小李的数据库之旅(下）

码农翻身 · 公众号 · 程序员架构 · 2016-09-13 20:19

正文

接上篇《小李的数据库之旅（上）》，上回说到小李用一个中间逻辑层解决了普通人也能查询数据的问题，很快新的挑战就来了。

并发访问

校园的局域网很快就建立起来，原来单机的软件纷纷转为支持网络访问的系统，学校为了统一各系的信息系统管理，要从现有的系统中择优选择一个，升级成局域网可访问的，然后全校扩展。

小李的软件和数学系的，电子系的一起竞争，相比而言，数学系的系统采用了网状的结构，电子系的采用了层次结构，无论是哪种结构，使用者都需要知道精确的内部结构以后才有可能进行查询，相比“李氏查询” 实在是太过繁琐。小李的系统以很大的优势胜出了。

小李刚学会了C语言，觉得这种语言更加贴近硬件，效率更高，更适合写这些“系统级”的软件，于是决定保留之前的设计，然后用C重写。

当然不仅仅是重构，还包含了重要的功能增强：网络访问，从单机软件变成了客户端-服务器结构(C/S)的软件。

学校购买了一个性能强劲的IBM服务器作为服务全校的中心数据节点，小李的软件部署在了上面，想着自己的软件被这么多教职工使用，小李觉得很有成就感。

好景不长，小李很快就发现网络版软件的复杂度要远远超过单机版，这不马上就有老师爆出了一个超级大问题。

王老师对一个学生的地址进行了更新，张老师对另外一个学生的地址也做了更改，后来发现王老师的修改不见了，这是怎么回事？

小李看了代码，很快就发现在单机版的时候，原来的操作都是基于整个文件的：读入文件内容，做修改，然后写入文件，很明显，王老师的修改在前，张老师的修改在后，王老师的被覆盖了。

真是个严重的问题，恰逢周末，小李赶紧通宵达旦的修改，升级系统，把基于文件的操作改变成基于行的操作：每个人的修改只影响这一行。

小李觉得这样应该没问题了，可是很快就发生了两个人对同一行的修改：

电子系的账户有1000元，刘老师支取了300，金老师支取了200 ，最后账户的余额竟然是800元！实际应该是500元啊。

这是个极为严重的错误，系统被迫停止了几天专门来修复这个问题。

一个解决的办法就是给这一行加锁，在刘老师读取了1000元，扣除300元，并且把700 写回到数据库之前，不允许金老师操作，这样就不会乱掉了。

原子性问题

小李找了几个同学，仔细的审查了程序，确保一些重要的更新操作都有行锁，这次稍微松了一口气。

可是一次非常偶然的系统故障有暴露了一个从没有想过的大问题：

当时电子系的账户有1000元，数学系有2000元，电子系要给数学系转账200元，系统先扣除了电子系的账户钱的钱，变成了800 ，正要往数学系上面增加余额的时候，系统出了故障，崩溃了。

重启以后，就发现电子系的余额是对的，可是数学系还是2000元，那200元丢了！

很明显，转账这个操作，必须得是原子的：要么全部发生，要么根本不发生。

小李决定把类似这样的操作叫做“事务”，但是怎么实现呢？

小李苦思冥想，　终于放了一个大招：　记录日志　！　

在做真正的操作之前，先把要做的事记录下来形成日志（Log），这个日志中包括修改的数据项标识，数据项的旧值（修改前的值）和新值（修改后的值），然后再进行真正的数据库修改。

刚开始的时候事务处于活动状态，只有所有的操作都正确无误的写入了磁盘，才会进入提交状态，否则就要回滚修改。

（码农翻身注：除了原子性之外，事务还有持久性，隔离性，一致性，这里就不展开了）

安全

有一天系主任找到小李，提了一个全新的问题：

“小李啊，能不能添加一点权限控制？比方说系里的财务状况只能我和财务人员知道，现在每个人都可以查询，这成什么样子？”

小李心想确实是这样，一个没有权限控制的系统是非常危险的，尤其是随意删除，那还了得？！

赶紧加上一个权限系统，小李想了想，先定义三大类权限：

1. 对数据操作的，例如SELECT, UPDATE, INSERT等

2. 对结构操作的，例如创建表，修改表，等

3. 做管理的，例如备份数据，创建用户等

然后就可以把这些权限授予某个用户了，很多时候，还需要把表附加上，像这样：

GRANT SELECT on 财务表 to 系主任

GRANT CREATE_TABLE to 张老师

（码农翻身注：这里模仿了mysql）

解决了如此多棘手的问题以后，小李的信息系统已经非常复杂了，实际上，这个系统的中间层完全可以剥离出来，形成一个完整的软件了，小李把它称为：数据库

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