有關 File System 和 Database 的一些隨筆

File System v.s. Database

常常對 文件系統 File System 和 數據庫 Database 的概念有所混淆，在存儲系統愈發複雜的今天，常常有對這兩者的混淆和混用，在這裏基於看過的文獻和 industry 用語，記錄下自己理解的含義：

• 文件系統 File System：本地文件系統；高層並行/分佈式文件系統
  • |0| 本地文件系統 是包裝在裸塊設備上（block devide）的，用於對上提供標準POSIX API使應用能夠管理和使用存儲設備
  • |1| 文件系統中間層 是在本地文件系統和應用程序之間插入的中間層，用於爲本機/多節點集羣（並行/分佈式）優化調度 IO issues，提高性能
    • 可以整合入 OS kernel，實現則較爲困難、靈活性低，是最硬核的選擇
    • 可以應用態文件系統方式掛載運行（FUSE¹)，性能則會收到 FUSE 多層 overhead 的拖累
    • 可以應用動態庫 library 方式實現，此時則 generality 打折扣，需要用戶 application 重新鏈上這個庫重新編譯
• 數據庫 Database：後端可以建立在本地文件系統上 / 直接於裸設備上；對象存儲 KV Store
  • |1| 立於本地文件系統的數據庫 和文件系統中間層類似，是建立在 POSIX API 之上新加的一層數據管理，用以統一數據格式，規範應用的數據讀寫，提供 In-memory cache policy 提高小範圍數據索引的性能。傳統數據庫一般都以應用程序的形態運行
  • |0| 直接管理裸設備的數據庫 則是在上述數據庫系統性能不佳的情況下，由 Oracle 開始支持的直接操作裸塊設備的數據庫（現在好像涼了？）
  • |0/1| 對象存儲數據庫（Key-Value store，Object storage） 是建立在最新的對象存儲設備上的 / 模擬於 local FS 上的，以 NoSQL 主義² 爲指導的新型數據庫，是現金研究熱點之一（主要得益於 NVM 的火熱）

關係型 v.s NoSQL Database

• 關係型數據庫（SQL-like，Relational）：傳統意義上的“數據庫”，表式存儲，提供豐富語義如 where，transactions 必須滿足 ACID 四原則³；主要問題是高併發時性能低下
• 非關係型數據庫（NoSQL, Key-Value, Object storage）：鍵值對形式的非固定格式存儲，可以放鬆 “C”（Consistency） 要求，不支持如 SQL 這般豐富的語義；優勢是性能高，尤其是 對下適配 NVM 存儲 + 對上適配一致性要求沒有這麼嚴格的（允許一定的生效延遲的）互聯網應用場景

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1. https://en.wikipedia.org/wiki/Filesystem_in_Userspace ↩︎

2. https://en.wikipedia.org/wiki/NoSQL ↩︎

3. https://en.wikipedia.org/wiki/ACID ↩︎