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云原生數(shù)據(jù)庫:原理與實(shí)踐 版權(quán)信息
- ISBN：9787121421655
- 條形碼：9787121421655 ; 978-7-121-42165-5
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數(shù)：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
云原生數(shù)據(jù)庫:原理與實(shí)踐 本書特色
適讀人群 ：本書可作為高等院校信息類專業(yè)的本科生和碩士研究生教材，也可作為數(shù)據(jù)庫行業(yè)的內(nèi)核研發(fā)和系統(tǒng)運(yùn)維等從業(yè)人員的參考書。阿里云智能事業(yè)群總裁、達(dá)摩院院長張建鋒，中國工程院院士陳左寧，中國科學(xué)院院士梅宏傾情作序！ 阿里云智能數(shù)據(jù)庫事業(yè)部總負(fù)責(zé)人李飛飛博士，華東師范大學(xué)數(shù)據(jù)科學(xué)與工程學(xué)院副院長周烜教授，領(lǐng)銜撰寫！ 阿里云數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域數(shù)十年的研發(fā)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)結(jié)晶 兼具理論深度和實(shí)踐細(xì)節(jié)，啟發(fā)深入思考 開放性地探索數(shù)據(jù)庫前沿發(fā)展方向 詮釋云原生分布式數(shù)據(jù)庫4大核心技術(shù)：資源池化、彈性擴(kuò)展、智能運(yùn)維和離在線一體化 詳解未來數(shù)據(jù)庫發(fā)展6大趨勢：云原生與分布式、大數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫一體化、軟硬件一體化、多模數(shù)據(jù)、智能化運(yùn)維、安全可信
云原生數(shù)據(jù)庫:原理與實(shí)踐 內(nèi)容簡介
本書詳細(xì)剖析了作為核心基礎(chǔ)軟件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫在云計(jì)算時(shí)代的技術(shù)演進(jìn)歷程，從架構(gòu)設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)機(jī)制和系統(tǒng)優(yōu)化等多個(gè)角度闡述傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫技術(shù)是如何一步步發(fā)展到云原生形態(tài)的。本書強(qiáng)調(diào)理論和實(shí)踐的充分結(jié)合，分析MySQL、PostgreSQL等工業(yè)界“活”的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的SQL優(yōu)化與執(zhí)行、事務(wù)處理、緩存與索引等原理，在面對實(shí)際應(yīng)用需求時(shí)做了哪些權(quán)衡與折中，面對復(fù)雜的應(yīng)用場景如何優(yōu)化，以及做出種種選擇背后的原因。同時(shí)，本書結(jié)合阿里云在數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域的研發(fā)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，著重講述現(xiàn)代數(shù)據(jù)庫從系統(tǒng)進(jìn)化到服務(wù)的一系列核心技術(shù)原理，例如利用云計(jì)算資源池化技術(shù)、分布式技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的高可用、彈性擴(kuò)展和按需使用等。本書內(nèi)容翔實(shí)，兼具理論深度和實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，同時(shí)開放性地探索了數(shù)據(jù)庫的近期新發(fā)展方向，能夠啟發(fā)讀者進(jìn)一步深入思考。本書可作為高等院校信息類專業(yè)的本科生和碩士研究生教材，也可作為數(shù)據(jù)庫行業(yè)的內(nèi)核研發(fā)和系統(tǒng)運(yùn)維等從業(yè)人員的參考書。
云原生數(shù)據(jù)庫:原理與實(shí)踐 目錄
第1章 數(shù)據(jù)庫發(fā)展歷程1
1.1 數(shù)據(jù)庫發(fā)展概述2
1.1.1 萌芽2
1.1.2 商業(yè)化起步3
1.1.3 發(fā)展成熟3
1.1.4 云原生與分布式時(shí)代4
1.2 數(shù)據(jù)庫技術(shù)發(fā)展趨勢6
1.2.1 云原生與分布式6
1.2.2 大數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫一體化6
1.2.3 軟硬件一體化7
1.2.4 多模7
1.2.5 智能化運(yùn)維8
1.2.6 安全可信8
1.3 關(guān)系數(shù)據(jù)庫主要技術(shù)原理8
1.3.1 接入管理9
1.3.2 查詢引擎10
1.3.3 事務(wù)處理14
1.3.4 存儲引擎17
參考文獻(xiàn)19
第2章 數(shù)據(jù)庫與云原生20
2.1 數(shù)據(jù)庫在云時(shí)代的發(fā)展21
2.1.1 云計(jì)算時(shí)代的興起21
2.1.2 數(shù)據(jù)庫作為一種服務(wù)22
2.2 數(shù)據(jù)庫在云原生時(shí)代面臨的挑戰(zhàn)23
2.3 云原生數(shù)據(jù)庫的主要特點(diǎn)24
2.3.1 分層架構(gòu)24
2.3.2 資源解耦與池化24
2.3.3 彈性伸縮能力24
2.3.4 高可用與數(shù)據(jù)一致性25
2.3.5 多租戶與資源隔離26
2.3.6 智能化運(yùn)維26
參考文獻(xiàn)26
第3章 云原生數(shù)據(jù)庫架構(gòu)27
3.1 設(shè)計(jì)理念28
3.1.1 云原生數(shù)據(jù)庫的本質(zhì)28
3.1.2 計(jì)算與存儲分離29
3.2 架構(gòu)設(shè)計(jì)30
3.3 典型的云原生數(shù)據(jù)庫31
3.3.1 AWS Aurora31
3.3.2 PolarDB37
3.3.3 Microsoft Socrates40
參考文獻(xiàn)44
第4章 存儲引擎45
4.1 數(shù)據(jù)組織46
4.1.1 B+樹47
4.1.2 InnoDB引擎中的B+樹49
4.1.3 LSM-tree52
4.2 并發(fā)控制56
4.2.1 基本概念56
4.2.2 鎖方法56
4.2.3 時(shí)間戳方法58
4.2.4 MVCC61
4.2.5 InnoDB MVCC的實(shí)現(xiàn)63
4.3 日志與恢復(fù)65
4.3.1 基本概念65
4.3.2 邏輯日志66
4.3.3 物理日志66
4.3.4 恢復(fù)原理67
4.3.5 MySQL的Binlog68
4.3.6 InnoDB的物理日志68
4.4 新型LSM存儲引擎70
4.4.1 PolarDB X-Engine70
4.4.2 高性能事務(wù)處理72
4.4.3 軟硬結(jié)合優(yōu)化75
4.4.4 低成本分層存儲78
4.4.5 雙存儲引擎技術(shù)84
4.4.6 實(shí)驗(yàn)評估85
參考文獻(xiàn)88
第5章 高可用共享存儲系統(tǒng)89
5.1 高可用基礎(chǔ)90
5.1.1 Primary-Backup90
5.1.2 Quorum92
5.1.3 Paxos93
5.1.4 Raft95
5.1.5 Parallel Raft98
5.2 集群高可用100
5.2.1 MySQL集群高可用100
5.2.2 PolarDB高可用103
5.3 共享存儲架構(gòu)116
5.3.1 Aurora存儲系統(tǒng)117
5.3.2 PolarFS119
5.4 文件系統(tǒng)優(yōu)化121
5.4.1 用戶態(tài)I/O計(jì)算121
5.4.2 近存儲計(jì)算124
參考文獻(xiàn)130
第6章 數(shù)據(jù)庫緩存131
6.1 數(shù)據(jù)庫緩存簡介132
6.1.1 數(shù)據(jù)庫緩沖作用132
6.1.2 緩沖池132
6.2 緩存恢復(fù)133
6.2.1 云環(huán)境對緩存的挑戰(zhàn)133
6.2.2 基于CPU與內(nèi)存分離的緩存恢復(fù)133
6.3 PolarDB的實(shí)踐135
6.3.1 緩沖池的優(yōu)化135
6.3.2 數(shù)據(jù)字典緩存和文件系統(tǒng)緩存的優(yōu)化140
6.3.3 基于RDMA的共享內(nèi)存池141
..
參考文獻(xiàn)220
展開全部
云原生數(shù)據(jù)庫:原理與實(shí)踐 節(jié)選
3.1.1 云原生數(shù)據(jù)庫的本質(zhì) 在理解云計(jì)算趨勢下的數(shù)據(jù)庫形態(tài)及技術(shù)趨勢之前，需要先探討云計(jì)算和數(shù)據(jù)庫的本質(zhì)。 云計(jì)算在本質(zhì)上是將各類信息技術(shù)基礎(chǔ)資源“池化”，將客戶所需的計(jì)算、通信、存儲資源納入統(tǒng)一的資源池進(jìn)行管理。用戶在實(shí)際使用時(shí)，對于大型信息系統(tǒng)或信息基礎(chǔ)設(shè)施的構(gòu)建，用戶無須自建機(jī)房、購買硬件設(shè)施、搭建基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)、安裝系統(tǒng)和軟件等，極大地減少了前期的IT設(shè)施投入成本；同時(shí)，借助云計(jì)算資源的虛擬化和池化技術(shù)，用戶擁有了基礎(chǔ)設(shè)施彈性能力，能快速應(yīng)對業(yè)務(wù)流量的變化。對于云服務(wù)提供商而言，規(guī)模化的資源供應(yīng)、使用、運(yùn)維和管理，也極大地提升了云服務(wù)提供商的技術(shù)、供應(yīng)鏈管理等能力，從而形成了規(guī)模效應(yīng)，大大提升了整體的資源利用率。 而對于數(shù)據(jù)庫來說，可以從數(shù)據(jù)庫的用戶入手分析。用戶使用數(shù)據(jù)庫的目的，是希望借助數(shù)據(jù)庫的計(jì)算和存儲能力，完成數(shù)據(jù)的生產(chǎn)、存儲、處理和消費(fèi)的全鏈路過程。因此，從能力上來說，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)必須要能為客戶的數(shù)據(jù)生產(chǎn)、存儲、處理和消費(fèi)全鏈路提供功能性和非功能性需求支撐。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)軟件是運(yùn)行于馮??諾伊曼體系的硬件系統(tǒng)之上的。馮??諾伊曼體系的基本原理是“存儲程序和程序控制”：“存儲程序”是指計(jì)算機(jī)運(yùn)行的代碼和數(shù)據(jù)都要有特定的地方進(jìn)行保存；“程序控制”是指計(jì)算機(jī)按一定的邏輯順序存取指令并有效執(zhí)行。對應(yīng)到數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)軟件之上，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的本質(zhì)就是用戶希望借助數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供的“計(jì)算+存儲”能力，通過計(jì)算節(jié)點(diǎn)的計(jì)算能力對存儲中的數(shù)據(jù)進(jìn)行用戶指定的分析和計(jì)算來獲得計(jì)算結(jié)果，*終實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的應(yīng)用。 從數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的本質(zhì)來看，計(jì)算和存儲以及各組件間的通信能力是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)必須具備的。因此，在云計(jì)算時(shí)代下，如何借助云計(jì)算提供的強(qiáng)大的計(jì)算、存儲和通信能力，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)在各個(gè)層面的高可用、高性能、彈性和高安全性是目前業(yè)界研究的重點(diǎn)。不同的架構(gòu)與云計(jì)算架構(gòu)的契合度是不同的。對于單機(jī)版數(shù)據(jù)庫，可以安裝在一臺云廠商提供的云服務(wù)器上，其計(jì)算和存儲能力受限于云服務(wù)本身計(jì)算和存儲能力的上限，而當(dāng)前云服務(wù)器主流技術(shù)是虛擬化技術(shù)，因此可以認(rèn)為單機(jī)版數(shù)據(jù)庫如果部署在云主機(jī)上，符合如下性能限制公式： 數(shù)據(jù)庫 < 云主機(jī)（容器）< 宿主機(jī)（物理機(jī)器） 因此，傳統(tǒng)的單機(jī)版數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)部署在云主機(jī)上，其實(shí)只是把云主機(jī)當(dāng)成普通服務(wù)器在用，并不能充分地利用云計(jì)算的優(yōu)勢。比單機(jī)版更進(jìn)一步的是分布式的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，后者可以根據(jù)計(jì)算復(fù)雜度和存儲規(guī)模，增加適當(dāng)?shù)墓?jié)點(diǎn)，滿足計(jì)算和存儲要求，因此在一定程度上滿足了可擴(kuò)展性的要求。但是對于集群中的單個(gè)節(jié)點(diǎn)，其處理瓶頸依然滿足上述公式。盡管大多數(shù)數(shù)據(jù)庫可以在云中運(yùn)行，但想要充分體現(xiàn)和利用云平臺的優(yōu)勢還要取決于數(shù)據(jù)庫的體系架構(gòu)。從長遠(yuǎn)來看，在云計(jì)算平臺上設(shè)計(jì)、構(gòu)建和運(yùn)行數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)能夠獲得更大的價(jià)值，而設(shè)計(jì)出符合云計(jì)算的資源彈性管理特征的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)架構(gòu)才是云原生數(shù)據(jù)庫的本質(zhì)。
云原生數(shù)據(jù)庫:原理與實(shí)踐 作者簡介
李飛飛 阿里巴巴集團(tuán)副總裁，阿里云智能事業(yè)群數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品事業(yè)部與達(dá)摩院數(shù)據(jù)庫與存儲實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人，ACM杰出科學(xué)家。曾獲ACM與IEEE多項(xiàng)大獎(jiǎng)，世界互聯(lián)網(wǎng)大會2019全球領(lǐng)先科技成果獎(jiǎng)，浙江省科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)，中國電子學(xué)會科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)等。帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)研發(fā)了阿里云企業(yè)級云原生數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。擔(dān)任多個(gè)國際及國內(nèi)一流學(xué)術(shù)期刊和學(xué)術(shù)會議的編委、主席。中國計(jì)算機(jī)學(xué)會CCF大數(shù)據(jù)專家委員會副主任，數(shù)據(jù)庫專業(yè)委員會常委。擔(dān)任多個(gè)國際一流學(xué)術(shù)期刊和學(xué)術(shù)會議的編委、主席（VLDB 2021與IEEE ICDE 2021工業(yè)界主席）。 周烜 華東師范大學(xué)數(shù)據(jù)科學(xué)與工程學(xué)院教授、副院長。2001年本科畢業(yè)于復(fù)旦大學(xué)，2005年在新加坡國立大學(xué)取得博士學(xué)位，2005年至2010年期間先后在德國 L3S 研究中心和澳大利亞聯(lián)邦科工組織從事科研工作，隨后在中國人民大學(xué)任教，于2017年加入華東師范大學(xué)。他的研究興趣包括數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和信息檢索技術(shù)。他曾參與和負(fù)責(zé)多個(gè)國內(nèi)外的科研項(xiàng)目和工業(yè)合作項(xiàng)目，開發(fā)各種數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，在分布式數(shù)據(jù)庫上的研究成果獲2019年國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。 蔡鵬 華東師范大學(xué)數(shù)據(jù)科學(xué)與工程學(xué)院教授，博士生導(dǎo)師。2015年6月加入華東師范大學(xué)數(shù)據(jù)科學(xué)與工程學(xué)院，在此之前先后就職于IBM中國研究院和百度（中國）有限公司。在VLDB、ICDE、SIGIR、ACL等國際頂級會議上發(fā)表多篇學(xué)術(shù)論文。目前的研究方向?yàn)閮?nèi)存事務(wù)處理、基于機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)的自適應(yīng)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。曾獲國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)、教育部科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。 張蓉 華東師范大學(xué)數(shù)據(jù)科學(xué)與工程學(xué)院教授，博士生導(dǎo)師。自2001年起從事分布式系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫相關(guān)研究與開發(fā)工作，曾作為負(fù)責(zé)人或者主要參與人員參加國家自然科學(xué)基金課題、國家863計(jì)劃項(xiàng)目及多項(xiàng)企業(yè)合作項(xiàng)目的研究。工作成果獲得上海市科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)（排名第四）以及國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎(jiǎng)（排名第七）。研究興趣包括分布式數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)流管理和大數(shù)據(jù)基準(zhǔn)評測。 黃貴 阿里巴巴資深技術(shù)專家，阿里云數(shù)據(jù)庫總架構(gòu)師，在阿里巴巴一直從事分布式系統(tǒng)、分布式數(shù)據(jù)庫內(nèi)核的研發(fā)工作，曾參與自研數(shù)據(jù)庫PolarDB系統(tǒng)的研發(fā)工作。技術(shù)專長和研究興趣為分布式系統(tǒng)設(shè)計(jì)、分布式一致性協(xié)議、數(shù)據(jù)庫內(nèi)核實(shí)現(xiàn)等領(lǐng)域，曾在SIGMOD、FAST、VLDB等國際頂級會議上發(fā)表多篇學(xué)術(shù)論文，獲得中國電子學(xué)會科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。 劉湘雯 阿里云副總裁、阿里巴巴達(dá)摩院秘書長、中國計(jì)算機(jī)學(xué)會常務(wù)理事。加入阿里巴巴十多年來，先后帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)搭建了阿里巴巴集團(tuán)技術(shù)大中臺戰(zhàn)略的三層治理體系，完成了阿里巴巴達(dá)摩院從0到1的建設(shè)落地。當(dāng)前任阿里云市場營銷與公共事務(wù)部總經(jīng)理，代表阿里云對外構(gòu)建了由高校、政府、開發(fā)者、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)者組成的合作網(wǎng)絡(luò)，推動(dòng)數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代阿里云2.0品牌的升級。
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