刷新本地缓存。 #### 3. ASK 重定向 当集群处于扩容阶段时，此时槽上的数据可能正在从源节点迁移到目标节点，在这个期间可能出现一部分数据在源节点，而另一部分在目标节点情况。此时如果源节点接收到命令并判断出键对象不存在，说明其可能存在于目标节点上，这时会返回给客户端 ASK 重定向异常。 ASK 重定向与 MOVED 重定向的区别在于：收到 ASK 重定向时说明集群正在进行数据迁移，客户端无法知道什么时候迁移完成，因此只是临时性的重定向，客户端不会更新映射缓存。但是 MOVED 重定向说明键对应的槽已经明确迁移到新的节点，因此需要更新映射缓存。 ### 1.4 故障发现 由于 Redis 集群的节点间都保持着定时通讯，某个节点向另外一个节点发送 ping 消息，如果正常接受到 pong 消息，此时会更新与该节点最后一次的通讯时间记录，如果之后无法正常接受到 pong 消息，并且判断当前时间与最后一次通讯的时间超过 `cluster-node-timeout` ，此时会对该节点做出主观下线的判断。 当做出主观下线判断后，节点会把这个判断在集群内传播，通过 Gossip 消息传播，集群内节点不断收集到故障节点的下线报告。当半数以上持有槽的主节点都标记某个节点是主观下线时，触发客观下线流程。这里需要注意的是只有持有槽主节点才有权利做出主观下线的判断，因为集群模式下只有处理槽的主节点才负责读写请求和维护槽等关键信息，而从节点只进行主节点数据和状态信息的复制。 ### 1.5 故障恢复 #### 1. 资格检查 每个从节点都要检查最后与主节点断线时间，判断是否有资格替换故障的主节点。如果从节点与主节点断线时间超过 `cluster-node-time*cluster-slave-validity-factor`，则当前从节点不具备故障转移资格。这两个参数可以在 `redis.conf` 中进行修改，默认值分别为 15000 和 10。 #### 2. 准备选举 当从节点符合故障转移资格后，更新触发故障选举的时间，只有到达该时间后才能执行后续流程。在这一过程中，Redis 会比较每个符合资格的从节点的复制偏移量，然后让复制偏移量大（即数据更加完整）的节点优先发起选举。 #### 3. 选举投票 从节点每次发起投票时都会自增集群的全局配置纪元，全局配置纪元是一个只增不减的整数。之后会在集群内广播选举消息，只有持有槽的主节点才会处理故障选举消息，并且每个持有槽的主节点在一个配置纪元内只有唯一的一张选票。假设集群内有 N 个持有槽的主节点，当某个从节点获得 N/2+1 张选票则代表选举成功。如果在开始投票之后的 `cluster-node-timeout*2` 时间内没有从节点获取足够数量的投票，则本次选举作废，从节点会对配置纪元自增并发起下一轮投票，直到选举成功为止。 #### 4. 替换主节点 当从节点收集到足够的选票之后，就会触发替换主节点操作： - 当前从节点取消复制变为主节点。 - 执行 clusterDelSlot 操作撤销原主节点负责的槽，并执行 clusterAddSlot 把这些槽委派给自己。 - 向集群广播自己的 pong 消息，通知集群内的其他节点自己已经成为新的主节点。 ## 二、集群模式搭建 ### 2.1 节点配置 拷贝 6 份 `redis.conf`，分别命名为 `redis-6479.conf` ~ `redis-6484.conf`，需要修改的配置项如下： ```shell # redis-6479.conf port 6479 # 以守护进程的方式启动 daemonize yes # 当Redis以守护进程方式运行时，Redis会把pid写入该文件 pidfile /var/run/redis_6479.pid logfile 6479.log dbfilename dump-6479.rdb dir /home/redis/data/ # 开启集群模式 cluster-enabled yes # 节点超时时间，单位毫秒 cluster-node-timeout 15000 # 集群内部配置文件 cluster-config-file nodes-6479.conf # redis-6480.conf port 6480 daemonize yes pidfile /var/run/redis_6480.pid logfile 6480.log dbfilename dump-6480.rdb dir /home/redis/data/ cluster-enabled yes cluster-node-timeout 15000 cluster-config-file nodes-6480.conf ..... 其他配置类似，修改所有用到端口号的地方 ``` ### 2.2 启动集群 启动所有 Redis 节点，启动后使用 `ps -ef | grep redis` 查看进程，输出应如下：
接着需要使用以下命令创建集群，集群节点之间会开始进行通讯，并完成槽的分配： ```shell redis-cli --cluster create 127.0.0.1:6479 127.0.0.1:6480 127.0.0.1:6481 \ 127.0.0.1:6482 127.0.0.1:6483 127.0.0.1:6484 --cluster-replicas 1 ``` 执行后输出如下：M 开头的表示持有槽的主节点，S 开头的表示从节点，每个节点都有一个唯一的 ID。最后一句输出表示所有的槽都已经分配到主节点上，此时代表集群搭建成功。
### 2.3 集群完整性校验 集群完整性指所�

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  58. Database-Notes-master/02~关系型数据库/PostgreSQL/09~插件/pgvector/99~参考资料/
  59. Database-Notes-master/02~关系型数据库/PostgreSQL/09~插件/pgvector/99~参考资料/2023-AI 大模型与向量数据库 PGVECTOR.md 11.92KB
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  62. Database-Notes-master/02~关系型数据库/PostgreSQL/10~架构机制/并发控制.md 21.79KB
  63. Database-Notes-master/02~关系型数据库/PostgreSQL/10~架构机制/持久化与缓冲区管理.md 176B
  64. Database-Notes-master/02~关系型数据库/PostgreSQL/10~架构机制/数据库架构.md 1.63KB
  65. Database-Notes-master/02~关系型数据库/PostgreSQL/10~架构机制/日志备份与恢复.md 121B
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  67. Database-Notes-master/02~关系型数据库/PostgreSQL/10~架构机制/索引/
  68. Database-Notes-master/02~关系型数据库/PostgreSQL/10~架构机制/索引/99~参考资料/
  69. Database-Notes-master/02~关系型数据库/PostgreSQL/10~架构机制/索引/99~参考资料/2023-Understanding database Indexes in PostgreSQL.md 116B
  70. Database-Notes-master/02~关系型数据库/PostgreSQL/99~参考资料/
  71. Database-Notes-master/02~关系型数据库/PostgreSQL/99~参考资料/2016~《PostgreSQL 技术内幕：原理探索》/
  72. Database-Notes-master/02~关系型数据库/PostgreSQL/99~参考资料/2016~《PostgreSQL 技术内幕：原理探索》/1~数据库集簇，数据库，数据表/
  73. Database-Notes-master/02~关系型数据库/PostgreSQL/99~参考资料/2016~《PostgreSQL 技术内幕：原理探索》/1~数据库集簇，数据库，数据表/README.md 429B
  74. Database-Notes-master/02~关系型数据库/PostgreSQL/99~参考资料/2016~《PostgreSQL 技术内幕：原理探索》/README.md 1.23KB
  75. Database-Notes-master/02~关系型数据库/PostgreSQL/README.md 20B
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  81. Database-Notes-master/02~关系型数据库/Sqlite/99~参考资料/2020-《Lets Build a Simple Database》/
  82. Database-Notes-master/02~关系型数据库/Sqlite/99~参考资料/2020-《Lets Build a Simple Database》/01~简介和设置 REPL.md 7.7KB
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  92. Database-Notes-master/03~键值型数据库/Redis/
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  96. Database-Notes-master/03~键值型数据库/Redis/01~数据操作/事务与管道.md 63B
  97. Database-Notes-master/03~键值型数据库/Redis/01~数据操作/其他类型.md 151B
  98. Database-Notes-master/03~键值型数据库/Redis/01~数据操作/基础类型.md 2.69KB
  99. Database-Notes-master/03~键值型数据库/Redis/01~数据操作/键基础.md 6.23KB
  100. Database-Notes-master/03~键值型数据库/Redis/01~数据操作/集合类型.md 10.88KB
  101. Database-Notes-master/03~键值型数据库/Redis/02~工程实践/
  102. Database-Notes-master/03~键值型数据库/Redis/02~工程实践/性能优化.md 18.07KB
  103. Database-Notes-master/03~键值型数据库/Redis/02~工程实践/持久化/
  104. Database-Notes-master/03~键值型数据库/Redis/02~工程实践/持久化/AOF 机制.md 4.18KB
  105. Database-Notes-master/03~键值型数据库/Redis/02~工程实践/持久化/RDB 机制.md 1.98KB
  106. Database-Notes-master/03~键值型数据库/Redis/02~工程实践/持久化/README.md 2.75KB
  107. Database-Notes-master/03~键值型数据库/Redis/02~工程实践/自定义脚本.md
  108. Database-Notes-master/03~键值型数据库/Redis/02~工程实践/部署与配置.md 43.03KB
  109. Database-Notes-master/03~键值型数据库/Redis/03~集群/
  110. Database-Notes-master/03~键值型数据库/Redis/03~集群/README.md 260B
  111. Database-Notes-master/03~键值型数据库/Redis/03~集群/Redis 分片.md 7.14KB
  112. Database-Notes-master/03~键值型数据库/Redis/03~集群/哨兵模式/
  113. Database-Notes-master/03~键值型数据库/Redis/03~集群/哨兵模式/README.md 8.78KB
  114. Database-Notes-master/03~键值型数据库/Redis/03~集群/集群模式/
  115. Database-Notes-master/03~键值型数据库/Redis/03~集群/集群模式/README.md 11.56KB
  116. Database-Notes-master/03~键值型数据库/Redis/04~架构机制/
  117. Database-Notes-master/03~键值型数据库/Redis/04~架构机制/README.md 30B
  118. Database-Notes-master/03~键值型数据库/Redis/04~架构机制/单线程架构.md 978B
  119. Database-Notes-master/03~键值型数据库/Redis/04~架构机制/命令执行.md 79B
  120. Database-Notes-master/03~键值型数据库/Redis/04~架构机制/多进程架构.md 1.97KB
  121. Database-Notes-master/03~键值型数据库/Redis/04~架构机制/客户端通信.md 7.82KB
  122. Database-Notes-master/03~键值型数据库/Redis/04~架构机制/深入事件循环.md 215B
  123. Database-Notes-master/03~键值型数据库/Redis/05~KeyDB/
  124. Database-Notes-master/03~键值型数据库/Redis/05~KeyDB/README.md 957B
  125. Database-Notes-master/03~键值型数据库/Redis/05~KeyDB/架构机制.md 5.02KB
  126. Database-Notes-master/03~键值型数据库/Redis/06~从零实现 KV 数据库/
  127. Database-Notes-master/03~键值型数据库/Redis/06~从零实现 KV 数据库/基于哈希索引的 KV 数据库.md 269B
  128. Database-Notes-master/03~键值型数据库/Redis/99~参考资料/
  129. Database-Notes-master/03~键值型数据库/Redis/99~参考资料/2024~ByteByteGO~How Redis Architecture Envolves?.md 1.84KB
  130. Database-Notes-master/03~键值型数据库/Redis/README.md 697B
  131. Database-Notes-master/03~键值型数据库/RocksDB/
  132. Database-Notes-master/03~键值型数据库/RocksDB/READNE.md 10B
  133. Database-Notes-master/04~文档型数据库/
  134. Database-Notes-master/04~文档型数据库/1.Mongodb/
  135. Database-Notes-master/04~文档型数据库/1.Mongodb/01.数据类型与操作.md 12.61KB
  136. Database-Notes-master/04~文档型数据库/1.Mongodb/02.索引.md 12.59KB
  137. Database-Notes-master/04~文档型数据库/1.Mongodb/03.聚合.md 16.97KB
  138. Database-Notes-master/04~文档型数据库/1.Mongodb/04.复制.md 8.16KB
  139. Database-Notes-master/04~文档型数据库/1.Mongodb/05.分片.md 12.44KB
  140. Database-Notes-master/04~文档型数据库/1.Mongodb/README.md 3.65KB
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  143. Database-Notes-master/05~搜索引擎/ElasticSearch/
  144. Database-Notes-master/05~搜索引擎/ElasticSearch/.DS_Store 6KB
  145. Database-Notes-master/05~搜索引擎/ElasticSearch/01~基本操作/
  146. Database-Notes-master/05~搜索引擎/ElasticSearch/01~基本操作/99~参考资料/
  147. Database-Notes-master/05~搜索引擎/ElasticSearch/01~基本操作/99~参考资料/2017-全文搜索引擎 Elasticsearch 入门教程.md 14.97KB
  148. Database-Notes-master/05~搜索引擎/ElasticSearch/01~基本操作/数据检索.md 7.33KB
  149. Database-Notes-master/05~搜索引擎/ElasticSearch/01~基本操作/索引操作.md 1.2KB
  150. Database-Notes-master/05~搜索引擎/ElasticSearch/02~SDK 使用/
  151. Database-Notes-master/05~搜索引擎/ElasticSearch/02~SDK 使用/Java.md
  152. Database-Notes-master/05~搜索引擎/ElasticSearch/README.md 1.23KB
  153. Database-Notes-master/05~搜索引擎/ElasticSearch/架构原理/
  154. Database-Notes-master/05~搜索引擎/ElasticSearch/架构原理/README.md
  155. Database-Notes-master/05~搜索引擎/ElasticSearch/集群与高可用/
  156. Database-Notes-master/05~搜索引擎/ElasticSearch/集群与高可用/README.md 786B
  157. Database-Notes-master/05~搜索引擎/MeiliSearch/
  158. Database-Notes-master/05~搜索引擎/MeiliSearch/README.md
  159. Database-Notes-master/05~搜索引擎/README.md 90B
  160. Database-Notes-master/05~搜索引擎/搜索引擎原理/
  161. Database-Notes-master/05~搜索引擎/搜索引擎原理/99~参考资料/
  162. Database-Notes-master/05~搜索引擎/搜索引擎原理/99~参考资料/2024~A search engine in 80 lines of Python.md 129B
  163. Database-Notes-master/06~时序数据库/
  164. Database-Notes-master/06~时序数据库/.DS_Store 6KB
  165. Database-Notes-master/06~时序数据库/AliyunTSDB/
  166. Database-Notes-master/06~时序数据库/AliyunTSDB/README.md 641B
  167. Database-Notes-master/06~时序数据库/InfluxDB/
  168. Database-Notes-master/06~时序数据库/InfluxDB/README.md 1.61KB
  169. Database-Notes-master/06~时序数据库/InfluxDB/存储引擎.md 4.73KB
  170. Database-Notes-master/06~时序数据库/InfluxDB/数据模型.md 3.47KB
  171. Database-Notes-master/06~时序数据库/InfluxDB/部署配置.md 464B
  172. Database-Notes-master/06~时序数据库/OpenTSDB/
  173. Database-Notes-master/06~时序数据库/OpenTSDB/README.md 1.19KB
  174. Database-Notes-master/06~时序数据库/OpenTSDB/系统设计.md 8.48KB
  175. Database-Notes-master/06~时序数据库/Prometheus/
  176. Database-Notes-master/06~时序数据库/Prometheus/Alert/
  177. Database-Notes-master/06~时序数据库/Prometheus/Alert/Alerting Rules.md 2.14KB
  178. Database-Notes-master/06~时序数据库/Prometheus/Alert/Alertmanager.md 2.26KB
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