CS的工作原理_cs的工作原理

c/s(客户机/服务器)有三个主要部件：数据库服务器、客户应用程序和网络。服务器负责有效地管理系统的资源，其任务集中于：

1数据库安全性的要求

2数据库访问并发性的控制

3数据库前端的客户应用程序的全局数据完整性规则

4数据库的备份与恢复

客户端应用程序的的主要任务是：

1提供用户与数据库交互的界面

2向数据库服务器提交用户请求并接收来自数据库服务器的信息

3利用客户应用程序对存在于客户端的数据执行应用逻辑要求

4网络通信软件的主要作用是，完成数据库服务器和客户应用程序之间的数据传输。

三层C/S结构是将应用功能分成表示层、功能层和数据层三部分。

解决方案是：对这三层进行明确分割,并在逻辑上使其独立。

在三层C/S中，表示层是应用的用户接口部分,它担负着用户与应用间的对话功能。它用于检查用户从键盘等输入的数据,显示应用输出的数据。为使用户能直观地进行 *** 作，一般要使用图形用户接口(GUI)， *** 作简单、易学易用。在变更用户接口时，只需改写显示控制和数据检查程序，而不影响其他两层。检查的内容也只限于数据的形式和值的范围，不包括有关业务本身的处理逻辑。

功能层相当于应用的本体，它是将具体的业务处理逻辑地编入程序中。表示层和功能层之间的数据交往要尽可能简洁。

数据层就是DBMS，负责管理对数据库数据的读写。DBMS必须能迅速执行大量数据的更新和检索。现在的主流是关系数据库管理系统(RDBMS)。因此一般从功能层传送到数据层的要求大都使用SQL语言。

在三层或N层C/S结构中，中间件(Middleware)是最重要的部件。所谓中间件是一个用API定义的软件层,是具有强大通信能力和良好可扩展性的分布式软件管理框架。它的功能是在客户机和服务器或者服务器和服务器之间传送数据，实现客户机群和服务器群之间的通信。其工作流程是:在客户机里的应用程序需要驻留网络上某个服务器的数据或服务时，搜索此数据的C/S应用程序需访问中间件系统。该系统将查找数据源或服务，并在发送应用程序请求后重新打包响应,将其传送回应用程序。随着网络计算模式的发展，中间件日益成为软件领域的新的热点。中间件在整个分布式系统中起数据总线的作用，各种异构系统通过中间件有机地结合成一个整体。每个C/S环境，从最小的LAN环境到超级网络环境,都使用某种形式的中间件。无论客户机何时给服务器发送请求，也无论它何时应用存取数据库文件，都有某种形式的中间件传递C/S链路，用以消除通信协议、数据库查询语言、应用逻辑与 *** 作系统之间潜在的不兼容问题。

三层C/S结构的优势主要表现在以下几个方面：

1利用单一的访问点，可以在任何地方访问站点的数据库；

2对于各种信息源，不论是文本还是图形都采用相同的界面；

3所有的信息，不论其基于的平台，都可以用相同的界面访问；

4可跨平台 *** 作；

5减少整个系统的成本；

6维护升级十分方便；

7具有良好的开放性；

8系统的可扩充性良好；

9进行严密的安全管理；

0系统管理简单，可支持异种数据库，有很高的可用性。

很多国产数据库乘风破浪

我们正处在一个数据库技术大爆炸的时代。

这几年，NoSQL数据库、NewSQL数据库、时序数据库、图数据库、分布式数据库、超融合数据库等专业数据库技术发展势头很猛，国产数据库的表现也相当亮眼。

过去十年，是互联网发展的黄金十年。与此对应的是业务系统访问并发呈指数级上升，海量数据计算和分析需求越来越普遍，传统单机系统在业务支撑、成本、开放性等方面均面临巨大挑战，数据库垂直扩展模式难以维护等困境。

眼看着数据库性能瓶颈快要扼住发展的喉咙，摆在这些长久依赖Oracle、IBM等传统数据库的巨头们面前的，只有两条路：要么开启无限加量的PLUS模式，即更换更多更强的服务器、硬盘、内存、CPU等，要么自研能满足业务发展需求的数据库。

开拓者们的眼光一开始就聚焦在更长远的未来，他们发现即便是系统变成真正的“傻大粗”，也只是解了燃眉之急，不能从源头解决问题。

再看一眼像Oracle、IBM等传统数据库高昂的拓容价格，像阿里这样的富一代也吃不消哇！

那么，自研数据库，走起！

2010年后，云计算和开源社区兴起，国产数据库开始了弯道超车。

2019年被认为是国产数据库的元年。

这一年，众多国产数据库产品闯入了我们的视线，热度不断攀升；这一年，OceanBase登顶TPCC，并于一年后再次刷新自己的记录。

从刀耕火种到摘下Oracle在数据库领域的皇冠，国产数据库经历的是一段不被理解和不被看好的岁月。

在国外数据库先驱长期占据市场优势的情况下，国产数据库要想杀出重围，一是要付出多倍努力，二是要拿出更强的产品才能在客户面前更有底气。

当然，国产数据库发展至今，已然是百花齐放。未来，国产数据库的发展趋势相对也比较明显，即往云原生和分布式发展。

金融级分布式数据库应运而生

数字时代，数据成为各家必争之地。

在金融应用场景下，国内数据库市场于近几年开始发生变化。

随着应用层和业务层的压力加大，金融机构对分布式技术架构转型的需求应运而生。

作为软件系统的三大底层技术（ *** 作系统、中间件、数据库）之一，数据库成为系统往分布式架构转型的枢纽。

不过，在早年国外传统数据库厂商盘根错节的“蚕食”下，这个核心变得又硬又难啃！

面对如今市场的需求变化，传统数据库系统呈现出一个通病：又笨重又贵。

再是，随着诸如2013年“棱镜门”事件的爆发，各界越来越重视数据安全和技术自主可控。

此外，金融机构对快速、灵活、可伸缩性、创新、敏捷等开发能力需求大大提升，出于对长期IT建设的成本考虑，自主可控更是成为他们出于自身长远发展考量的刚需。

数字化时代，金融机构的整体架构正处于往分布式、云原生、微服务等方向发展的关键时刻，数据库的选型便显得至关重要。

根据中国人民银行发布的《金融 科技 （FinTech）发展规划（2019-2021年）》，我国将有计划、分步骤地稳妥推动分布式数据库产品先行先试，形成可借鉴、能推广的典型案例和解决方案，为分布式数据库在金融领域的全面应用探明路径，确保分布式数据库在金融领域稳妥应用。

目前已有不少业界实践证明了分布式数据库应用于金融场景的可靠性。同时，金融级分布式数据库云化已经在路上。

IBM的DB2。

关系数据库领域的开拓者和领航人

Oracle

大型的数据库系统。

Informix

目的是为Unix等开放 *** 作系统提供专业的关系型数据库产品。

Sybase

Sybase首先提出Client/Server数据库体系结构的思想，并率先在SybaseSQLServer中实现。

SQLServer

最初由微软和IBM合作开发完成OS/2。后微软同Sybase签订了合作协议，使用Sybase的技术开发基于OS/2平台的关系型数据库——SQLServer。

PostgreSQL

目前PostgreSQL是唯一支持事务、子查询、多版本并行控制系统、数据完整性检查等特性的唯一的一种自由软件的数据库管理系统。

mySQL

目前MySQL被广泛地应用在Internet上的中小型网站中。（开放源码、体积小、速度快、总体拥有成本低）

Aess数据库

界面友好、易学易用、开发简单、接口灵活。

Aess主要适用于中小型应用系统，或作为客户机/服务器系统中的客户端数据库。

数据库应用系统是在数据库管理系统(DBMS)支持下建立的计算机应用系统，简称DBAS。 数据库应用系统由数据库系统、应用系统和用户组成，包括数据库、数据库管理系统、数据库管理员、硬件平台、软件平台、应用软件和应用接口。数据库应用系统的七个部分在一定的逻辑层次结构中形成一个有机整体，它们的结构关系是:应用系统、应用开发工具软件、数据库管理系统、 *** 作系统和硬件。比如基于数据库的财务管理系统、人事管理系统、图书管理系统等等。无论是面向内部业务和管理的管理信息系统，还是面向外部服务的开放式信息系统，都是基于数据库的计算机应用系统。

数据库系统一般由有关的硬件、软件、数据库和人员四个部分组合而形成的，为用户提供信息服务的系统。

硬件：是数据库系统的物理支持，包括 CPU 、内存、外存及输入 / 输出设备。由于数据库系统承担着数据管理的任务，它要在 *** 作系统的支持下工作，而且本身包含着数据库管理例行程序、应用程序等，因此要有足够大的内存开销。同时，由于用户的数据、系统软件和应用软件都要保存在外存上，所以对外存容量的要求也很高。

软件：软件系统包括系统软件和应用软件两类。系统软件主要包括数据库管理系统软件、开发应用系统的高级语言及其编译系统、应用系统开发的工具软件等。它们为开发应用系统提供了良好的环境，其中数据库管理系统是连接数据库和用户之间的纽带，是软件系统的核心。应用软件是指在数据库管理系统的基础上由用户根据自己的实际需要自行开发的应用程序。

数据库：是指长期存储在计算机内的，有组织，可共享的数据的集合。数据库中的数据按一定的数学模型组织、描述和存储，具有较小的冗余，较高的数据独立性和易扩展性，并可为各种用户共享。

人员：数据库系统的人员是指管理、开发和使用数据库系统的全部人员，主要包括数据库管理员、系统分析员、应用程序员和用户。不同的人员涉及不同的数据抽象级别，数据库管理员负责管理和控制数据库系统；系统分析员负责应用系统的需求分析和规范说明，确定系统的软硬件配置、系统的功能及数据库概念设计；应用程序员负责设计应用系统的程序模块，根基数据库的外模式来编写应用程序；最总用户通过应用系统提供的用户接口界面使用数据库。常用的接口方式有菜单驱动、图形显示、表格 *** 作等，这些接口为用户提供了简明直观的数据表示和方便快捷的 *** 作方法。

第一章编程的时间和空间11编程的本质3编程的本质是思考4创造世界的乐趣4快速提高的性能改变了社会5以不变应万变8摩尔定律的局限9社会变化与编程1012未来预测13科学的未来预测14IT未来预测14极限未来预测16从价格看未来16从性能看未来17从容量看未来18从带宽看未来19小结20第二章编程语言的过去、现在和未来21编程语言的世界23被历史埋没的先驱25编程语言的历史26编程语言的进化方向30未来的编程语言3220年后的编程语言34学生们的想象3422DSL（特定领域语言）36外部DSL37内部DSL38DSL的优势39DSL的定义39适合内部DSL的语言40外部DSL实例42DSL设计的构成要素43Sinatra46小结4723元编程48Meta,Reflection48类对象51类的 *** 作52Lisp53数据和程序54Lisp程序56宏56宏的功与过57元编程的可能性与危险性59小结6024内存管理61看似无限的内存61GC的三种基本方式62术语定义62标记清除方式63复制收集方式64引用计数方式65引用计数方式的缺点65进一步改良的应用方式66分代回收66对来自老生代的引用进行记录67增量回收68并行回收69GC大统一理论6925异常处理71“一定没问题的”71用特殊返回值表示错误72容易忽略错误处理72Ruby中的异常处理73产生异常74更高级的异常处理75Ruby中的后处理保证76其他语言中的异常处理77Java的检查型异常77Icon的异常和真假值78Eiffel的DesignbyContract80异常与错误值80小结8126闭包82函数对象82高阶函数83用函数参数提高通用性84函数指针的局限85作用域：变量可见范围87生存周期：变量的存在范围88闭包与面向对象89Ruby的函数对象89Ruby与JavaScript的区别90Lisp-1与Lisp-291第三章编程语言的新潮流31语言的设计97客户端与服务器端97向服务器端华丽转身98在服务器端获得成功的四大理由99客户端的JavaScript100性能显著提升101服务器端的Ruby102RubyonRails带来的飞跃102服务器端的Go103静态与动态104动态运行模式105何谓类型105静态类型的优点106动态类型的优点106有鸭子样的就是鸭子107StructuralSubtyping108小结10832Go109New（新的）109（实验性的）109Concurrent（并发的）110Garbage-collected（带垃圾回收的）110Systems（系统）111Go的创造者们111HelloWorld112Go的控制结构113类型声明116无继承式面向对象118多值与多重赋值120并发编程122小结12433Dart126为什么要推出Dart126Dart的设计目标129代码示例130Dart的特征132基于类的对象系统132非强制性静态类型133Dart的未来13434135最普及的语言135被误解最多的语言135显著高速化的语言136对JavaScript的不满138138安装方法139声明和作用域139分号和代码块141省略记法142字符串143数组和循环143类145小结14635Lua148示例程序149数据类型149函数150表150元表151方法调用的实现153基于原型编程155和Ruby的比较（语言篇）157嵌入式语言Lua157和Ruby的比较（实现篇）158嵌入式Ruby159第四章云计算时代的编程41可扩展性163信息的尺度感163大量数据的查找164二分法查找165散列表167布隆过滤器169一台计算机的极限170DHT（分布式散列表）171Roma172MapRece173小结17442C10K问题175何为C10K问题175C10K问题所引发的“想当然”177使用epoll功能180使用libev框架181使用183小结18543HashFold186HashFold库的实现（Level1）187运用多核的必要性190目前的Ruby实现所存在的问题191通过进程来实现HashFold（Level2）191抖动193运用进程池的HashFold（Level3）194小结19744进程间通信198进程与线程198同一台计算机上的进程间通信199TCPIP协议201用C语言进行套接字编程202用Ruby进行套接字编程204Ruby的套接字功能205用Ruby实现网络服务器208小结20945Rack与Unicorn210Rack中间件211应用程序服务器的问题212Unicorn的架构215Unicorn的解决方案215性能219策略220小结221第五章支撑大数据的数据存储技术51键-值存储225Hash类225DBM类226数据库的ACID特性226CAP原理227CAP解决方案——BASE228不能舍弃可用性229大规模环境下的键-值存储230访问键-值存储230键-值存储的节点处理231存储器232写入和读取233节点追加233故障应对233终止处理235其他机制235性能与应用实例236小结23652NoSQL237RDB的极限237NoSQL数据库的解决方案238形形色色的NoSQL数据库239面向文档数据库240MongoDB的安装241启动数据库服务器243MongoDB的数据库结构244数据的插入和查询244用JavaScript进行查询245高级查询246数据的更新和删除249乐观并发控制25053用Ruby来 *** 作MongoDB251使用Ruby驱动251对数据库进行 *** 作253数据的插入253数据的查询253高级查询254find方法的选项256原子 *** 作257259ODMapper26054SQL数据库的反击264“云”的定义264SQL数据库的极限264存储引擎Spider265SQL数据库之父的反驳265SQL数据库VoltDB268VoltDB的架构269VoltDB中的编程270HelloVoltDB!271性能测试273小结27555memcached和它的伙伴们276用于高速访问的缓存276memcached277示例程序278对memcached的不满279memcached替代服务器280另一种键-值存储Redis282Redis的数据类型284Redis的命令与示例285小结289第六章多核时代的编程61摩尔定律293呈几何级数增长293摩尔定律的内涵294摩尔定律的结果295摩尔定律所带来的可能性296为了提高性能297摩尔定律的极限302超越极限303不再有免费的午餐30462UNIX管道305管道编程306多核时代的管道308xargs——另一种运用核心的方式309注意瓶颈311阿姆达尔定律311多核编译312ache313dist313编译性能测试314小结31563非阻塞I/O316何为非阻塞IO316使用read(2)的方法317边沿触发与电平触发319使用read(2)select的方法319使用readO_NONBLOCK标志321Ruby的非阻塞IO322使用aio_read的方法32364nodejs330减负330拖延331委派332非阻塞编程333nodejs框架333事件驱动编程334事件循环的利弊335nodejs编程335nodejs网络编程337nodejs回调风格339nodejs的优越性340与Rev34165ZeroMQ342多CPU的必要性342阿姆达尔定律343多CPU的运用方法343进程间通信345管道345SysVIPC346套接字347UNIX套接字349ZeroMQ349ZeroMQ的连接模型350ZeroMQ的安装352ZeroMQ示例程序352小结354版权声明356

我们重新回到时间的主线上来，1973年System R组成立，1974年SQL语言发表，这在某种程度上标志着关系数据库进入正轨了。但是关系数据库的发展，一直都不是一帆风顺的。

数据库圈里有四个人获得了图灵奖，之前我们讲过Codd未来会获奖。其他两个分别是System R小组成员的Jim Gray，因为事务处理贡献获奖，以及很多很多年以后，做和System R竞品Ingres的Michael Stonebraker。

但是在数据库的各种宣传里，很少提到第一位获得图灵奖的数据库达人。他叫Charles Bachman，于1971年获得图灵奖。

Charles Bachman获得图灵奖的原因并非因为关系数据库。熟知数据库 历史 的都知道，关系数据库之前还有两大主要模型：层次模型和网状模型。

层次模型是由IBM自己搞出来的，所以IBM遮遮掩掩的不肯开发关系数据库。而网状模型则是由Charles Bachman搞出来的。

Charles Bachman也参过军，1960年加入通用电气，并在1963年的时候搞出了Integrated Data Store（IDS）。这可能是最早的一个可以称为数据库的东西了。

Charles Bachman和很多学者出身的人不同，他基本上就是一个工业界里面混职业生涯的人。好在早年发论文不是一件难事情。如果数据库领域的论文有今天那样难发的话，估计Charles Bachman就一事无成了。

1971年他获得了图灵奖。可见当时IDS造成的影响是巨大的。那个时候Codd刚发表数据库的关系模型没多久。

1974年的时候美国计算机协会ACM曾经牵头让Charles Bachman这个已经功成名就的老牌数据库专家，和尚不是很有名的Codd同堂讨论关于数据库的未来的问题。

有关这个讨论能找到的史料异常的少，从有限的史料看，Charles Bachman没有挡住年轻的Codd的进攻，最终关系数据库在圈子里并未因为这个讨论而消亡。

我唯一能够找到的比较相关的材料是1974年SIGMOD里面Codd写的一篇论文：The Relational and Network Approaches: Comparison of the Application Programming Interfaces

同年Charles Bachman也在会议上发表了论文，讨论了数据库模型的问题。

无论如何，Codd一直要等到1981年的时候，Oracle，Ingres以及System R纷纷登场的时候，才因为关系数据库理论而获得图灵奖。这比Charles Bachman晚了整整10年。

Charles Bachman不但擅长做系统，也擅长制定标准。他一直试图努力的制定出数据库的国家标准。这个努力从1971年他获得图灵奖开始，一直持续到1984年网状数据库被关系数据库打的落花流水。

在4位图灵奖获得者里，Charles Bachman是一个很奇怪的角色。他的职业生涯兴起于196x年，在197x年达到巅峰，然后从198x年开始出现了断崖式的滑坡。

事实上，数据库的重要会议SIGMOD和VLDB早就被关系数据库的神教的徒子徒孙占据了，自始至终也没给他足够的尊重。

而且更可怜的是，关系数据库的徒子徒孙们都已经一个一个成为ACM fellow了，他却一直都不是。

2014年他终于当选为ACM的fellow了，这个时候他都已经得 帕金森综合征 很多年了。不知道这个时候给他fellow，他自己怎么想。三年以后他就去世了。

Charles Bachman在关系数据库的进攻下，很快从事业巅峰断崖式的进入了低谷。但是即便如此，他有一点还是不错的，他活了92岁，比Codd还要晚去世。

有时候活得久也是一种优势。

Bachman的经历，又一次验证了，关系数据库界对非关系数据库的东西，无论是网状数据库，还是E-R模型，都有点不够厚道。

数据库开发工程师需要学习的课程有：

1、计算机导论

内容提要：为新学生提供一个关于计算机科学与技术学科的入门介绍，使他们对该学科有一个整体的认识，并了解该专业的学生应具有的基本知识和技能以及在该领域工作应有的职业道德与应遵守的法律准则。

2、数字电路与数字逻辑

内容提要：介绍数字逻辑与数字系统的基本概念、分析方法和设计原理，包括开关理论基础、组合逻辑、时序逻辑、可编程逻辑器件、数字系统等。

3、计算机组成原理与汇编语言

内容提要：以冯诺依曼计算机模型为出发点，介绍计算机的组织结构和工作原理，剖析计算机的运算器、存储器、控制器和输入输出设备的结构、工作原理和相互关系；介绍80X86指令系统、汇编语言与汇编指令、汇编程序与汇编过程、简单汇编程序设计、汇编语言与高级语言的接口、宏汇编等。

4、计算机网络

内容提要：介绍数据通信的基本概念和计算机网络的基本原理，包括计算机网络的体系结构、数据通信的基本方法和协议、计算机网络的主要应用协议；同时介绍计算机网络系统的安全和管理知识，使学生对数据通信和计算机网络有一个全面理解。

5、计算机体系结构

内容提要：研究计算机系统结构的基本概念、基本原理、基本结构和基本分析方法，使同学在具有一定的软硬件知识基础上能综合认识计算机系统的软硬件功能分配与各种不同结构类型机器的特性和性能评价方法。为研究、开发、应用高级计算机系统打下基础。确立全面、系统的观点和学会定量分析问题的方法。

6、离散数学

内容提要：包括集合论、数理逻辑、图论、组合数学等内容，形式化的数学证明贯穿此课程。

7、高级程序设计语言

内容提要：分别以C、C#或JAVA为例，介绍程序设计和语言，程序的基本数据结构、类型定义、简单类型和结构化类型、程序的基本控制结构、结构化程序设计、面向对象的程序设计等。

8、算法分析与设计

内容提要：本课程延续数据结构课程的学习，从算法分析和设计的角度出发，除去传统的分类查找算法和一般的设计方法外，主要内容包括如下几个部分：算法研究的理论基础，递归分析技术，基本算法设计策略（几类经典算法学习），多项式运算与FFT，串匹配，概率分析算法。希望通过这一课程的学习，使学生能对现代的算法设计及分析的基本工具能有较全面的掌握。

9、数据结构

内容提要：介绍线性表及其链接存储结构与算法、数组与矩阵、堆栈与队列、广义表的存储结构与多元多项式表示、串与文本编辑、排序、树、图、文件结构。

10、数据库系统原理

内容提要：介绍数据库系统的基本概念、原理、方法及应用，主要包括数据库系统概论、数据库管理系统实现技术、数据库存储结构及其他类型的数据库系统。

11、编译技术

内容提要：介绍编译原理的理论和实践，包括编译程序设计、词法分析、语法分析、符号表、声明和存储管理、代码生成以及优化技术。

12、 *** 作系统

内容提要：介绍 *** 作系统的设计与实现，包括 *** 作系统各组成部分的概述、互斥性和同步性、处理器实现、调度算法、存储算法、设备管理和文件系统。

数据库开发工程师是指设计、开发、维护管理大型数据库的专业人才。

第一类是MySQL，以自由软件为主，以社团式开发为代表。版本选择40,侧重于在Linux平台（RedHat80）。MySQL数据库短小精悍，速度比较快，它是自由软件产品，现在美国国家航天局的数据库系统就是MySQL。在很多中小型的ICP有着广泛的应用。

第二类是SQLServer2000，中小型企业数据库，界面友好，可 *** 作性强，在数据库市场占有很大的份量，SQLServer2000是企业产品的代表，定位数据库中低端市场。

第三类是Oracle9i，中大型企业数据库，跨平台，在数据库中高市场占有很大的份量，Oracle9i介绍主要是Windows2000平台和Linux平台（RedHat80）。Oracle9i在金融、电信、银行有很多经典应用。

数据库开发需要学习数据结构与算法， *** 作系统程序，语言开发，数据库知识，基础知识，SQL语言数据流程，设置数据库系统的运行和管理。光写数据库开发还不行，还得要搭配一门开发语言，只有开发语言了，结合数据库开发才是一个合格的程序员。开发语言建议你学Java或者是PhP。

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