一些後端相關的名詞


Posted by 小小碼農 on 2021-07-12

什麼是 DNS?Google 有提供的公開的 DNS,對 Google 的好處以及對一般大眾的好處是什麼?

關於 DNS(Domain Name System(或 Service)),網域名稱系統
基本上,網際網路上的所有電腦,從智慧型手機或筆電到為大型零售網站提供內容的伺服器,都是使用數字找到彼此並互相通訊,而這些數字就稱為 IP 位址。當我們開啟 web 瀏覽器進入網站時,不需要記住這些冗長的數字進行輸入,而是輸入像是 amazon.com 或 google.com 這樣的網域名稱就可以連接到正確位置。

DNS 就是可以將網域名稱轉換成 IP 位址的一套系統軟體(服務),提供電腦彼此間連接。DNS 的作用就是「讓有意義的,人類較容易記憶的主機名稱(英文字母),轉譯成為電腦所熟悉的 IP 位址!」,我們人類是記不起來這麼多數字的啦!

Google 提供的 DNS:

對 Google 來說:

  • 簡單說 google 可以透過搜尋引擎來搜集大數據,分析後,以利他們做廣告投放或追蹤等商業目的,主要也是因為 google 搜尋引擎頻繁大量的抓取很多 DNS 的資訊,才可以將這些資料快取,所以才常常有被竊聽的感覺(?

對使用者來說:

  • 免費的最香
  • 提升網路安全性,擋下惡意網站訊息、不隨意導向至其他頁面(廣告商提供的頁面)

    ex: 許多主要 DNS 提供商處理查詢時實施域名劫持,導致瀏覽器進入未註冊域名時重新導向到廣告提供商的頁面,此舉明顯破壞了 DNS 規範,像中國電信在此情況下一般直接彈出充滿廣告的 114 頁面,相比之下,Google 承諾並不會如此作為

  • 提供的 cache 較大,查詢 IP 的時候會比較快,也透過 cache 直接取得查詢結果,不必等候伺服器回應

什麼是資料庫的 lock?為什麼我們需要 lock?

先簡單舉個例,假設熱賣寫真「小松菜奈的秘密」在網路商店限量開賣了,大家瘋狂搶購。

結果賣到剩最後一本,在沒有設置 lock 的情況下,我跟小明同時發送了 request 也同時抵達 server,那就會一起處理,如果只是讀取的話,沒什麼差異,但今天這種狀況,同時處理交易(transaction),就會變成超賣,可能網路上告訴我我買到了,但我其實沒有買到,因為庫存只剩一本,不可能給兩個人,那這樣我就會吃不下飯睡不著,很難過的虛度光陰,同時詛咒小明。

這種情況就叫做 race condition(競爭危害),就是同時讀取和寫入同一筆資料時產生的資料衝突。

為了避免我跟小明悲劇的發生,我們就需要「資料庫的交易資料鎖定」,就是 lock。

為了交易的並行性與獨立性,需透過做「記號」來標記該資料狀態正在被讀取或寫入,其他交易則根據該記號決定能否執行其他操作,而這個記號就是所謂的 lock(交易鎖定)。

$conn->autocommit(FALSE);
$conn->begin_transaction();
$conn->query("SELECT amount from products where id = 1 for update");
// 加上 for update: 更新後就會把這行鎖起來,沒有指定欄位的話會鎖住整個 table
$conn->commit();

但由於鎖定後會需要等待執行,也須考慮到效能上的損耗,有些購物網站當掉的原因有可能就是 lock 太多資料,伺服器過載,無法執行下去

NoSQL 跟 SQL 的差別在哪裡?

先簡單說明 NoSQL(Not Only SQL)意思

非關連式資料庫(ex, mongoDB),相對於關連式資料庫(之前使用過的 MySQL),他有以下幾點特性

  • 不需要固定的結構(schema-free),可以想像成存 JSON 資料進 Database
  • 通常不使用關聯模型,但有需要時, NoSQL 也可以使用關聯模型與 schema
  • 儲存方式:主要使用 key-value 來儲存資料
  • 資料可任意切割,彈性較大
  • 不支援 JOIN 語法
  • 可用來儲存較大量且結構不固定的資料,例如:存取 log, 社交網站的大量資訊(按讚數, 分享等)

接著是 SQL(Structured Query Language)

結構化查詢語言,專門用來管理與查詢「關連式資料庫」(RDBMS) 的程式語言

關聯式資料庫(RDBMS)

  • Relational Database Management System
  • 以 SQL 語言操作
  • 儲存方式:使用不同 table 存取不同類型的資料
  • 資料之間保有相關性,也避免不相關的資料互相干擾
  • 常見資料庫: MySQL, PostgreSQL
  • 使用簡單、穩定且社群支援度高,使用較廣泛
  • 上線後,資料庫的 Schema 就很難調整;且一旦資料量大時,設計和變更 Schema 較為困難
  • ex: 會員資料庫,其中以會員 ID 作為明確關聯

資料庫的 ACID 是什麼?

先來講講什麼是「transaction」?

中文可翻作交易,可視為資料庫執行過程的一個「邏輯單位」,一個 transaction 中包含多個對資料庫操作的行為,每個 transaction 有兩種可能的結局,全部執行成功或全部不執行(只要其中一個行為失敗就全部 rollback (回滾),就是回到執行交易前的狀態)

  • 一個 transaction = 一組一連串對資料庫進行存取、讀取、等的行為
  • 全部 SQL 執行成功 -> commit
  • 任一個 SQL 失敗 -> rollback

簡單說 transaction 存在有兩個目的:

  1. 回到過去:當 transaction 過程中,有至少一個操作失敗時,整個 transaction 就會回滾(rollback)回到進行 transaction 「之前」的狀態

  2. 維持獨立作業性:為了保持上述資料庫的一致性,因而讓不同 transaction 可以獨立不互相受干擾

ex, 假設我要從我自己的玉山銀行帳戶轉帳 1000 元到同樣是我自己的中信銀帳戶,會有兩個步驟:1. 玉山銀帳戶扣款 1000 元 2. 中信銀收到款項,多 1000 元。

假設今天第一步成功,第二步失敗

(X) 玉山銀少 1000 元,中信銀帳目不變,我又不是傻,讓自己總資產還默默變少
(O) 玉山銀少 1000 元,中信銀帳目沒增加時,整體 transaction 就會 rollback 到進行交易動作前的狀態

由此我們得知,要將以上的兩個步驟包在 transaction 當中,確保兩個步驟都成功才會完成,要是其中一個步驟失敗就會退到交易開始前的狀態,來避免資料不一致的悲劇發生。

接著是 transaction 的四大特性,一般我們會拿每個特性的英文字母開頭簡稱為「ACID」

- Atomicity 原子性

把整個 transaction 視為一個原子,是一個不可分割的邏輯單位。

基本上不是 transaction 都成功,不然就是都失敗,零和原理,沒有成功或失敗一半這種情況。若有其中一個操作沒有完成,那就是都失敗,會回到初始狀態

- Consistency 一致性

transaction 前後保持一致性。

資料庫從一個有效狀態經過 transaction 後變成另一個有效狀態

  • 為了符合有效狀態,輸入的所有資料必須都符合規則
  • transaction 進行後,資料庫的完整性沒有被破壞
  • 不會因為進行了任一個 transaction,也不論它成功與否,而導致資料庫的完整性有所改變

ex: A, B 總共有一百元,不關他們怎麼交易,總和一定還是一百

- Isolation 獨立(隔離)性

transaction 過程中,不能被其他 transaction 影響

因為 transaction 只有成功或失敗,沒有中間,同時也沒辦法預知最後結果會是如何,所以必須確保每個 transaction 在進行時是互不干擾的,

A transaction 跟 B transaction 同時進行時用的資料庫應該要長一樣,不會有 B transaction 抓到的資料是 A transaction 進行到一半的資料庫的這種情況發生

- Durability 永久性

一旦資料修改完成,就變成永續存在,就算系統發生故障就算系統發生故障也不應該毀損

轉帳成功就是成功,不因為你的網銀 App 當掉,剛剛轉好的帳就發生問題

參考資料:
DNS
Database Transaction & ACID
[Day 16] Database Transaction & ACID - (1)
資料庫初探:RDBMS & NoSQL


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