做后端开发的程序员基本都要学会数据库的相关知识。

1、关系型数据

今天就着这段时间了解大模型的事需要牵扯到是我们接触最多的、也是入门后端必学的关系型数据库。在关系型数据库中，数据以表的形式进行组织和存储，每个表就像一个 Excel 表格，包含多个行和多个列。

就比如我们经典的学生管理系统，把学生信息存储到关系型数据库中，结构大概是这样的：

上述学生表格中，每一行代表一个学生的信息，每一列代表学生的一个属性。我们可以使用结构化查询语言 SQL 来对关系型数据库表的数据进行灵活地查询、选择、过滤等。

而关系型数据库最大的特点，就是表和表之间可以存在关系 。比如学生管理系统中还可以有班级表，结构如下：

除了查询灵活、数据表间存在关系外，关系型数据库还具有很多其他的优点。

比较重要的是数据一致性 ，关系型数据库遵循 ACID 原则（原子性、一致性、隔离性和持久性），可以保证多个操作同时进行时，数据的状态保持一致。比如 A给B转账，A 扣钱的同时B也会加钱，不会出现 A 扣了钱 B 却没收到钱的情况。

兼顾查询的灵活和写入的准确性，使得关系型数据库几乎可以被应用于任何项目中！比如 CRM（客户关系管理）和 HRM（人力资源管理）等各类管理系统、数据分析系统、金融银行系统等。

比较经典的关系型数据库产品有 MySQL、Oracle、PostgreSQL、Microsoft SQL Server 等。其中，MySQL 由于开源又易学，已经成为后端开发同学必学的数据库技术。

关系型数据库的底层核心实现是基于关系模型的数学理论 ，最常见的实现方式是使用 B+ 树来存储索引结构，基于其平衡性，能够在存储大量数据时保持高效的查询性能，并且兼顾增删改操作的性能。

2、非关系型数据库

非关系型数据库又叫 NoSQL。最简单的理解方式：关系型数据库适用于存储相互之间 存在关系的数据表 ，那么非关系型数据库适用于关系不强的、结构相对灵活的、需要被快速访问的数据，比如字符串、JSON 等。

实际项目开发中，最常用的非关系型数据库当属 KV 数据库。

KV 即 Key-Value，数据是以 键值对 的方式存储在数据库中的。可以理解为一个 HashMap，数据库中存储的每个键都 唯一对应 一个值。键和值都可以是任意类型的数据，例如字符串、数字、数组等，非常灵活。

比如存储每位用户的个人信息，结构大概是这样的：

由于 KV 存储的结构简单清晰，我们能够很轻松地根据某个键查找出对应的值，无论是读写数据性能都非常高。

此外，KV 数据库还具备良好的可扩展性，由于数据间不存在直接关联，我们可以把键值对放到多个机器上存储，通过数据分片、负载均衡等策略来支持海量数据的高并发访问。由于高性能和高可扩展性，KV 数据库被广泛应用于缓存、分布式会话、分布式锁、实时统计等场景。

最经典的 KV 数据库当属 Redis 了，它是开源的、基于内存的、高性能的数据库，不仅支持丰富的数据类型和功能，还有持久化等重要特性，也是后端同学必学的技术。其他的常用 KV 数据库有 LevelDB、RocksDB、Apache Cassandra 等。

KV 数据库的底层实现比较灵活，常见的实现方式是使用哈希表来存储键值对。不同类型的值对应的实现方式也不同，比如 Redis 的字符串存储采用简单动态字符串（SDS）实现。

3、SQL与Redis之间的异同

首先上结论Redis不能代替MySQL， Redis和MySQL只能是一种互补。Redis是一种非关系kv内存数据库（也就是常说的NoSQL），即将数据存储在缓存中，支持的数据类型比较多，比如字符串，Hash，List等缓存的读取速度快，能够大大的提高运行效率，但是保存时间有限。Redis的适用场景及优点：

1. 经常要被查询，但是创建、更新、删除等操作频率低的数据；比如数据字典，确定了之后很少被修改，是可以放到缓存中的；还有热点数据，查询极为频繁的数据，放到Redis中可以减少MySQL的压力。
2. 经常被查询，但是实时性要求不高数据，比如购物网站的热销排行榜，定时统计一次后把统计结果放到redis中提供查询 。
3. 缓存还可以做数据共享（Session共享），在分布式的架构中，把用户的Session数据放到Redis中。
4. 高并发场景下的计数器，比如秒杀，把商品库存数量放到Redis中（秒杀的场景会比较复杂，Redis只是其中之一，例如如果请求超过某个数量的时候，多余的请求就会被限流）。
5. 因为Redis对高并发的支持和单线程机制，它也经常用作分布式锁。
   Redis的缺点：Redis虽然功能强大、性能高效，但是也不是万能的，项目在引入Redis的时候，需要考虑的问题也比较多，并且会带来额外的开发和运维的工作量。

MySQL是关系型数据库，主要用于存放持久化数据，将数据存储在硬盘中，数据的格式是我们熟知的二维表格的样式，关系型数据库具有很多强大的功能，大部分都支持SQL语句查询，对事务也有很好的支持。
MySQL的优点:1. 体积小、速度快、总体拥有成本低。2. 开源，提供的接口支持多种语言连接操作。3. MySQL 的核心程序采用完全的多线程编程。4. 有一个非常灵活而且安全的权限和口令系统。5. 支持大型的数据库， 可以方便地支持上千万条记录的数据库。6. 支持多种操作系统。7. 提供多语言支持。
MySQL的缺点：1. 不支持备份也不支持自定义数据类型，同时对存储过程和触发器支持，也不够友好。2. MySQL最大的缺点是安全系统，复杂而非标准，另外只有到调用mysqladmin来重读用户权限时才发生改变。

4、MongoDB（分布式文档存储数据库）

MongoDB是一个基于分布式文件存储的数据库。由C++语言编写。旨在为WEB应用提供可扩展的高性能数据存储解决方案。

MongoDB是一个介于关系数据库和非关系数据库之间的产品，是非关系数据库当中功能最丰富，最像关系数据库的。他支持的数据结构非常松散，是类似json的bson格式(JSON(JavaScript Object Notation) 是一种轻量级的数据交换格式,bson是一种类json的一种二进制形式的存储格式)，因此可以存储比较复杂的数据类型。Mongo最大的特点是他支持的查询语言非常强大，其语法有点类似于面向对象的查询语言，几乎可以实现类似关系数据库单表查询的绝大部分功能，而且还支持对数据建立索引。

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