SNS网站数据库技术分析

社交网

现在，传统的互联网正在迈向一个一个全新的时代 ---- 社交服务网时代（ Social Networking Service ），从“人与机器”的时代迈向“人与人”的时代。互联网社交服务网站的发展验证了“六度分隔理论”（ Six Degrees of Separation ），即“人际关系脉络方面你必然可以通过不超出六位中间人间接与世上任意先生女士相识”。个体的社交圈会不断地扩大和重叠并在最终形成大的社交网络。无论是国外的 Facebook 、 MySpace 、 Twitter ，还是国内的开心网、人人网等一头扎进社交网，他们认定社交网必然掀起新一轮的互联网革命。

社交网其中一个的显著特点是支持巨大用户数，例如 Facebook 支持超过 3 亿的用户， Facebook 数据中心运行着超过万台的服务器，为这些遍布全球的用户提供信息通讯服务。另外，任何两个社交网用户都可能交互，也就是必须支持任何两个数据库用户的数据关联操作。这种情况下，对于服务端的数据库管理提出了极大的挑战。

关系数据库与 NoSQL 数据库

关系数据库使用者遵循一些数据库范式，这些范式是数据库设计中的一系列原理和技术，其目的是为了减少数据库中数据冗余，并增进数据的一致性。结构化查询语言 SQL ，大量使用多表连接操作， SQL 的通用性为数据库使用者带来很多方便。

随着越来越多如 Web 服务之类承受大规模工作负荷的应用的发行，其对可伸缩性的需求，首先有可能会改变得非常迅速，其次会变得无比庞大。

关系数据库的确能伸缩自如，但通常只能单台服务器节点上进行。 例如采用表分区技术，一个表格可以由多个物理文件组成，虽然表格的容量增大了，但该表格仍然只能由一数据库引擎管理。

一旦单节点的能力抵达上限，你就得通过多服务器节点来往外扩展来分发负载。这时候关系数据库的复杂性就开始影响其潜在的扩展规模了。 RDBMS 支持分区视图 (Partition View) 技术，也就是支持联邦数据库 (Federated Databases) 概念【图 1 】。一个分区视图可以由多个分布在不同的数据库节点服务器上的表格组合而成，数据库用户只看到是该视图，不关心多个物理表格。通过数据水平分割技术，分区视图把负载分担到多个数据库节点服务器上。扩容时，该方法除了需改动视图定义外，分区视图成为分布式数据库系统的中心，存在单点故障问题。另外，跨数据库节点之间多表格间连接操作的支持出现极大困难。

图 1. IBM 联邦数据库的体系结构

当试图扩展数据库系统到成百上千个节点，而不是几个，将导致不堪复杂性之重负，这一特点使得 RDBMS 在大型分布式系统平台市场里的生存能力被大幅削减。

为了能向客户提供的一个伸缩自如的空间去存放应用数据，供应商实际上只有一种真正的选择。他们不得不实现一种新型的关注于可扩性的数据库系统，而牺牲掉关系数据库所带来的其他好处。 NoSQL 是非关系型数据存储的广义定义。它打破了长久以来关系型数据库与 ACID 理论大一统的局面。 NoSQL 数据存储不需要固定的表结构，通常也不存在连接操作。在超大型数据存取上具备关系型数据库无法比拟的性能优势。该术语在 2009 年初得到了广泛认同。其中 key-value 数据模型是解决大型数据库系统扩充问题的一种可行的解决方案。

Berkeley DB Key-Value数据模型

Berkeley DB 是一种支持 key-value 数据模型的嵌入式数据库存储引擎。不支持 Client/Server 网络访问方式，程序通过进程内的 API 访问数据库。不支持 SQL 或者其他的数据库查询语言，不支持表结构和数据列。访问数据库的程序自主决定数据如何储存在记录里，一条记录由一个称为键 key 的数据块和一个称为值 value 的数据块组成。 Berkeley DB 不对记录里的数据进行任何包装。应用程序可通过一回调函数来定义不同键之间的大小关系。记录和它的键都可以达到 4G 字节的长度。尽管架构很简单， Berkeley DB 却支持很多高级的数据库特性，比如 ACID 数据库事务处理， 细粒度锁， XA 接口，热备份以及同步复制。 Berkley DB 为不同用户提供多种功能集（ Feature Set ） : 支持单个写线程的数据存储（ Data Store ）；支持多并发写线程的并发数据存储（ Concurrent Data Store ） ; 支持 ACID 和灾难恢复的事务数据存储（ Transactional Data Store ）；和通过复制支持容错的高可靠数据存储（ High Availability ）。

实际上，一个关系数据库系统由两个独立的部分组成，一是存储引擎，二是关系引擎。存储引擎负责记录存储，索引和事务处理。关系引擎基于存储引擎提供的服务，根据表格、视图的数据结构 (Schema) 和已建立的索引等信息， 负责分析 SQL 查询，制定查询执行计划。 Berkeley DB 是一