1. 概述

两个 IBM 研究员在 1974 年发表了一篇有关结构化英语查询语言的论文,并将这门语言命名为 SEQUELSEQUEL 的语言标准是开放的,但是围绕它的商业化竞争却从来没有停止过。首先因为商标之争,SEQUEL 改名为 SQL,后来有一个重量级的公司基于那篇论文研发出了商业化的数据库管理软件,这就是 Oracle。自此之后,又诞生了一堆大家熟知的 DBMS,比如 MySQL、SQL Server、PostgreSQL、DB2 和 MongoDB 等。

我们今天了解一下这些数据库管理软件,也就是 DBMS。

为什么需要了解它们呢?因为在工作中,我们通常都是和这些数据库管理软件打交道,只不过 SQL 是它们的通用语言。

在本文中先从 SQL 语言中跳脱出来,来分析下这些 DBMS。

关于本文的内容,你可以从以下几个方面进行思考:

  1. 主流的 DBMS 都有哪些,它们各自都有哪些特点;
  2. 既然 SQL 是通用的标准语言,为什么能存在这么多 DBMS;
  3. 从这些 DBMS 的发展史中,你有哪些感悟。

2. DB、DBS 和 DBMS 的区别是什么

说到 DBMS,有一些概念你需要了解。

DBMS 的英文全称是 DataBase Management System,数据库管理系统,实际上它可以对多个数据库进行管理,所以你可以理解为 DBMS = 多个数据库(DB) + 管理程序。

DB 的英文是 DataBase,也就是数据库。数据库是存储数据的集合,你可以把它理解为多个数据表。

DBS 的英文是 DataBase System,数据库系统。它是更大的概念,包括了数据库、数据库管理系统以及数据库管理人员 DBA。

这里需要注意的是,虽然我们有时候把 Oracle、MySQL 等称之为数据库,但确切讲,它们应该是数据库管理系统,即 DBMS。

3. 排名前 20 的 DBMS 都是那些

了解了 DBMS 的概念之后,我们来看下当前主流的 DBMS 都有哪些。下面这张表是 2020年 8 月 DB-Engines 公布的 DBMS 的排名(每年的排名会有更新,主要依据这些 DBMS 在搜索引擎上的热度)

DB-Engines Ranking

感兴趣的可以去这里看一下排名:https://db-engines.com/en/ranking

从排名中我们能看出来,关系型数据库绝对是 DBMS 的主流,其中使用最多的 DBMS 分别是 Oracle、MySQL 和 SQL Server。

3.1 数据库模型

关系型数据库(RDBMS)就是建立在关系模型基础上的数据库,SQL 就是关系型数据库的查询语言。

相比于 SQL,NoSQL 泛指非关系型数据库,包括了榜单上的键值型数据库、文档型数据库、搜索引擎和列存储等,除此以外还包括图形数据库。

键值型数据库通过 Key-Value 键值的方式来存储数据,其中 Key 和 Value 可以是简单的对象,也可以是复杂的对象。Key 作为唯一的标识符,优点是查找速度快,在这方面明显优于关系型数据库,同时缺点也很明显,它无法像关系型数据库一样自由使用条件过滤(比如 WHERE),如果你不知道去哪里找数据,就要遍历所有的键,这就会消耗大量的计算。键值型数据库典型的使用场景是作为内容缓存。Redis 是最流行的键值型数据库。

文档型数据库用来管理文档,在数据库中文档作为处理信息的基本单位,一个文档就相当于一条记录,MongoDB 是最流行的文档型数据库。

搜索引擎也是数据库检索中的重要应用,常见的全文搜索引擎有 Elasticsearch、Splunk 和 Solr。虽然关系型数据库采用了索引提升检索效率,但是针对全文索引效率却较低。搜索引擎的优势在于采用了全文搜索的技术,核心原理是“倒排索引”。

列式数据库是相对于行式存储的数据库,Oracle、MySQL、SQL Server 等数据库都是采用的行式存储(Row-based),而列式数据库是将数据按照列存储到数据库中,这样做的好处是可以大量降低系统的 I/O,适合于分布式文件系统,不足在于功能相对有限。

图形数据库,利用了图这种数据结构存储了实体(对象)之间的关系。最典型的例子就是社交网络中人与人的关系,数据模型主要是以节点和边(关系)来实现,特点在于能高效地解决复杂的关系问题。

4. SQL 阵营与 NoSQL 阵营

NoSQL 的分类很多,刚才提到的键值型、文档型、搜索引擎、列式存储和图形数据库等都属于 NoSQL 阵营。也只有用 NoSQL 一词才能将这些技术囊括进来。即便如此,在 DBMS 排名中,还是 SQL 阵营的比重更大,影响力前 5 的 DBMS 中有 4 个是关系型数据库,而排名前 20 的 DBMS 中也有 12 个是关系型数据库。所以说,掌握 SQL 是非常有必要的。

由于 SQL 一直称霸 DBMS,因此许多人在思考是否有一种数据库技术能远离 SQL,于是 NoSQL 诞生了,但是随着发展却发现越来越离不开 SQL。到目前为止 NoSQL 阵营中的 DBMS 都会有实现类似 SQL 的功能。下面是“NoSQL”这个名词在不同时期的诠释,从这些释义的变化中可以看出 NoSQL 功能的演变:

1970:NoSQL = We have no SQL

1980:NoSQL = Know SQL

2000:NoSQL = No SQL!

2005:NoSQL = Not only SQL

2013:NoSQL = No, SQL!

NoSQL 对 SQL 做出了很好的补充,它可以让我们在云计算时代,更好地使用数据库技术,比如快速读写,这样可以用低廉的成本,更方便进行扩展。这些 DBMS 除了支持 SQL 标准以外,还会有自己的“方言”,也就是自己独有的语法。

5. SQL 阵营中的 DBMS

如果我们把数据互通作为当今数字化社会发展的大中台能力,那么 DBMS 无疑是一个巨大的市场。在这个市场中,排名前 20 的 DBMS 有 12 个属于 SQL 阵营,其中排名前 3 名的 DBMS 均为 SQL 阵营,它们分别是 Oracle、MySQL 和 SQL Server。这三家的市场份额远超其他 DBMS 的市场份额。

下面,我们来简单介绍下这三个主流 DBMS 的发展。

5.1 Oracle

1979 年,Oracle 2 诞生,它是第一个商用的 RDBMS(关系型数据库管理系统),随后被卖给了军方客户。随着 Oracle 软件的名气越来越大,公司也改叫 Oracle 公司。20 世纪 90 年代,Oracle 的创始人埃里森成为继比尔·盖茨之后第二富有的人,可以说 IBM 缔造了两个帝国,一个是软件业的霸主微软,另一个是企业软件市场的霸主 Oracle。如今 Oracle 的年收入达到了 400 亿美金,足以证明商用数据库软件的价值。从这点我们也能看出,如果选择了一个大的赛道,就要尽早商业化,占据大型企业客户完全可以创建巨大的商业价值,也足以证明一个软件企业不需要靠卖硬件也可以挣到很多钱。

5.2 MySQL

MySQL 是 1995 年诞生的开源数据库管理系统,因为免费开源的特性,得到了开发者的喜爱,用户量迅速增长,成为开源数据库的 No.1。但在发展过程中,MySQL 先后两次被易手,先是在 2008 年被 SUN 收购,然后在 2010 年 SUN 被 Oracle 收购,于是 Oracle 同时拥有了 MySQL 的管理权,至此 Oracle 在数据库领域中成为绝对的领导者。从这里我们也能看到,虽然 MySQL 是免费的产品,但是使用人数多,就足以证明巨大的用户价值。一个有巨大用户价值的产品,即使没有直接的商业价值,但作为基础设施也会被商业巨头看上。

不过在 Oracle 收购 MySQL 的同时,MySQL 的创造者担心 MySQL 有闭源的风险,因此创建了 MySQL 的分支项目 MariaDB,MariaDB 在绝大部分情况下都是与 MySQL 兼容的,并且增加了许多新的特性,比如支持更多的存储引擎类型。许多企业也由原来的 MySQL 纷纷转向了 MariaDB。

5.3 SQL Server

SQL Server 是微软开发的商业数据库,诞生于 1989 年。实际上微软还推出了 Access 数据库,它是一种桌面数据库,同时具备后台存储和前台界面开发的功能,更加轻量级,适合小型的应用场景。因为后台的存储空间有限,一般只有 2G,Access 的优势在于可以在前台便捷地进行界面开发。而 SQL Server 是大型数据库,用于后台的存储和查询,不具备界面开发的功能。从这里我们也能看出,即使 SQL 语言是通用的,但是为了满足不同用户的使用场景,会存在多个 DBMS。比如 Oracle 更适合大型跨国企业的使用,因为他们对费用不敏感,但是对性能要求以及安全性有更高的要求,而 MySQL 更受到许多互联网公司,尤其是早期创业公司的青睐。

6.总结

我们简单梳理了 DBMS 的发展。1974 年,SEQUEL 论文发表,1979 年,第一个商用关系型数据库 Oracle 2 诞生,1995 年,MySQL 开源数据库诞生,如今,NoSQL 得到了发展,并且围绕 SQL 标准展开的 DBMS 竞赛从来没有停止过。在这段发展史中,既有 SQL 阵营,又有 NoSQL 阵营,既有商业数据库软件,又有开源产品,在不同的应用场景下,同一家公司也会有不同的 DBMS 布局。

如果说不同的 DBMS 代表了不同公司的利益,那么作为使用者的我们更应该注重的是这些 DBMS 的使用场景。比如 Oracle 作为市场占有率最高的商用数据库软件,适合大型的跨国企业,而针对轻量级的桌面数据库,我们采用 Access 就可以了。对于免费开源的产品来说,可以选用 MySQL 或者 MariaDB。同时在 NoSQL 阵营中,我们也需要了解键值型、文档型、搜索引擎、列式数据库和图形数据库的区别。