數(shù)據(jù)庫專題研究報(bào)告：Oracle數(shù)據(jù)庫分析

1、為什么研究 Oracle 數(shù)據(jù)庫？

數(shù)據(jù)庫作為計(jì)算機(jī)架構(gòu)的核心底層軟件，從 1970 年左右發(fā)展到現(xiàn)在，已經(jīng)有五十年左右的時(shí)間。那個(gè)時(shí)候，軟件還并沒有很正式的作為單獨(dú)的產(chǎn)品進(jìn)行銷售，更多的是與硬件和解決方案一起賣給客戶。數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品發(fā)展到現(xiàn)在，中間經(jīng)過各種計(jì)算載體和計(jì)算架構(gòu)的變化，但數(shù)據(jù)庫的核心重要位置依然沒有變化。同時(shí)，我們看到在這個(gè)過程中，數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域進(jìn)進(jìn)出出的廠商有很多，但 Oracle 的行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)地位也一直沒有發(fā)生變化。

如果我們讀過數(shù)據(jù)庫的發(fā)展歷史，我們也會(huì)好奇，是哪些因素造就了Oracle 的在數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域長達(dá) 40 多年的行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)地位，并不斷保持產(chǎn)品性能的領(lǐng)先？同時(shí)，隨著計(jì)算場(chǎng)景和計(jì)算架構(gòu)的變化，新的數(shù)據(jù)庫模型不斷涌現(xiàn)，對(duì)傳統(tǒng)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫帶來一定挑戰(zhàn)。未來 Oracle 的數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品又該如何應(yīng)對(duì)？

在目前自主可控的背景下，大家也比較關(guān)心國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫的發(fā)展和應(yīng)用情況。國內(nèi)數(shù)據(jù)庫的參與者主要包括南大通用、武漢達(dá)夢(mèng)、北京凱星辰、人大金倉、廣州巨杉等。與海外主流數(shù)據(jù)庫相比，目前國內(nèi)的數(shù)據(jù)庫處于什么競爭水平？通過研究 Oracle 的數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品，可以使我們對(duì)數(shù)據(jù)庫這個(gè)行業(yè)有一個(gè)初步的認(rèn)識(shí)，來進(jìn)一步分析在關(guān)鍵的 IT 底層環(huán)節(jié)，未來國內(nèi)自主可控的路徑和可能性。

從 Oracle 公司自身來看，Oracle 可以說是全球軟件巨頭，體量雖然沒有 Microsoft 那么大，但，（1）在數(shù)據(jù)庫和應(yīng)用軟件領(lǐng)域，Oracle 的確實(shí)有其難以撼動(dòng)的地位。（2）在 IT 布局的完備性方面，Oracle 應(yīng)該是繼 IBM 之后（在 IBM 發(fā)展中，其業(yè)務(wù)發(fā)生多次調(diào)整和分拆），在全球 IT巨頭中布局最為完整、最為完善的一家。我們這里所說的 IT 完備性主要是基于 IT 基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)鏈角度。

在 Oracle 的發(fā)展過程中，其業(yè)務(wù)種類越來越多樣化，既包括軟件、也包括硬件；軟件中既包括應(yīng)用軟件、也包括基礎(chǔ)軟件。如何更好的理解Oracle 的每個(gè)業(yè)務(wù)。從這篇文章開始，我們將把 Oracle 的主要業(yè)務(wù)，做一系列的講解。以便于我們對(duì)國內(nèi)相應(yīng)市場(chǎng)和相應(yīng)公司的產(chǎn)品做比較。

數(shù)據(jù)庫是 Oracle 創(chuàng)立之初的業(yè)務(wù)，也是 Oracle 其他業(yè)務(wù)發(fā)展的基礎(chǔ)。即使目前，數(shù)據(jù)庫業(yè)務(wù)收入在 Oracle 各業(yè)務(wù)中占比最大，也是 Oracle最賺錢的業(yè)務(wù)之一。從下面這個(gè)數(shù)據(jù)我們可以看出，數(shù)據(jù)庫業(yè)務(wù)收入占比在 35%-40%左右。可知，數(shù)據(jù)庫業(yè)務(wù)對(duì)于 Oracle 而言是非常重要的業(yè)務(wù)。

2、如何理解數(shù)據(jù)庫？

如何理解數(shù)據(jù)庫？從 IT 基礎(chǔ)架構(gòu)來看，數(shù)據(jù)庫是計(jì)算機(jī)底層架構(gòu)的核心基礎(chǔ)軟件。我們通常說計(jì)算機(jī)三大基礎(chǔ)軟件：操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、中間件。如果沒有數(shù)據(jù)庫，計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)處理速度（讀寫的速度）可能就沒有這么迅速。對(duì)于非 IT 專業(yè)的人，經(jīng)常會(huì)問，數(shù)據(jù)庫有什么用？

數(shù)據(jù)庫，從字面來理解就是保存數(shù)據(jù)的倉庫。按照正式語言來定義，數(shù)據(jù)庫是按照一定的結(jié)構(gòu)，來組織、存儲(chǔ)和管理數(shù)據(jù)的倉庫。在計(jì)算機(jī)中，它一般是由一個(gè)或者一組文件構(gòu)成。在以上的描述中，我們需要關(guān)注幾個(gè)關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)、組織、存儲(chǔ)、管理。

為什么需要數(shù)據(jù)庫？從本質(zhì)來看，計(jì)算機(jī)解決的是數(shù)據(jù)計(jì)算和數(shù)據(jù)處理問題。數(shù)據(jù)庫是計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中的一種專門管理數(shù)據(jù)資源的系統(tǒng)。數(shù)據(jù)有多種形式，包括文字、數(shù)碼、符號(hào)、圖形、圖像以及聲音等。數(shù)據(jù)是所有計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所要處理的對(duì)象。

在計(jì)算機(jī)發(fā)展的過程中，人們也一直在想如何解決計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和管理問題。在早期，一種解決方法是制作文件，即將處理過程編成程序文件，將所涉及的數(shù)據(jù)按程序要求組織成數(shù)據(jù)文件，用程序文件來調(diào)用。數(shù)據(jù)文件與程序文件保持著一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

但在計(jì)算機(jī)應(yīng)用快速發(fā)展的背景下，這種文件式方法表現(xiàn)出一定的不足。比如，在這種模式中，數(shù)據(jù)通用性較差，不便于移植，在不同文件中存儲(chǔ)大量重復(fù)信息、浪費(fèi)存儲(chǔ)空間、更新不便等。

如果引入文件管理系統(tǒng)，文件管理系統(tǒng)作為應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)文件的接口，這些應(yīng)用程序只需要與文件管理系統(tǒng)交互就可以帶來一些靈活性。不過這種方式還是解決不了“數(shù)據(jù)冗余、處理效率低”的問題，特別是在較大規(guī)模的系統(tǒng)中更加明顯。

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)便能解決上述問題。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)不從具體的應(yīng)用程序出發(fā)，而是立足于數(shù)據(jù)本身的管理，它將所有數(shù)據(jù)保存在數(shù)據(jù)庫中，進(jìn)行科學(xué)的組織，并借助于數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，以它為中介，與各種應(yīng)用程序或應(yīng)用系統(tǒng)接口，使之能方便地使用數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。

Oracle 數(shù)據(jù)庫服務(wù)器大致分為兩個(gè)主要部分：

1）Oracle instance （數(shù)據(jù)庫實(shí)例，上半部分）

2）Database（數(shù)據(jù)庫，下半部分）。

Oracle 服務(wù)器=實(shí)例+數(shù)據(jù)庫。

實(shí)例=SGA（實(shí)例內(nèi)存）+后臺(tái)進(jìn)程

內(nèi)存=SGA+PGA

SGA=Database Buffer Cache (數(shù)據(jù)庫高速緩存區(qū)緩存）+Share Pool （共享池）+Redo Log Buffer（日志緩存區(qū)）

用戶不能直接連接到數(shù)據(jù)庫，而是用戶先發(fā)出一個(gè)用戶進(jìn)程， 用戶進(jìn)程和 Oracle 服務(wù)器發(fā)出的服務(wù)器進(jìn)程交互，然后服務(wù)器進(jìn)程再和實(shí)例交互，最后實(shí)例和底層數(shù)據(jù)庫交互，從而實(shí)現(xiàn)用戶和數(shù)據(jù)庫的交互。具體過程看下圖：

我們以 Oracle 數(shù)據(jù)庫為例，來介紹下數(shù)據(jù)庫的體系結(jié)構(gòu)，這樣更有利于我們對(duì)數(shù)據(jù)庫的理解。

從存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)上，oracle 數(shù)據(jù)庫可以分為物理存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和邏輯存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。

物理存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)：主要由數(shù)據(jù)文件，控制文件，重做日志文件 3 種類型的文件組成。

1）數(shù)據(jù)文件：存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的文件。數(shù)據(jù)庫中的所有數(shù)據(jù)最終都保存在數(shù)據(jù)文件中。但一個(gè)數(shù)據(jù)文件只對(duì)應(yīng)一個(gè)數(shù)據(jù)庫，而一個(gè)數(shù)據(jù)庫可以包含多個(gè)數(shù)據(jù)文件。

2）控制文件：是一個(gè)很小的二進(jìn)制文件，用于維護(hù)和描述數(shù)據(jù)庫的物理結(jié)構(gòu)。控制文件十分重要，存放著數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)文件和日志文件，一旦該文件受損，數(shù)據(jù)庫將無法正常工作。

3）重做日志文件：用于記錄數(shù)據(jù)庫中所有修改信息的文件，簡稱日志文件。該文件是進(jìn)行數(shù)據(jù)庫備份與恢復(fù)的重要手段，可以保證數(shù)據(jù)庫的安全，并且該文件不是唯一存在的，在一個(gè)日志文件組中，日志文件最多可以有五個(gè)。

除了上述文件，還有參數(shù)文件，備份文件，歸檔重做日志文件，警告、跟蹤日志文件。

邏輯存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)：主要包括表空間，段，區(qū)和數(shù)據(jù)塊，它們的關(guān)系為：數(shù)據(jù)庫=N*表空間=N*段=N*區(qū)=N*數(shù)據(jù)塊

1）表空間：Oracle 中最大的邏輯存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，與物理上的一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)文件相對(duì)應(yīng)，大小等于所有數(shù)據(jù)文件大小的總和。

2）段：一般是數(shù)據(jù)庫終端用戶將處理的最小存儲(chǔ)單位，段的數(shù)據(jù)空間是以數(shù)據(jù)區(qū)為單位的，根據(jù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的特征，可以分為 4 種類型（數(shù)據(jù)段，索引段，臨時(shí)段，回退段）。

3）區(qū)：磁盤空間分配的最小單位，有一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)塊組成。

4）數(shù)據(jù)塊：用來管理存儲(chǔ)空間的最基本單位，也是最小的邏輯存儲(chǔ)單位數(shù)據(jù)塊由塊頭部，表目錄，行目錄，空閑空間，行空間組成。

從實(shí)例結(jié)構(gòu)上，Oracle 可以分為進(jìn)程結(jié)構(gòu)和內(nèi)存結(jié)構(gòu)。

進(jìn)程結(jié)構(gòu)：主要包括：DBWn 進(jìn)程，LGWR 進(jìn)程，CKPT 進(jìn)程，SMON進(jìn)程，PMON 進(jìn)程，ARCn 進(jìn)程。

DBWn 進(jìn)程：（Database writer，數(shù)據(jù)庫寫入）進(jìn)程，用于管理數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，以便用戶總能找到空閑的緩沖區(qū)，通過延遲寫優(yōu)化磁盤 I/O 讀寫，將所有修改后的緩沖區(qū)數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)文件。

LGWR 進(jìn)程：（log writer，日志寫入）進(jìn)程，負(fù)責(zé)管理日志緩沖區(qū)的一個(gè)后臺(tái)程序，用于將緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)寫入磁盤的日志文件。

CKPT 進(jìn)程：（check point，檢查點(diǎn)或檢驗(yàn)點(diǎn)）進(jìn)程，一般在日志切換時(shí)自動(dòng)產(chǎn)生，用于縮短實(shí)例恢復(fù)所需時(shí)間。

SMON 進(jìn)程：(system monitor,系統(tǒng)監(jiān)控)用于數(shù)據(jù)庫實(shí)例出現(xiàn)故障或系統(tǒng)崩潰時(shí)，通過將聯(lián)機(jī)重做日志文件中的條目應(yīng)用于數(shù)據(jù)文件，執(zhí)行崩潰恢復(fù)，還用于系統(tǒng)重新啟動(dòng)期間清理所有表空間的臨時(shí)段。

PMON 進(jìn)程:（process monitor，進(jìn)程監(jiān)控）進(jìn)程，用于在用戶出現(xiàn)故障時(shí)執(zhí)行進(jìn)程恢復(fù)操作，負(fù)責(zé)清理內(nèi)存存儲(chǔ)區(qū)和釋放該進(jìn)程所使用的資源。

ARCO 進(jìn)程:（archive process，歸檔）進(jìn)程，用于將寫滿的日志文件復(fù)制到歸檔日志文件中，防止日志文件組中的日志信息由于日志文件組的循環(huán)使用而被覆蓋。只有當(dāng) oracle 數(shù)據(jù)庫運(yùn)行在歸檔模式下是才會(huì)產(chǎn)生ARCN 進(jìn)程。

RECO 進(jìn)程:（recovery，恢復(fù)）進(jìn)程，存在于分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，用于自動(dòng)解決在分布式數(shù)據(jù)庫中出現(xiàn)的事務(wù)故障。

內(nèi)存結(jié)構(gòu)：主要分為系統(tǒng)全局區(qū)（SGA），程序全局區(qū)（PGA）。內(nèi)存結(jié)構(gòu)是影響數(shù)據(jù)庫性能的主要因素之一。

系統(tǒng)全局區(qū)（system global area）是 Oracle 為系統(tǒng)分配的一組共享的內(nèi)存結(jié)構(gòu)，可以包含一個(gè)數(shù)據(jù)庫實(shí)例的數(shù)據(jù)或控制信息。在一個(gè)數(shù)據(jù)庫實(shí)例中，可以有多個(gè)用戶進(jìn)程，這些用戶進(jìn)程可以共享系統(tǒng)全局區(qū)的數(shù)據(jù)。該區(qū)域包括的分區(qū)：：

1）數(shù)據(jù)緩沖區(qū)：用于存儲(chǔ)從磁盤文件中讀取的數(shù)據(jù)，供所有用戶共享。

2）日志緩沖區(qū)：用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫的修改操作信息。

3）共享池：用于保存最近執(zhí)行的 SQL 語句，PL/SQL 程序的數(shù)據(jù)字典信息，它是對(duì) SQL 語句和 PL/SQL 程序進(jìn)行語法分析，編譯和執(zhí)行的內(nèi)存區(qū)域。

4）大型池：用于提供一個(gè)大的緩沖區(qū)功數(shù)據(jù)庫的備份與恢復(fù)數(shù)據(jù)使用，是 SGA 的可選區(qū)域。

5）JAVA 池：用于在數(shù)據(jù)庫中支持 JAVA 的執(zhí)行。

程序全局區(qū)（program global area）：是 oracle 系統(tǒng)分配給一個(gè)進(jìn)程的私有內(nèi)存區(qū)域。

3、數(shù)據(jù)庫的發(fā)展歷程

數(shù)據(jù)管理方式的演變。今天我們看到的數(shù)據(jù)庫是隨著數(shù)據(jù)管理方式的演變、成熟和完善之后的產(chǎn)品形態(tài)。數(shù)據(jù)庫其實(shí)就是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、管理、處理的載體。而這些數(shù)據(jù)的載體也隨著數(shù)據(jù)管理方式的不同而呈現(xiàn)出不同的產(chǎn)品形態(tài)。為了更好地理解數(shù)據(jù)庫在 IT 領(lǐng)域的角色和作用。我們可以了解下，在人類歷史上，數(shù)據(jù)管理方式的演變過程。

打卡機(jī)。在 19 世紀(jì)末，美國為了解決人口普查問題，利用打孔卡上的孔來表示數(shù)據(jù)，當(dāng)時(shí) Hollerith 發(fā)明了分揀機(jī)、制表機(jī)和記錄機(jī)，記錄完整的數(shù)據(jù)。

從打卡機(jī)到數(shù)據(jù)卷筒和數(shù)據(jù)鼓。從 1910 年到 1960 年代中期，打卡和制表機(jī)是企業(yè)辦公的前提條件。與此同時(shí)，IBM 在大規(guī)模定制企業(yè)的解決方案，來自 IBM 托馬斯·J·沃森領(lǐng)導(dǎo)其公司組織員工銷售其解決方案。IBM 從此發(fā)展壯大起來。

文件系統(tǒng)。文件系統(tǒng)被認(rèn)為是一個(gè)與文件柜極為相似的范例。記錄被視為離散的對(duì)象，可以放在文件夾（或目錄）中。這些文件夾本身可以放置在其他文件夾中，創(chuàng)建一個(gè)終止于包含所有記錄和子文件夾的單個(gè)目錄的層次結(jié)構(gòu)。但文件系統(tǒng)具有我們上面提到的一些缺陷：不利于大規(guī)模數(shù)據(jù)的查詢和管理。

數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。20 世紀(jì) 60 年代，隨著 IT 技術(shù)的發(fā)展，以及客戶需求的改變，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）出現(xiàn)。DBMS 或現(xiàn)代數(shù)據(jù)庫允許用戶編組大量的數(shù)據(jù)。在存儲(chǔ)介質(zhì)上組織記錄，以實(shí)現(xiàn)最佳訪問。

在數(shù)據(jù)庫發(fā)展歷史上，曾經(jīng)出現(xiàn)了多位大師級(jí)人物。在這里，我們重點(diǎn)提及四位。這四位分別因?yàn)槠湓跀?shù)據(jù)庫領(lǐng)域的貢獻(xiàn)，而獲得圖靈獎(jiǎng)。通過對(duì)這四位大師級(jí)人物的了解，我們會(huì)進(jìn)一步加深對(duì)數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品演進(jìn)和發(fā)展進(jìn)程的理解。

第一位：Charles W. Bachman(查爾斯 ? 巴赫曼)：1973 主持設(shè)計(jì)與開發(fā)了最早的網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) IDS。

巴赫曼 1924 年 12 月 11 日生于堪薩斯州的曼哈頓。1948 年在密歇根州立大學(xué)取得工程學(xué)士學(xué)位，1950 年在賓夕法尼亞大學(xué)取得碩士學(xué)位。20世紀(jì) 50 年代在 Dow 化工公司工作，1961—1970 年在通用電氣公司任程序設(shè)計(jì)部門經(jīng)理，1970—1981 年在 Honeywell 公司任總工程師，同時(shí)兼任 Cullinet 軟件公司的副總裁和產(chǎn)品經(jīng)理。1973 年獲得圖靈獎(jiǎng)。

巴赫曼在數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域的貢獻(xiàn)，主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：

第一，1964 年，巴赫曼開發(fā)了最早期的網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) IDS。當(dāng)時(shí)巴赫曼還在通用電氣公司。IDS 推出之后，成為了當(dāng)時(shí)最受歡迎的數(shù)據(jù)庫之一。

第二，推動(dòng)了數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)的制定。巴赫曼曾擔(dān)任美國國家標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會(huì)-標(biāo)準(zhǔn)規(guī)劃和規(guī)定委員會(huì)（ANSI-SPARC）的 DBMS 研究組副主席，并嘗試將數(shù)據(jù)庫管理語言標(biāo)準(zhǔn)化。1971 年 DBTG 小組提出了 DBTG 報(bào)告，描述了網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)參數(shù)接口和協(xié)議，以支持與數(shù)據(jù)無關(guān)的概念。DBTG首 次 確 定 了 數(shù) 據(jù) 庫 的 三 層 體 系 結(jié) 構(gòu) ， 明 確 了 數(shù) 據(jù) 庫 管 理 員

DBA(DataBase Administrator)的概念，規(guī)定了 DBA 的作用與地位。

第二位：Edgar F. Codd(埃德加 ? 科德) 1981 年提出關(guān)系型數(shù)據(jù)庫。科德被譽(yù)為“關(guān)系數(shù)據(jù)庫之父”，并因?yàn)樵跀?shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的理論和實(shí)踐方面的杰出貢獻(xiàn) 于 1981 年獲圖靈獎(jiǎng)。

1970 年，科德發(fā)表題為“大型共享數(shù)據(jù)庫的關(guān)系模型”的論文，文中首次提出了數(shù)據(jù)庫的關(guān)系模型。由于關(guān)系模型簡單明了、具有堅(jiān)實(shí) 的數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)，所以一經(jīng)推出就受到了學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的高度重視和廣泛響應(yīng)，并很快成為數(shù)據(jù)庫市場(chǎng)的主流。20 世紀(jì) 80 年代以來，計(jì)算機(jī)廠商推出的數(shù)據(jù)庫 管理系統(tǒng)幾乎都支持關(guān)系模型，數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域當(dāng)前的研究工作大都以關(guān)系模型為基礎(chǔ)。

1970 年以后，科德繼續(xù)致力于完善和發(fā)展關(guān)系理論。1972 年，他提出了關(guān)系代數(shù)和關(guān)系演算，為日后成為標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)化查詢語言 SQL 奠定了基礎(chǔ)。

第三位：James Gray(詹姆斯 ? 格雷) 1998 解決了數(shù)據(jù)的完整性、安全性、并行性，以及從故障恢復(fù)方面發(fā)揮了十分關(guān)鍵的作用，提出并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫事務(wù)處理。

格雷先后在貝爾實(shí)驗(yàn)室、IBM、Tandem、DEC 等公司工作。在 IBM 期間，格雷主持和參與了 IMS、System R、SQL、DB2 等項(xiàng)目的開發(fā)。格雷對(duì)數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域的貢獻(xiàn)主要表現(xiàn)在，數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)理論向產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化，這個(gè)過程中需要解決一系列技術(shù)問題。格雷于 1999 年 5 月 4 日在亞特蘭大舉行的 ACM 全國會(huì)議上接受圖靈獎(jiǎng)。

第四位：Michael Stonebraker (邁克爾.斯通布雷克) 2014 創(chuàng)造了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)一系列奠基性基本概念和實(shí)際技術(shù)。

Michael Stonebraker 在 1992 年提出對(duì)象關(guān)系數(shù)據(jù)庫模型，也是 SQL Server/Sysbase 的奠基人。1987 年左右，Sybase 聯(lián)合微軟共同開發(fā)SQL Server。Stonebraker 創(chuàng)立了多家數(shù)據(jù)庫公司，其中包括 Ingres、Illustra、Cohera、StreamBase Systems 和 Vertica 等，成功地商業(yè)化了他關(guān)于數(shù)據(jù)庫技術(shù)的開創(chuàng)性工作。2015 年，因“對(duì)現(xiàn)代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概念與實(shí)踐所做出的基礎(chǔ)性貢獻(xiàn)，Michael Stonebraker 獲得 2015 年圖靈獎(jiǎng)。

數(shù)據(jù)庫：關(guān)系型數(shù)據(jù)庫&非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫。在數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品的演進(jìn)中，其基于的數(shù)據(jù)模型也在發(fā)生變化。根據(jù)數(shù)據(jù)模型的不同，數(shù)據(jù)庫可以分為關(guān)系型數(shù)據(jù)庫和非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫。關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的底層數(shù)據(jù)模型是關(guān)系模型。非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫是一個(gè)大類，其又可以分為不同種類的數(shù)據(jù)庫。比如，面向高性能并發(fā)讀寫的 key-value 數(shù)據(jù)庫，面向海量數(shù)據(jù)訪問的面向文檔數(shù)據(jù)庫，面向可擴(kuò)展性的分布式數(shù)據(jù)庫等。

關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，是指以關(guān)系數(shù)學(xué)模型來表示的數(shù)據(jù)，關(guān)系數(shù)學(xué)模型中以二維表的形式來描述數(shù)據(jù)。關(guān)系型數(shù)據(jù)庫是存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)上的、可共享的、有組織的關(guān)系型數(shù)據(jù)的集合。

關(guān)系模型就是指二維表格模型,因而一個(gè)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫就是由二維表及其之間的聯(lián)系組成的一個(gè)數(shù)據(jù)組織。當(dāng)前主流的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫有 Oracle、DB2、PostgreSQL、Microsoft SQL Server、Microsoft Access、MySQL、浪潮 K-DB 等。

關(guān)系型數(shù)據(jù)庫必須具備 ACID 特性，ACID 分別是：Atomic 原子性，Consistency 一致性，Isolation 隔離性，Durability 持久性。

數(shù)據(jù)庫與 SQL 的關(guān)系？SQL 的全稱叫 Structured Query Language，中文名叫結(jié)構(gòu)化查詢語言。它是一種特殊目的的編程語言，用來支持?jǐn)?shù)據(jù)庫查詢、更新和管理。SQL 語言是 1974 年由 Boyce 和 Chamberlin 提出的一種介于關(guān)系代數(shù)與關(guān)系演算之間的結(jié)構(gòu)化查詢語言，是一個(gè)通用的、功能極強(qiáng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫語言。

非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫：指非關(guān)系型的、分布式的、且一般不保證遵循 ACID原則的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)。非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫以鍵值存儲(chǔ)，且結(jié)構(gòu)不固定。每一個(gè)元組可以有不一樣的字段，每個(gè)元組可以根據(jù)需要增加一些自己的鍵值對(duì)，不局限于固定的結(jié)構(gòu)，可以減少一些時(shí)間和空間的開銷。

非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，又被稱為 NoSQL，是 Not Only SQL 的簡寫，意思是說不僅僅是 SQL。下邊列出了非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的四大分類，分別是鍵值對(duì)存儲(chǔ)型、文檔存儲(chǔ)型、基于列的數(shù)據(jù)庫、圖形數(shù)據(jù)庫。

1）鍵值對(duì)存儲(chǔ)：Redis

2）文檔存儲(chǔ)：MongoDB

3）基于列的數(shù)據(jù)庫：Cassandra、HBase

4）圖形數(shù)據(jù)庫：Neo4j

事務(wù)型數(shù)據(jù)庫&分析型數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫根據(jù)數(shù)據(jù)處理方式的不同，可以分為事務(wù)型數(shù)據(jù)庫和分析型數(shù)據(jù)庫。兩者面向的目標(biāo)不一樣。目前大部分的數(shù)據(jù)庫是事務(wù)型數(shù)據(jù)庫。

數(shù)據(jù)處理大致可以分成兩大類：聯(lián)機(jī)事務(wù)處理 OLTP（on-line transaction processing）、聯(lián)機(jī)分析處理 OLAP（On-Line Analytical Processing）。OLTP 是傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的主要應(yīng)用，主要是基本的、日常的事務(wù)處理，例如銀行交易。OLAP 是數(shù)據(jù)倉庫系統(tǒng)的主要應(yīng)用，支持復(fù)雜的分析操作，側(cè)重決策支持，并且提供直觀易懂的查詢結(jié)果。

OLTP 是傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的主要應(yīng)用，主要是基本的、日常的事務(wù)處理，記錄即時(shí)的增、刪、改、查，比如在銀行存取一筆款，就是一個(gè)事務(wù)交易。

OLAP 即聯(lián)機(jī)分析處理，是數(shù)據(jù)倉庫的核心部心，支持復(fù)雜的分析操作，側(cè)重決策支持，并且提供直觀易懂的查詢結(jié)果。典型的應(yīng)用就是復(fù)雜的動(dòng)態(tài)報(bào)表系統(tǒng)。

OLTP 實(shí)時(shí)性要求高，OLTP 數(shù)據(jù)庫旨在使事務(wù)應(yīng)用程序僅寫入所需的數(shù)據(jù)，以便盡快處理單個(gè)事務(wù)。OLAP 的實(shí)時(shí)性要求不是很高，很多應(yīng)用頂多是每天更新一下數(shù)據(jù)。

我們可以這樣來理解：OLTP 是一個(gè)在線交易系統(tǒng)，OLAP 是一個(gè)在線檢索和分析系統(tǒng)。OLTP 和 OLAP 并非解決同一問題，不存在競爭關(guān)系，而是相互補(bǔ)充的過程。

4、Oracle 的數(shù)據(jù)庫

Oracle 的數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品。Oracle 的數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品是公司最起家的業(yè)務(wù)。Oracle 的數(shù)據(jù)庫業(yè)務(wù)發(fā)展歷程，與全球數(shù)據(jù)庫發(fā)展歷史交織在一起，也與 Oracle 整個(gè)公司的發(fā)展綁定在一起。

Oracle 的數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品包括兩種。第一個(gè)是 Oracle 自己的數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品，也就是 Oracle Database。第二個(gè)是 MySQL。關(guān)于 MySQL 與 Oracle的關(guān)系，也是從原來的競爭對(duì)手，通過 Sun 這家公司而成為 Oracle 自己的產(chǎn)品。

2008 年 Sun 以 10 億美元收購 MySQL，MySQL 總部位于瑞典，在當(dāng)時(shí)，IBM、SAP、Oracle 占據(jù)企業(yè)數(shù)據(jù)庫市場(chǎng) 80%以上的市場(chǎng)份額。與 IBM、SAP 和甲骨文所不同，MySQL 并不推出功能大而全的數(shù)據(jù)庫軟件，而是開發(fā)能適合中小型企業(yè)實(shí)際需求的‘小而精’產(chǎn)品，這也是開源數(shù)據(jù)庫軟件受到中小型企業(yè)用戶歡迎的原因之一，功能越簡化，便于使用和管理。

2009 年，Oracle 以 74 億美元收購 Sun。

Oracle 數(shù)據(jù)庫的發(fā)展歷程。

1）Oracle 數(shù)據(jù)發(fā)展的歷史，要從 1970 年 IBM 的一篇論文開始。1970年 6 月，IBM 的研究員埃德加·考特（Edgar Frank Codd） 在Communications of ACM 上發(fā)表了著名的《大型共享數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的關(guān)系模型》（A Relational Model ofData for Large Shared Data Banks）的論文。這篇論文可以說是數(shù)據(jù)庫發(fā)展歷史的轉(zhuǎn)折，因?yàn)樵谶@之前，數(shù)據(jù)庫基本是層狀和網(wǎng)狀的數(shù)據(jù)庫，還沒有關(guān)系型數(shù)據(jù)庫。

2）對(duì)于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，IBM 在 1973 年就啟動(dòng)了 System R 項(xiàng)目，來研究關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的可行性，但并沒有推出關(guān)系型數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品。因?yàn)楫?dāng)時(shí)IBM 還有一個(gè)款銷售不錯(cuò)的層次數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品 IMS。如果推出關(guān)系型數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品，勢(shì)必會(huì)對(duì)該產(chǎn)品帶來影響。

3）1977 年 6 月，Larry Ellison 與 Bob Miner 和 Ed Oates 在硅谷共同創(chuàng)辦了一家名為軟件開發(fā)實(shí)驗(yàn)室（Software Development Laboratories，SDL）的計(jì)算機(jī)公司（Oracle 的前身）。Oates 最先看到埃德加·考特的那篇著名的論文，并推薦 Ellison 和 Miner 閱讀。Ellison 和 Miner 預(yù)見到數(shù)據(jù)庫軟件的很大潛力，于是，SDL 開始策劃構(gòu)建可商用的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（RDBMS）。

4）Ellison 和 Miner 根據(jù)在上一家公司為 FBI 做過的一個(gè)項(xiàng)目，將它們的數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品取名為 Oracle，1979 年，SDL 更名為關(guān)系軟件有限公司（Relational Software，Inc.，RSI），1982 年，為了突出公司的核心產(chǎn)品，RSI 再次更名為 Oracle。

5）1978 年，埃里森的公司在 DEC 的小型機(jī) PDP-11 上開發(fā)出一個(gè)基于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的系統(tǒng)，項(xiàng)目代號(hào)為 Oracle1，但是這個(gè)軟件從來沒有面市。1979 年，又推出了 Oracle2，這是計(jì)算機(jī)軟件史上第一個(gè)由純軟件公司開發(fā)的商用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。很快，埃里森利用他過去為軍方開發(fā)項(xiàng)目的關(guān)系，將這個(gè)數(shù)據(jù)庫軟件賣給了美國空軍。

經(jīng)歷過以上幾個(gè)重要發(fā)展階段，Oracle 數(shù)據(jù)庫的下游需求逐步擴(kuò)大，即使在競爭對(duì)手產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)的情況下，Oracle 的數(shù)據(jù)庫依然是市場(chǎng)份額最大的產(chǎn)品。

隨著 IT 架構(gòu)、終端設(shè)備形態(tài)的不斷變化和遷移，Oracle 的數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品也在不斷更新迭代。從 Oracle 數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品服務(wù)的計(jì)算載體的形態(tài)來看，經(jīng)歷了小型機(jī)與大型機(jī)、客戶機(jī)/服務(wù)器（PC 與服務(wù)器）、互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)/瘦客戶端、數(shù)據(jù)庫云/大數(shù)據(jù)四個(gè)階段。目前 Oracle 的數(shù)據(jù)產(chǎn)品已經(jīng)更新到 18c。從以往 Oracle 更新的版本來看，我們可以將其劃分為幾個(gè)不同時(shí)代的產(chǎn)品。

階段一：Oracle 9i 之前，支持傳統(tǒng)的 C-S 架構(gòu)

Oracle 的數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品主要解決的是數(shù)據(jù)庫的高可靠性問題（注：衡量數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品的核心指標(biāo)在于五個(gè)方面：高可用性(High Availability)、高性能(High Performance)、高可管理(High Manageability)、高安全(High Security Ability)、高數(shù)據(jù)服務(wù)能力(High Data Service Ability)五個(gè)領(lǐng)域）。Oracle 數(shù)據(jù)庫核心優(yōu)勢(shì)在于高效、安全、穩(wěn)定等。

階段二：9i-12c，支持互聯(lián)網(wǎng)計(jì)算環(huán)境

從 Oracle 9i 開始，Oracle 引入新的技術(shù)：Oracle RAC，RAC 是指 real application clusters，譯為“實(shí)時(shí)應(yīng)用集群”。RAC 是 Oracle 新版數(shù)據(jù)庫中采用的一項(xiàng)新技術(shù)，是高可用性的一種，也是 Oracle 數(shù)據(jù)庫支持網(wǎng)格計(jì)算環(huán)境的核心技術(shù)。用來在集群環(huán)境下，實(shí)現(xiàn)多機(jī)共享數(shù)據(jù)庫，以保證應(yīng)用的高可用性。同時(shí)可以自動(dòng)實(shí)現(xiàn)并行處理及負(fù)載均衡，并能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫在故障時(shí)的容錯(cuò)和無斷點(diǎn)恢復(fù)。它是 Oracle 數(shù)據(jù)庫支持網(wǎng)絡(luò)計(jì)算環(huán)境的核心技術(shù)。

Oracle RAC 主要支持 Oracle9i、10g、11g，12C 版本，可以支持 24 x 7 有效的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)，在低成本服務(wù)器上構(gòu)建高可用性數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，并且自由部署應(yīng)用，無需修改代碼。

從 Oracle 12c 開始，Oracle 逐步開始推出 Options 產(chǎn)品線，推動(dòng)企業(yè)數(shù)據(jù)中心的整合、數(shù)據(jù)集中和網(wǎng)格計(jì)算的發(fā)展。這一段 Oracle 的數(shù)據(jù)庫進(jìn)一步強(qiáng)化了數(shù)據(jù)的高可靠性，同時(shí)重點(diǎn)發(fā)展的地方在數(shù)據(jù)庫的速度和應(yīng)對(duì)云計(jì)算對(duì)數(shù)據(jù)庫的需求。（1）Exadata 數(shù)據(jù)庫一體機(jī)和內(nèi)存選件（in-memory Option）的推出，用來提高性能、簡化架構(gòu)，提高數(shù)據(jù)庫的速度。（2）Oracle 12c 的多租戶和 DBaaS 則讓數(shù)據(jù)庫混合云成為可能，客戶可以在不同的云環(huán)境中進(jìn)行切換。

階段三：12c 之后，支持云計(jì)算環(huán)境，進(jìn)入自治時(shí)代

12c 引入了 CDB 與 PDB 的新特性，在 Oracle 12C 數(shù)據(jù)庫引入的多租用戶環(huán)境（Multitenant Environment）中，允許一個(gè)數(shù)據(jù)庫容器（CDB）承載多個(gè)可插拔數(shù)據(jù)庫（PDB）。CDB 全稱為 Container Database，中文翻譯為數(shù)據(jù)庫容器，PDB 全稱為 Pluggable Database，即可插拔數(shù)據(jù)庫。在 Oracle 12c 之前，實(shí)例與數(shù)據(jù)庫是一對(duì)一或多對(duì)一關(guān)系（RAC）：即一個(gè)實(shí)例只能與一個(gè)數(shù)據(jù)庫相關(guān)聯(lián)，數(shù)據(jù)庫可以被多個(gè)實(shí)例所加載。而實(shí)例與數(shù)據(jù)庫不可能是一對(duì)多的關(guān)系。當(dāng)進(jìn)入 Oracle 12c 后，實(shí)例與數(shù)據(jù)庫可以是一對(duì)多的關(guān)系。

2018 年，Oracle 推出數(shù)據(jù)庫最新版本 Oracle 18c。

Oracle 18c是 Oracle 最新一代數(shù)據(jù)庫，可以部署在本地或 Oracle云中，運(yùn)行在專用于 Oracle Exadata 和 Oracle 數(shù)據(jù)庫機(jī)等數(shù)據(jù)庫工作負(fù)載的通用硬件或工程系統(tǒng)上。它為各種規(guī)模的企業(yè)提供了訪問世界上最快，最具可擴(kuò)展性和可靠性的數(shù)據(jù)庫技術(shù)，以便在云，本地和混合云配置中安全，經(jīng)濟(jì)地部署事務(wù)和分析工作負(fù)載。

Oracle Database 18c是在以前Oracle Database 12c中引入的功能添加了新功能和增強(qiáng)功能，包括：

1）多租戶架構(gòu)可大幅節(jié)省成本和靈活性。

2）內(nèi)存列存儲(chǔ)，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)分析的性能提升。

3）本機(jī)數(shù)據(jù)庫分片，可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模 Web 應(yīng)用程序的高可用性。

4）增強(qiáng)數(shù)據(jù)庫性能，可用性，安全性，分析和應(yīng)用程序開發(fā)的更多關(guān)鍵功能。

Oracle 數(shù)據(jù)庫最新產(chǎn)品：Oracle Database 18c

Oracle 最新一代的數(shù)據(jù)庫 Oracle Database 18c 是在 Oracle Database 12c 基礎(chǔ)上開發(fā)的新版本。其獨(dú)特的多租戶架構(gòu)，雙格式內(nèi)存列存儲(chǔ)和本機(jī)分片使客戶能夠在內(nèi)部和云中部署其數(shù)據(jù)庫。

Oracle Database 18c 提供了一個(gè)高性能、高可靠和高安全的平臺(tái)，可以在云，本地或混合云進(jìn)行部署。它提供了在本地和云中運(yùn)行的相同熟悉的數(shù)據(jù)庫軟件，使客戶能夠使用其內(nèi)部開發(fā)的 Oracle 應(yīng)用程序和 ISV應(yīng)用程序，并在 Oracle 云上運(yùn)行它們，而不會(huì)導(dǎo)致任何應(yīng)用程序更改。

Oracle Multitenant 是面向下一代數(shù)據(jù)庫云的架構(gòu)。它提供了隔離、敏捷性和規(guī)模經(jīng)濟(jì)。在這個(gè)架構(gòu)中，一個(gè)多租戶容器數(shù)據(jù)庫可容納多個(gè)可插拔數(shù)據(jù)庫。現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫可以直接采用，無需更改應(yīng)用。Oracle Multitenant 是對(duì) Oracle Real Application Clusters 和 Oracle Active Data Guard 等選件的全面補(bǔ)充。

內(nèi)存優(yōu)化，支持實(shí)時(shí)分析。Oracle Database In-Memory 優(yōu)化了分析和混合負(fù)載 OLTP，不僅提供出色的事務(wù)處理性能，還支持實(shí)時(shí)分析、商務(wù)智能和報(bào)告。

Oracle Database In-Memory 提供了一個(gè)獨(dú)特的雙格式架構(gòu)，可以同時(shí)使用傳統(tǒng)的行格式和新的內(nèi)存中列格式在內(nèi)存中表示表。Oracle SQL 優(yōu)化器自動(dòng)將分析查詢路由到列格式，將 OLTP 查詢路由到行格式，從而透明地提供兩全其美的性能優(yōu)勢(shì)。Oracle Database 自動(dòng)維護(hù)行格式和列格式間的完全事務(wù)一致性，就像它現(xiàn)在維護(hù)表和索引間的一致性一樣。

自治數(shù)據(jù)庫云

2017 年 10 月，Oracle 推出自治數(shù)據(jù)庫云，這是一系列針對(duì)特定數(shù)據(jù)倉庫，OLTP 和 NoSQL 工作負(fù)載量身定制的數(shù)據(jù)庫服務(wù)。通過利用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)的現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫功能，自治數(shù)據(jù)庫云可以提供手動(dòng)管理的數(shù)據(jù)庫難以提供的性能和可靠性。自治數(shù)據(jù)庫云專門設(shè)計(jì)用于通過以下方式自動(dòng)執(zhí)行日常管理任務(wù)并消除人為錯(cuò)誤，從而以更低的成本為客戶提供更高水平的服務(wù)：

Self-Driving：用戶只需定義工作負(fù)載和策略，數(shù)據(jù)庫自動(dòng)化就可以實(shí)現(xiàn)。

Self-Securing：防止外部攻擊和內(nèi)部用戶。

Self-Repairing：自動(dòng)保護(hù)所有停機(jī)時(shí)間。

在連續(xù)的數(shù)據(jù)庫版本中，Oracle 引入了創(chuàng)新的自動(dòng)化功能，幫助管理員為最終用戶提供卓越的服務(wù)。這些創(chuàng)新包括：

1）基于成本的優(yōu)化。自動(dòng) SQL 查詢優(yōu)化，自動(dòng)統(tǒng)計(jì)信息收集，自動(dòng)查詢重寫自動(dòng) SQL 計(jì)劃管理和自動(dòng) SQL 調(diào)優(yōu)。

2）性能調(diào)整和診斷。自動(dòng)內(nèi)存和資源管理，自動(dòng)索引和物化視圖顧問程序，自動(dòng)數(shù)據(jù)庫診斷監(jiān)視器，自動(dòng)數(shù)據(jù)庫工作負(fù)載捕獲和重放以及自動(dòng)工作負(fù)載存儲(chǔ)庫。

3）數(shù)據(jù)優(yōu)化。自動(dòng)撤消管理，自動(dòng)段空間管理，自動(dòng)存儲(chǔ)管理，自動(dòng)數(shù)據(jù)優(yōu)化和自動(dòng)列式緩存。

4）云規(guī)模運(yùn)營。 Cluster Health Advisor 中的自動(dòng)備用管理（代理），診斷框架，多租戶架構(gòu)，自動(dòng)數(shù)據(jù)庫克隆刷新和機(jī)器學(xué)習(xí)。

Oracle 最高可用性架構(gòu)。Oracle 最高可用性架構(gòu) (MAA) 是 Oracle 的最佳實(shí)踐方案，它基于成熟的 Oracle 高可用性技術(shù)、專家建議和客戶體驗(yàn)。MAA 的目的是以最低的成本和復(fù)雜性實(shí)現(xiàn)最佳的高可用性架構(gòu)。

主流數(shù)據(jù)庫簡介

Oraccle：適用于大型企業(yè)/中高端客戶。是目前市場(chǎng)最為成熟，使用也最為廣泛的數(shù)據(jù)庫，其在兼容性、可移植性、可聯(lián)結(jié)性、開放性等方面表出現(xiàn)較強(qiáng)的有點(diǎn)。Oracle 采用標(biāo)準(zhǔn) SQL，，并經(jīng)過美國國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)所（NIST）測(cè)試。與 IBMSQL/DS，DB2，INGRES，IDMS/R 等兼容。Oracle 的產(chǎn)品可運(yùn)行于很寬范圍的硬件與操作系統(tǒng)平臺(tái)上。可以安裝在70 種以上不同的大、中、小型機(jī)上；可在 VMS、DOS、UNIX、WINDOWS等多種操作系統(tǒng)下工作。能與多種通訊網(wǎng)絡(luò)相連，支持各種協(xié)議（TCP/IP、DECnet、LU6.2 等）。Oracle 提供了多種開發(fā)工具，能極大的方便用戶進(jìn)行進(jìn)一步的開發(fā)。

其缺點(diǎn)在于 Oracle 比較昂貴，一般中小企業(yè)可能不一定能夠承受。

SQL Server：適用于中型企業(yè)。SQLServer 是微軟公司開發(fā)的大型關(guān)系型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。SQLServer 的功能比較全面，效率高，可以作為中型企業(yè)或單位的數(shù)據(jù)庫平臺(tái)。SQLServer 可以與 Windows 操作系統(tǒng)緊密集成，不論是應(yīng)用程序開發(fā)速度還是系統(tǒng)事務(wù)處理運(yùn)行速度，都能得到較大的提升。對(duì)于在 Windows 平臺(tái)上開發(fā)的各種企業(yè)級(jí)信息管理系統(tǒng)來說，不論是 C/S(客戶機(jī)/服務(wù)器)架構(gòu)還是 B/S(瀏覽器/服務(wù)器)架構(gòu)，SQLServer 都是一個(gè)很好的選擇。由于其易操作性及友好的界面,贏得了廣大用戶的青睞,尤其是 SQLServer 與其它數(shù)據(jù)庫,如 Access、FoxPro、Excel 等有良好的 ODBC 接口，可以把上述數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)成 SQLServer 的數(shù)據(jù)庫，因此使用 SQLServer 的客戶也在增加。

SQLServer 的缺點(diǎn)是只能在 Windows、Linux 系統(tǒng)下運(yùn)行。

MySQL：適用于小型網(wǎng)站。MySQL 是瑞典 MySQLAB 公司開發(fā)的小型關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。2008 年 1 月被 Sun 公司收購。目前 MySQL被廣泛地應(yīng)用在 Internet 上的中小型網(wǎng)站中。由于其體積小、速度快、總體擁有成本低，尤其是開放源碼這一特點(diǎn)，許多中小型網(wǎng)站為了降低網(wǎng)站總體擁有成本而選擇了 MySQL 作為網(wǎng)站數(shù)據(jù)庫。

DB2：作為關(guān)系數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域的開拓者和領(lǐng)航人，IBM 在 1977 年完成了System R 系統(tǒng)的原型，1980 年開始提供集成的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器——System/38，隨后是 SQL/DSforVSE 和 VM，其初始版本與 SystemR 研究原型密切相關(guān)。DB2 forMVSV1 在 1983 年推出。該版本的目標(biāo)是提供這一新方案所承諾的簡單性，數(shù)據(jù)不相關(guān)性和用戶生產(chǎn)率。1988 年DB2 for MVS 提供了強(qiáng)大的在線事務(wù)處理（OLTP）支持，1989 年和1993 年分別以遠(yuǎn)程工作單元和分布式工作單元實(shí)現(xiàn)了分布式數(shù)據(jù)庫支持。最近推出的 DB2 Universal Database 6.1 則是通用數(shù)據(jù)庫的典范，是第一個(gè)具備網(wǎng)上功能的多媒 體關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，支持包括 Linux在內(nèi)的一系列平臺(tái)。

PostgreSQL。PostgreSQL 是一種特性非常齊全的自由軟件的對(duì)象——關(guān)系性數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（ORDBMS），它的很多特性是當(dāng)今許多商業(yè)數(shù)據(jù)庫的前身。PostgreSQL 最早開始于 BSD 的 Ingres 項(xiàng)目。

PostgreSQL 的特性覆蓋了 SQL-2/SQL-92 和 SQL-3。首先，它包括了可以說是目前世界上最豐富的數(shù)據(jù)類型的支持；其次，目前 PostgreSQL 是唯一支持事務(wù)、子查詢、多版本并行控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)完整性檢查等特性的唯一的一種自由軟件的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。

5、Oracle 數(shù)據(jù)庫面臨的競爭

如何理解 Oracle 數(shù)據(jù)庫面臨的競爭？

在數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域，商業(yè)數(shù)據(jù)庫一直面臨著來自于開源數(shù)據(jù)庫的競爭，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫（SQL）也面臨著來自于非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫（NoSQL）的競爭。數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域的競爭格局，雖然 Oracle、MySQL、SQL Server 一直牢牢穩(wěn)居行業(yè)前三，但市場(chǎng)格局也在不斷發(fā)生一些變化。

特別是，最近幾年，在新的計(jì)算環(huán)境下，Oracle 的數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品面臨的外部挑戰(zhàn)和外部競爭也越來越大。我們也經(jīng)常看到，亞馬遜、阿里、Salesforce 等云計(jì)算廠商也都在基于開源數(shù)據(jù)庫，研發(fā)自主的數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品。那么這些背后的原因是什么？

我們認(rèn)為，理解上述這個(gè)問題，根源在于理解計(jì)算環(huán)境的變化，以及關(guān)系型數(shù)據(jù)庫其存在的計(jì)算場(chǎng)景限制。

關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，是上世紀(jì) 60 年代左右的 IT 技術(shù)，到目前已經(jīng)有半個(gè)多世紀(jì)的應(yīng)用。即使目前我們看到互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展、大數(shù)據(jù)的應(yīng)用已經(jīng)云計(jì)算機(jī)的普及，涌現(xiàn)出越來越多的新型數(shù)據(jù)庫，然而關(guān)系型數(shù)據(jù)庫仍然占據(jù)主導(dǎo)地位。最主要的原因之一就是關(guān)系型數(shù)據(jù)庫采用了 SQL 標(biāo)準(zhǔn)，這種高級(jí)的非過程化編程接口語言，將計(jì)算機(jī)科學(xué)和易于人類理解認(rèn)知的數(shù)據(jù)管理方式完美的銜接在了一起，目前還難以超越。

根據(jù)我們前面介紹，SQL 語言是一種介于關(guān)系代數(shù)與關(guān)系演算之間的結(jié)構(gòu)化查詢語言，其本質(zhì)是用一種類似于自然語言的關(guān)鍵字和語法來定義和操作數(shù)據(jù)，進(jìn)行可編程的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、查詢以及管理。這種抽象編程接口，將具體的數(shù)據(jù)問題與數(shù)據(jù)的存放、查詢實(shí)現(xiàn)的細(xì)節(jié)解耦開來，使得商業(yè)業(yè)務(wù)邏輯以及信息管理的計(jì)算模式能夠被大量復(fù)制和應(yīng)用，節(jié)省了大量的編程壓力，推動(dòng)商業(yè)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的快速發(fā)展。

2010年左右，隨著計(jì)算的架構(gòu)逐步從傳統(tǒng)的CS架構(gòu)向云計(jì)算架構(gòu)遷移，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫逐步暴露出一些不能滿足云計(jì)算模式下的需求。在傳統(tǒng) IT架構(gòu)下，計(jì)算力（例如用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫來處理結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)等）是服務(wù)于系統(tǒng)硬件隔離環(huán)境下的多用戶使用場(chǎng)景。而云計(jì)算時(shí)代是多客戶租用環(huán)境，各種計(jì)算負(fù)載場(chǎng)景更加復(fù)雜。因此，我們面臨的一個(gè)問題是，在計(jì)算負(fù)載變遷的環(huán)境下，如何解決傳統(tǒng)計(jì)算架構(gòu)的技術(shù)產(chǎn)物與云計(jì)算時(shí)代應(yīng)用環(huán)境的適配問題。也就是說如何將傳統(tǒng)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫應(yīng)用在云計(jì)算環(huán)境下。

在云環(huán)境下，隨著用戶的增多，以及用戶業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)的增長，備份、性能、遷移、升級(jí)、只讀實(shí)例、磁盤容量、日志 延遲等相關(guān)問題漸漸顯現(xiàn)出來。這些都與關(guān)系型數(shù)據(jù)天生的缺陷有關(guān)：1、為了維護(hù)一致性所付出的代價(jià)就是其讀寫性能比較差；2、固定的表結(jié)構(gòu)；3、不能很好滿足高并發(fā)讀寫需求；4、不能很好滿足海量數(shù)據(jù)的高效率讀寫需求。

基于此，亞馬遜、阿里等云計(jì)算廠商紛紛開始，根據(jù)自身業(yè)務(wù)需求，逐步開發(fā)適用于自身業(yè)務(wù)計(jì)算環(huán)境下的數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品。我們看到，亞馬遜開發(fā)有 Amazon Aurora 數(shù)據(jù)庫、Amazon Dynamo DB 數(shù)據(jù)庫，阿里開發(fā)了阿里云 Polar DB 數(shù)據(jù)庫。

Amazon DynamoDB 是一個(gè)鍵/值和文檔數(shù)據(jù)庫，可以在任何規(guī)模的環(huán)境中提供個(gè)位數(shù)的毫秒級(jí)性能。它是一個(gè)完全托管的多區(qū)域多主數(shù)據(jù)庫，具有適用于 Internet 規(guī)模的應(yīng)用程序的內(nèi)置安全性、備份和恢復(fù)和內(nèi)存緩存。DynamoDB 每天可處理超過 10 萬億個(gè)請(qǐng)求，并可支持每秒超過 2000 萬個(gè)請(qǐng)求的峰值。

許多全球發(fā)展最快的企業(yè)，如 Lyft、Airbnb 和 Redfin，以及 Samsung、Toyota 和 Capital One 等企業(yè)，都依靠 DynamoDB 的規(guī)模和性能來支持其關(guān)鍵任務(wù)工作負(fù)載。超過 100000 位 AWS 客戶選擇DynamoDB 作為鍵/值和文檔數(shù)據(jù)庫，用于其移動(dòng)、Web、游戲、廣告技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)以及其他需要任何規(guī)模的低延遲數(shù)據(jù)訪問的應(yīng)用程序

另外，以下幾個(gè)原因也有可能是新型數(shù)據(jù)庫不斷涌現(xiàn)的原因。

1）從數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品架構(gòu)演化來看，考慮到工程效率和運(yùn)維成本，未來的數(shù)

據(jù)庫產(chǎn)品最好能夠以一種通用的產(chǎn)品來應(yīng)對(duì)不同計(jì)算場(chǎng)景的應(yīng)用需求。

2）Oracle 數(shù)據(jù)庫高昂的費(fèi)用和維護(hù)成本。

3）數(shù)據(jù)安全。

6、數(shù)據(jù)庫市場(chǎng)格局演化情況

根據(jù)數(shù)據(jù)庫排名權(quán)威網(wǎng)站 DB-Engines，其對(duì)全球數(shù)據(jù)庫進(jìn)行實(shí)時(shí)排名。該排名參考 6 個(gè)方面的考慮：1）數(shù)據(jù)庫相關(guān)網(wǎng)站數(shù)量，2）公眾關(guān)注度，3）技術(shù)討論活躍度，4）招聘職位，5）專業(yè)檔案，6）社交網(wǎng)絡(luò)信息等。該排名在業(yè)界引用得非常多，權(quán)威性也很高，總體比較客觀。

數(shù)據(jù)庫總體排名。根據(jù) DB-Engines 數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)庫總體排名前五的分別是：Oracle、MySQL、SQL Server、PostgreSQL、MongoDB。其中前四個(gè)都是關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，第五個(gè) MongoDB 是文件數(shù)據(jù)庫。

關(guān)系型數(shù)據(jù)庫總體排名。根據(jù) DB-Engines 數(shù)據(jù)，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫總體排名前五的分別是：Oracle、MySQL、SQL Server、PostgreSQL、IBM的 DB2。從評(píng)分來看，前三名數(shù)據(jù)庫的分?jǐn)?shù)顯著高于后面其他數(shù)據(jù)庫。

key-value 存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫總體排名。根據(jù) DB-Engines 數(shù)據(jù)，分布式數(shù)據(jù)庫總體排名前五的分別是：Redis、DynamoDB、Cosmos DB、Memcached、Hazelcast。

文件數(shù)據(jù)庫（Document Database）排名。根據(jù) DB-Engines 數(shù)據(jù)，文件型數(shù)據(jù)庫總體排名前五的分別是：MongoDB、DynamoDB、Couchbase、Cosmos DB、CouchDB。

MongoDB 是文檔型數(shù)據(jù)庫，NoSQL 領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者之一，是當(dāng)前最成功的 NoSQL 數(shù)據(jù)庫。MongoDB 成立于 2007 年，提供非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫軟件。2017 年 10 月，MongoDB 在納斯達(dá)克 IPO，目前市值達(dá)到 92 億美元。股價(jià)從 2018 年初的 20 多美元漲到現(xiàn)在的 160 多美元。2018 年MongoDB 營業(yè)收入為 2.67 億美元，同比增長 61%，凈利潤為-0.99 億元。

2007年，MongoDB公司的前身10gen正式成立。2009年2月，MongoDB數(shù)據(jù)庫首次在數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域亮相，打破了關(guān)系型數(shù)據(jù)庫一統(tǒng)天下的局面。2014 年 12 月, MongoDB 收購了 WiredTiger 存儲(chǔ)引擎，大幅提升了MongoDB 的寫入性能。2016 年, MongoDB 推出 Atlas，在 AWS、Azure 和 GCP 上的 MongoDB 托管服務(wù)。2018 年 6 月, MongoDB 推出 ACID事務(wù)支持，成為第一個(gè)支持強(qiáng)事務(wù)的 NoSQL 數(shù)據(jù)庫。2018 年 11 月，MongoDB 將其開源授權(quán)修改為 SSPL。

從數(shù)據(jù)庫使用情況來看，一些新型的數(shù)據(jù)庫的使用程度在不斷提升。DB2、Sybase 等使用者方面有些流失。開源類數(shù)據(jù)庫使用情況有所增加。比如 MySQL 的使用程度在不斷增加。而在開源數(shù)據(jù)庫中，近幾年使用者增加比較明顯的主要在：MongoDB 、PostgreSQL、Redis 等。

MongoDB（文檔型數(shù)據(jù)庫，2009 年發(fā)布第一版本）、PostgreSQL（關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，1989 年發(fā)布第一版本）、Redis（鍵值型數(shù)據(jù)庫，2009 年發(fā)布第一個(gè)版本）等。

商業(yè)數(shù)據(jù)庫 VS 開源數(shù)據(jù)庫。根據(jù)是否開源，數(shù)據(jù)庫可以分為商業(yè)數(shù)據(jù)庫（收費(fèi)）和開源數(shù)據(jù)庫。根據(jù) DB-Engines 數(shù)據(jù)，其統(tǒng)計(jì)了 350 種不同的數(shù)據(jù)，其中商業(yè)數(shù)據(jù)庫數(shù)量為 179 個(gè)，開源數(shù)據(jù)庫為 171 個(gè)。相比2018 年都有所增加。

從 DB-Engines 的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來看，開源數(shù)據(jù)庫的受歡迎程度不斷增加。從近幾年數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品發(fā)展以及下游需求來看，開源數(shù)據(jù)庫的種類的逐步增加，也出現(xiàn)了一些受市場(chǎng)歡迎的優(yōu)秀的數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品，比如 MongoDB等。而且，云計(jì)算的快速應(yīng)用也使得傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的使用遇到場(chǎng)景限制。

商業(yè)數(shù)據(jù)庫和開源數(shù)據(jù)，在不同的數(shù)據(jù)模型中，其占比也有很大不同。數(shù)據(jù)模型一般就是我們所說的關(guān)系數(shù)據(jù)模型還是非關(guān)系數(shù)據(jù)模型。由于關(guān)系數(shù)據(jù)模型占據(jù)行業(yè)主導(dǎo)位置，所以我們就將關(guān)系數(shù)據(jù)模型之外的都統(tǒng)稱為菲關(guān)系數(shù)據(jù)模型。非關(guān)系數(shù)據(jù)庫模型的種類包括很多，比如，文檔型、鍵值、圖像等。

通過下圖，我們可以看出，我們用的比較多的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中，商業(yè)數(shù)據(jù)庫的占比在 60%左右，其余的是開源數(shù)據(jù)庫。

7、總結(jié)

通過以上，我們?cè)噲D想把數(shù)據(jù)庫的起源、演化過程、市場(chǎng)格局以及未來發(fā)展趨勢(shì)介紹清楚。在自主可控的背景下，便于我們對(duì)相應(yīng)國內(nèi)相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品進(jìn)行研究。

幾個(gè)常識(shí)小問題。1）是不是數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品 Oracle 是最好的？在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域，Oracle 的產(chǎn)品可以說是最好的（從產(chǎn)品性能和穩(wěn)定性角度，我們可以這樣認(rèn)為，但 Oracle 數(shù)據(jù)庫比較適合大型企業(yè)客戶，小企業(yè)客戶不一定適用，當(dāng)然也是因?yàn)?Oracle 收費(fèi)比較高），但隨著計(jì)算場(chǎng)景的多樣化，互聯(lián)網(wǎng)/云計(jì)算場(chǎng)景下對(duì)新的數(shù)據(jù)模型的需求增加，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫不一定是最合適的。2）開源的數(shù)據(jù)庫是不是都是免費(fèi)的？這個(gè)不一定。我們現(xiàn)在有一些商業(yè)化的軟件都是在開源代碼基礎(chǔ)上開發(fā)的。數(shù)據(jù)庫軟件也是一樣。比如開源數(shù)據(jù)庫 MySQL，它有不同的版本，如社區(qū)版本（免費(fèi)）、企業(yè)版本（收費(fèi)）、集群版本（免費(fèi)）、高級(jí)集群版本（收費(fèi)）等；類似于還有開源數(shù)據(jù)庫 MongoDB。3）是不是 NoSQL 數(shù)據(jù)庫比關(guān)系型數(shù)據(jù)庫更好？也不是。這是兩種不同類型的數(shù)據(jù)庫，沒有誰比誰更好，只是適用的場(chǎng)景不同。非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫具有天然的多樣性，除了一些共性外，很大一部分都是針對(duì)某些特定的應(yīng)用需求出現(xiàn)的，因此，對(duì)于該類應(yīng)用，具有較高的性能。

IT 領(lǐng)域，在國內(nèi) IT 產(chǎn)品進(jìn)行國產(chǎn)化替代過程中，我們一直會(huì)覺得操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫很難被替代。對(duì)于操作系統(tǒng)比較難替代，大家容易理解。因?yàn)樵趥鹘y(tǒng)的 IT 架構(gòu)下，操作系統(tǒng)已經(jīng)與基礎(chǔ)底層芯片形成完美適配和偶合。同時(shí)，由于操作系統(tǒng)支撐著上層應(yīng)用，操作系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)廣泛應(yīng)用，需要上層應(yīng)用來豐富操作系統(tǒng)的應(yīng)用生態(tài)。但對(duì)于數(shù)據(jù)庫而言，之所以很難被替代，是因?yàn)閿?shù)據(jù)庫與業(yè)務(wù)直接關(guān)聯(lián)，企業(yè)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)是寫入數(shù)據(jù)庫而被查詢和管理的，替換風(fēng)險(xiǎn)比較大。

Oracle 數(shù)據(jù)庫成功的要素。Oracle 數(shù)據(jù)庫成功的要素有很多，除了埃里森具有的一些特質(zhì)之外。如果從行業(yè)角度來看，我們認(rèn)為其中值得關(guān)注的一個(gè)因素是：Oracle 簡單的商業(yè)模式：只賣軟件，不靠服務(wù)費(fèi)。Oracle把自己的 Oracle2 推向市場(chǎng)的時(shí)間是在 1979-1980 年左右。那個(gè)時(shí)候，IBM 的數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品 System R 占據(jù)市場(chǎng)統(tǒng)治地位，而且軟件并沒有單獨(dú)作為產(chǎn)品銷售，而是跟硬件一起搭售，不僅如此，銷售軟硬件的同時(shí)，也一起把服務(wù)銷售給客戶。而 Oracle 簡單的只賣軟件的模式，不強(qiáng)行搭售服務(wù)，便于客戶再數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)上進(jìn)行二次開發(fā)，容易獲得客戶認(rèn)可和使用。

相比海外數(shù)據(jù)庫廠商，國內(nèi)的數(shù)據(jù)庫企業(yè)還有很長的路需要走。從第三方數(shù)據(jù)庫廠商來看，目前國內(nèi)主要是南大通用、人大金倉、達(dá)夢(mèng)、巨杉等。南大通用在分析型數(shù)據(jù)領(lǐng)域，與海外競爭對(duì)手處于同一競爭水平。在事務(wù)型數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域通過不斷消化吸收 Informix 產(chǎn)品，其產(chǎn)品性能也在逐步提升。而對(duì)于國內(nèi)云廠商自主研發(fā)的數(shù)據(jù)庫而言，逐步在擺脫海外數(shù)據(jù)庫廠商的約束，開發(fā)適用于高并發(fā)、海量數(shù)據(jù)、可擴(kuò)展、實(shí)時(shí)性的分布式數(shù)據(jù)庫。

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（報(bào)告來源：中泰證券；分析師：謝春生/楊亞宇）

編輯：沃巴查芒