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[内存碎片减少技术]的搜索结果
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Redis
...种客户端批处理命令的技术,它允许客户端一次性发送多个命令而不需等待服务器响应,然后服务器会一次性执行这些命令并返回结果。通过减少网络往返延迟,Pipeline能够显著提升Redis的性能和命令执行效率。 Multi-exec , Multi-exec是Redis中的事务功能实现,用于保证一组命令以原子性的方式执行,即这一组命令要么全部执行成功,要么全部不执行。在进行批量操作时,Multi-exec可以确保数据一致性的同时提高处理效率,避免因单个命令执行失败导致整个操作序列需要回滚的情况。 哈希表ziplist编码 , 在Redis内部存储优化中,对于哈希类型的键值对数据结构,Redis提供了ziplist编码方式。ziplist是一种高效的紧凑格式,适用于存储小尺寸的数据项,如小型哈希表。使用ziplist编码能有效压缩存储空间,减少内存碎片,从而提高读写速度。用户可以通过调整配置参数hash-max-ziplist-entries(表示哈希对象最多能有多少个成员)和hash-max-ziplist-value(表示哈希对象的成员最大长度)来决定何时采用ziplist编码。
2023-11-29 11:08:17
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初心未变
Netty
...算、大数据和微服务等技术的快速发展,高效处理网络通信与优化资源管理的需求愈发凸显。Netty作为业界广泛使用的高性能异步事件驱动网络应用框架,在众多大型项目中承担了关键角色。尤其在实时通信、游戏后端服务器开发以及分布式系统构建等领域,Netty的资源管理机制显得尤为重要。 事实上,Netty团队持续致力于改进其资源回收及性能优化策略。就在最近的4.1版本更新中,Netty进一步强化了其内存管理和对象生命周期控制能力,例如引入更精细化的ByteBuf池化管理,有效减少了内存碎片并提升了资源利用率。 同时,有开发者深度研究了Netty在高并发场景下的资源回收表现,并撰写了相关实战案例分析文章,通过对比不同资源管理策略的实际效果,为社区提供了宝贵的实践参考。此外,一些知名互联网公司如阿里巴巴、腾讯等也在其技术博客上分享了如何结合业务特点定制化使用Netty进行资源管理的经验心得。 因此,对于软件开发者而言,紧跟Netty的最新发展动态,深入理解并灵活运用其资源管理机制,不仅可以解决大规模数据传输过程中的资源瓶颈问题,更能有力地保障系统的稳定性和健壮性,从而更好地适应现代复杂分布式系统的挑战。
2023-03-21 08:04:38
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笑傲江湖-t
Netty
...y中ByteBuf的内存管理机制探秘:那些你不可不知的秘密 在高性能网络编程的世界里,Netty作为Java NIO框架中的佼佼者,其对内存管理的精妙设计让人叹为观止。这篇文咱们要接地气地聊聊Netty这个大神级框架中的一个核心小秘密——ByteBuf的内存管理机制。咱会用到一些鲜活的例子,配上详尽的代码演示,就像是手拉手带你穿越进Netty那既充满智慧又高效无比的内存魔法世界一样。 1. ByteBuf 打破传统枷锁的新颖设计 不同于Java NIO库中的ByteBuffer,Netty自创了一套高效、灵活且易于使用的字节缓冲区抽象——ByteBuf。嘿,你知道吗?这家伙可不只是提供了更多更丰富的API接口那么简单,它还在内存管理这块玩出了大招,采用了一种超前卫的策略,这样一来,性能嗖嗖地往上窜,连垃圾回收的压力都大幅减轻了,真是让人眼前一亮! 1.1 不同类型的ByteBuf实现 ByteBuf有两种主要类型: - HeapByteBuf:基于JVM堆内存分配,访问速度快但受限于堆大小; java ByteBuf heapBuffer = Unpooled.buffer(1024); // 创建一个1KB的堆内ByteBuf - DirectByteBuf:直接使用操作系统提供的内存,绕过Java堆,适合大量数据传输,但分配和释放成本相对较高; java ByteBuf directBuffer = Unpooled.directBuffer(1024); // 创建一个1KB的直接ByteBuf 2. 内存池(PooledByteBufAllocator):节约资源的艺术 Netty为了进一步优化性能,引入了内存池的概念,通过PooledByteBufAllocator类来高效地管理和复用内存块。当你需要构建一个ByteBuf的时候,系统会默认优先从内存池里找找看有没有现成的内存块可以用。这样一来,就省去了频繁分配和回收内存的操作,这可是能有效避免让GC(垃圾回收)暂停的小诀窍! java // 使用内存池创建ByteBuf PooledByteBufAllocator allocator = PooledByteBufAllocator.DEFAULT; ByteBuf pooledBuffer = allocator.buffer(1024); // 从内存池中获取或新建一个ByteBuf 3. 扩容机制 智能适应的数据容器 ByteBuf在写入数据时,如果当前容量不足,会自动扩容。这个过程是经过精心设计的,以减少拷贝数据的次数,提高效率。扩容这个事儿,一般会根据实际情况来,就像咱们买东西,需要多少就加多少。比如说,如果发现内存有点紧张了,我们就可能选择翻倍扩容,这样既能保证内存的高效使用,又能避免总是小打小闹地一点点加,费时又费力。说白了,就是瞅准时机,一步到位,让内存既不浪费也不捉襟见肘。 java ByteBuf dynamicBuffer = Unpooled.dynamicBuffer(); dynamicBuffer.writeBytes(new byte[512]); // 当容量不够时,会自动扩容 4. 内存碎片控制 volatile与AtomicIntegerFieldUpdater的应用 Netty巧妙地利用volatile变量和AtomicIntegerFieldUpdater来跟踪ByteBuf的读写索引,减少了对象状态同步的开销,并有效地控制了内存碎片。这种设计使得并发环境下对ByteBuf的操作更为安全,也更有利于JVM进行内存优化。 结语:思考与探讨 面对复杂多变的网络环境和苛刻的性能要求,Netty的ByteBuf内存管理机制犹如一位深思熟虑的管家,细心照料着每一份宝贵的系统资源。它的设计真有两把刷子,一方面,开发团队那帮家伙对性能瓶颈有着鹰眼般的洞察力,另一方面,他们在实际动手干工程时,也展现出了十足的匠心独运,让人不得不服。深入理解并合理运用这些机制,无疑将有助于我们构建出更加稳定、高效的网络应用服务。下回你手里捏着ByteBuf这把锋利的小家伙时,不妨小小地惊叹一下它里面蕴藏的那股子深厚的技术功底,同时,也别忘了那些开发者们对卓越品质那份死磕到底的热情和坚持。
2023-11-04 20:12:56
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山涧溪流
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...性能需求的不断提升,内存管理技术的研究与应用愈发关键。近期,Google的tcmalloc和Facebook的jemalloc因其高效的内存分配策略在业界持续引发关注。2023年初,有开发者在GitHub上发布了对这两种内存分配器在大规模数据处理场景下的对比评测报告,结果显示,在特定条件下,jemalloc能有效减少大对象分配时的延迟,而tcmalloc在小对象频繁分配回收的场景中表现更优。 而在操作系统内核层面,Linux内核社区正在积极改进伙伴系统算法以适应新兴硬件架构的需求,例如针对非均匀内存访问(NUMA)节点的优化,以及通过合并多个小页以减少内存碎片的技术探索。此外,Slab分配器也在不断迭代升级,新的研究指出,通过引入智能缓存替换策略,可以进一步降低slab分配器的内存浪费,提高整体系统的资源利用率。 同时,随着持久化内存、异构计算等新型硬件技术的发展,内存管理面临全新挑战。研究人员正尝试将传统内存管理模式与这些新技术相结合,如Intel Optane DC持久性内存的管理方案,以及针对GPU等加速设备的内存池设计,力求在保证高效的同时,最大限度地发挥新型硬件的潜力。 综上所述,无论是用户空间还是内核空间的内存管理,都处于一个快速演进和技术革新的阶段,对于软件开发者和系统工程师而言,紧跟最新的研究成果和最佳实践,无疑是提升系统性能和稳定性的关键所在。
2023-02-26 20:46:17
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...间还消耗很多流量。 内存申请: if ((m_buffer = (struct max_buffer )malloc(sizeof(struct max_buffer))) != NULL){m_buffer->len = CUR_LENGTH;memcpy(m_buffer->data, "max_buffer test", CUR_LENGTH);printf("%d, %s\n", m_buffer->len, m_buffer->data);} 内存释放: free(m_buffer);m_buffer = NULL; 指针数据包 为了避免空间上的浪费,我们可以将上面的长度为 MAX_LENGTH 的定长数组换为指针, 每次使用时动态的开辟 CUR_LENGTH 大小的空间。数据包结构体定义: struct point_buffer{int len;char data;}; 数据结构大小 >= sizeof(int) + sizeof(char )但在内存分配时,需要两步进行: 需为结构体分配一块内存空间; 为结构体中的成员变量分配内存空间; 内存申请: if ((p_buffer = (struct point_buffer )malloc(sizeof(struct point_buffer))) != NULL){p_buffer->len = CUR_LENGTH;if ((p_buffer->data = (char )malloc(sizeof(char) CUR_LENGTH)) != NULL){memcpy(p_buffer->data, "point_buffer test", CUR_LENGTH);printf("%d, %s\n", p_buffer->len, p_buffer->data);} } 内存释放: free(p_buffer->data);free(p_buffer);p_buffer = NULL; 虽然这样能够节约内存,但是两次分配的内存是不连续的, 需要分别对其进行管理,导致的问题就是需要对结构体和数据分别申请和释放内存,这样对于程序员来说无疑是一个灾难,因为这样很容易导致遗忘释放内存造成内存泄露。 有没有更好的方法呢?那就是今天的主题柔性数组。 2 柔性数组 什么是柔性数组? 柔性数组成员(flexible array member)也叫伸缩性数组成员,这种代码结构产生于对动态结构体的需求。在日常的编程中,有时候需要在结构体中存放一个长度动态的字符串,鉴于这种代码结构所产生的重要作用,C99 甚至把它收入了标准中: As a special case, the last element of a structure with more than one named member may have an incomplete array type; this is called a flexible array member. 柔性数组是 C99 标准引入的特性,所以当你的编译器提示不支持的语法时,请检查你是否开启了 C99 选项或更高的版本支持。 C99 标准的定义如下: struct test {short len; // 必须至少有一个其它成员char arr[]; // 柔性数组必须是结构体最后一个成员(也可是其它类型,如:int、double、...)}; 柔性数组成员必须定义在结构体里面且为最后元素; 结构体中不能单独只有柔性数组成员; 柔性数组不占内存。 在一个结构体的最后,申明一个长度为空的数组,就可以使得这个结构体是可变长的。对于编译器来说,此时长度为 0 的数组并不占用空间,因为数组名本身不占空间,它只是一个偏移量,数组名这个符号本身代表了一个不可修改的地址常量, 但对于这个数组的大小,我们可以进行动态分配,对于编译器而言,数组名仅仅是一个符号,它不会占用任何空间,它在结构体中,只是代表了一个偏移量,代表一个不可修改的地址常量! 对于柔性数组的这个特点,很容易构造出变成结构体,如缓冲区,数据包等等, 其实柔性数组成员在实现跳跃表时有它特别的用法,在Redis的SDS数据结构中和跳跃表的实现上,也使用柔性数组成员。它的主要用途是为了满足需要变长度的结构体,为了解决使用数组时内存的冗余和数组的越界问题。 柔性数组解决引言的例子 //柔性数组struct soft_buffer{int len;char data[0];}; 数据结构大小 = sizeof(struct soft_buffer) = sizeof(int),这样的变长数组常用于网络通信中构造不定长数据包, 不会浪费空间浪费网络流量。 申请内存: if ((softbuffer = (struct soft_buffer )malloc(sizeof(struct soft_buffer) + sizeof(char) CUR_LENGTH)) != NULL){softbuffer->len = CUR_LENGTH;memcpy(softbuffer->data, "softbuffer test", CUR_LENGTH);printf("%d, %s\n", softbuffer->len, softbuffer->data);} 释放内存: free(softbuffer);softbuffer = NULL; 对比使用指针和柔性数组会发现,使用柔性数组的优点: 由于结构体使用指针地址不连续(两次 malloc),柔性数组地址连续,只需要一次 malloc,同样释放前者需要两次,后者可以一起释放。 在数据拷贝时,结构体使用指针时,必须拷贝它指向的内存,内存不连续会存在问题,柔性数组可以直接拷贝。 减少内存碎片,由于结构体的柔性数组和结构体成员的地址是连续的,即可一同申请内存,因此更大程度地避免了内存碎片。另外由于该成员本身不占结构体空间,因此,整体而言,比普通的数组成员占用空间要会稍微小点。 缺点:对结构体格式有要求,必要放在最后,不是唯一成员。 3 总结 在日常编程中,有时需要在结构体中存放一个长度是动态的字符串(也可能是其他数据类型),可以使用柔性数组,柔性数组是一种能够巧妙地解决数组内存的冗余和数组的越界问题一种方法。非常值得大家学习和借鉴。 推荐阅读: 专辑|Linux文章汇总 专辑|程序人生 专辑|C语言 我的知识小密圈 本篇文章为转载内容。原文链接:https://linus.blog.csdn.net/article/details/112645639。 该文由互联网用户投稿提供,文中观点代表作者本人意见,并不代表本站的立场。 作为信息平台,本站仅提供文章转载服务,并不拥有其所有权,也不对文章内容的真实性、准确性和合法性承担责任。 如发现本文存在侵权、违法、违规或事实不符的情况,请及时联系我们,我们将第一时间进行核实并删除相应内容。
2023-01-21 13:56:11
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HBase
近期,随着大数据技术的飞速发展,HBase作为一款分布式NoSQL数据库,其性能优化的重要性愈发凸显。例如,在某大型电商公司的实时推荐系统中,HBase集群的响应速度直接影响了用户的购物体验。据报道,该公司最近对HBase集群进行了全面升级,不仅将RegionServer的堆内存从8GB提升至16GB,还引入了新的Compaction算法,大幅减少了数据碎片化问题。这一系列调整使得查询延迟降低了约30%,整体吞吐量提升了近50%。 与此同时,开源社区也在不断推进HBase的功能迭代。最新发布的HBase 2.5版本引入了多项性能增强特性,包括支持异步I/O操作以减少网络延迟,以及改进了Region分裂和合并逻辑,从而提高了数据分布的均匀性。此外,社区还特别强调了监控的重要性,建议用户充分利用Prometheus和Grafana等现代监控工具,实现对HBase集群的全方位观测。 值得注意的是,HBase的性能优化并非一蹴而就,而是需要结合实际业务场景进行细致调优。例如,在金融行业中,高频交易系统对数据一致性要求极高,因此需要特别关注GC时间对事务处理的影响;而在物联网领域,则可能更侧重于降低单点延迟,确保海量设备的数据上报能够及时响应。 回顾历史,HBase自2008年开源以来,一直致力于为企业级应用场景提供可靠的数据存储解决方案。正如Apache基金会主席比尔·霍普金斯所说:“HBase的成功离不开全球开发者社区的支持。”未来,随着5G、边缘计算等新技术的普及,HBase有望在更多新兴领域发挥重要作用,成为企业数字化转型不可或缺的一部分。
2025-04-14 16:00:01
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落叶归根
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...相应内容。 随着容器技术越来越火热,各种大会上标杆企业分享容器化收益,带动其他还未实施容器的企业也在考虑实施容器化。不过真要在自己企业实践容器的时候,会认识到容器化不是一个简单工程,甚至会有一种茫然不知从何入手的感觉。 本文总结了通用的企业容器化实施线路图,主要针对企业有存量系统改造为容器,或者部分新开发的系统使用容器技术的场景。不包含企业系统从0开始全新构建的场景,这种场景相对简单。 容器实践路线图 企业着手实践容器的路线,建议从3个维度评估,然后根据评估结果落地实施。3个评估维度为:商业目标,技术选型,团队配合。 商业目标是重中之重,需要回答为何要容器化,这个也是牵引团队在容器实践路上不断前行的动力,是遇到问题是解决问题的方向指引,最重要的是让决策者认同商业目标,并能了解到支持商业目标的技术原理,上下目标对齐才好办事。 商业目标确定之后,需要确定容器相关的技术选型,容器是一种轻量化的虚拟化技术,与传统虚拟机比较有优点也有缺点,要找出这些差异点识别出对基础设施与应用的影响,提前识别风险并采取应对措施。 技术选型明确之后,在公司或部门内部推广与评审,让开发人员、架构师、测试人员、运维人员相关人员与团队理解与认同方案,听取他们意见,他们是直接使用容器的客户,不要让他们有抱怨。 最后是落地策略,一般是选取一些辅助业务先试点,在实践过程中不断总结经验。 商业目标 容器技术是以应用为中心的轻量级虚拟化技术,而传统的Xen与KVM是以资源为中心的虚拟化技术,这是两者的本质差异。以应用为中心是容器技术演进的指导原则,正是在这个原则指导下,容器技术相对于传统虚拟化有几个特点:打包既部署、镜像分层、应用资源调度。 打包即部署:打包即部署是指在容器镜像制作过程包含了传统软件包部署的过程(安装依赖的操作系统库或工具、创建用户、创建运行目录、解压、设置文件权限等等),这么做的好处是把应用及其依赖封装到了一个相对封闭的环境,减少了应用对外部环境的依赖,增强了应用在各种不同环境下的行为一致性,同时也减少了应用部署时间。 镜像分层:容器镜像包是分层结构,同一个主机上的镜像层是可以在多个容器之间共享的,这个机制可以极大减少镜像更新时候拉取镜像包的时间,通常应用程序更新升级都只是更新业务层(如Java程序的jar包),而镜像中的操作系统Lib层、运行时(如Jre)层等文件不会频繁更新。因此新版本镜像实质有变化的只有很小的一部分,在更新升级时候也只会从镜像仓库拉取很小的文件,所以速度很快。 应用资源调度:资源(计算/存储/网络)都是以应用为中心的,中心体现在资源分配是按照应用粒度分配资源、资源随应用迁移。 基于上述容器技术特点,可以推导出容器技术的3大使用场景:CI/CD、提升资源利用率、弹性伸缩。这3个使用场景自然推导出通用的商业层面收益:CI/CD提升研发效率、提升资源利用率降低成本、按需弹性伸缩在体验与成本之间达成平衡。 当然,除了商业目标之外,可能还有其他一些考虑因素,如基于容器技术实现计算任务调度平台、保持团队技术先进性等。 CI/CD提升研发效率 为什么容器技术适合CI/CD CI/CD是DevOps的关键组成部分,DevOps是一套软件工程的流程,用于持续提升软件开发效率与软件交付质量。DevOps流程来源于制造业的精益生产理念,在这个领域的领头羊是丰田公司,《丰田套路》这本书总结丰田公司如何通过PDCA(Plan-Do-Check-Act)方法实施持续改进。PDCA通常也称为PDCA循环,PDCA实施过程简要描述为:确定目标状态、分析当前状态、找出与目标状态的差距、制定实施计划、实施并总结、开始下一个PDCA过程。 DevOps基本也是这么一个PDCA流程循环,很容易认知到PDCA过程中效率是关键,同一时间段内,实施更多数量的PDCA过程,收益越高。在软件开发领域的DevOps流程中,各种等待(等待编译、等待打包、等待部署等)、各种中断(部署失败、机器故障)是影响DevOps流程效率的重要因素。 容器技术出来之后,将容器技术应用到DevOps场景下,可以从技术手段消除DevOps流程中的部分等待与中断,从而大幅度提升DevOps流程中CI/CD的效率。 容器的OCI标准定义了容器镜像规范,容器镜像包与传统的压缩包(zip/tgz等)相比有两个关键区别点:1)分层存储;2)打包即部署。 分层存储可以极大减少镜像更新时候拉取镜像包的时间,通常应用程序更新升级都只是更新业务层(如Java程序的jar包),而镜像中的操作系统Lib层、运行时(如Jre)层等文件不会频繁更新。因此新版本镜像实质有变化的只有很小的一部分,在更新升级时候也只会从镜像仓库拉取很小的文件,所以速度很快。 打包即部署是指在容器镜像制作过程包含了传统软件包部署的过程(安装依赖的操作系统库或工具、创建用户、创建运行目录、解压、设置文件权限等等),这么做的好处是把应用及其依赖封装到了一个相对封闭的环境,减少了应用对外部环境的依赖,增强了应用在各种不同环境下的行为一致性,同时也减少了应用部署时间。 基于容器镜像的这些优势,容器镜像用到CI/CD场景下,可以减少CI/CD过程中的等待时间,减少因环境差异而导致的部署中断,从而提升CI/CD的效率,提升整体研发效率。 CI/CD的关键诉求与挑战 快 开发人员本地开发调试完成后,提交代码,执行构建与部署,等待部署完成后验证功能。这个等待的过程尽可能短,否则开发人员工作容易被打断,造成后果就是效率降低。如果提交代码后几秒钟就能够完成部署,那么开发人员几乎不用等待,工作也不会被打断;如果需要好几分钟或十几分钟,那么可以想象,这十几分钟就是浪费了,这时候很容易做点别的事情,那么思路又被打断了。 所以构建CI/CD环境时候,快是第一个需要考虑的因素。要达到快,除了有足够的机器资源免除排队等待,引入并行编译技术也是常用做法,如Maven3支持多核并行构建。 自定义流程 不同行业存在不同的行业规范、监管要求,各个企业有一套内部质量规范,这些要求都对软件交付流程有定制需求,如要求使用商用的代码扫描工具做安全扫描,如构建结果与企业内部通信系统对接发送消息。 在团队协同方面,不同的公司,对DevOps流程在不同团队之间分工有差异,典型的有开发者负责代码编写构建出构建物(如jar包),而部署模板、配置由运维人员负责;有的企业开发人员负责构建并部署到测试环境;有的企业开发人员直接可以部署到生产环境。这些不同的场景,对CI/CD的流程、权限管控都有定制需求。 提升资源利用率 OCI标准包含容器镜像标准与容器运行时标准两部分,容器运行时标准聚焦在定义如何将镜像包从镜像仓库拉取到本地并更新、如何隔离运行时资源这些方面。得益于分层存储与打包即部署的特性,容器镜像从到镜像仓库拉取到本地运行速度非常快(通常小于30秒,依赖镜像本身大小等因素),基于此可以实现按需分配容器运行时资源(cpu与内存),并限定单个容器资源用量;然后根据容器进程资源使用率设定弹性伸缩规则,实现自动的弹性伸缩。 这种方式相对于传统的按峰值配置资源方式,可以提升资源利用率。 按需弹性伸缩在体验与成本之间达成平衡 联动弹性伸缩 应用运行到容器,按需分配资源之后,理想情况下,Kubernetes的池子里没有空闲的资源。这时候扩容应用实例数,新扩容的实例会因资源不足调度失败。这时候需要资源池能自动扩容,加入新的虚拟机,调度新扩容的应用。 由于应用对资源的配比与Flavor有要求,因此新加入的虚拟机,应当是与应用所需要的资源配比与Flavor一致的。缩容也是类似。 弹性伸缩还有一个诉求点是“平滑”,对业务做到不感知,也称为“优雅”扩容/缩容。 请求风暴 上面提到的弹性伸缩一般是有计划或缓慢增压的场景,存在另外一种无法预期的请求风暴场景,这种场景的特征是无法预测、突然请求量增大数倍或数十倍、持续时间短。典型的例子如行情交易系统,当行情突变的时候,用户访问量徒增,持续几十分钟或一个小时。 这种场景的弹性诉求,要求短时间内能将资源池扩大数倍,关键是速度要快(秒级),否则会来不及扩容,系统已经被冲垮(如果无限流的话)。 目前基于 Virtual Kubelet 与云厂家的 Serverless 容器,理论上可以提供应对请求风暴的方案。不过在具体实施时候,需要考虑传统托管式Kubernetes容器管理平台与Serverless容器之间互通的问题,需要基于具体厂家提供的能力来评估。 基于容器技术实现计算调度平台 计算(大数据/AI训练等)场景的特征是短时间内需要大量算力,算完即释放。容器的环境一致性以及调度便利性适合这种场景。 技术选型 容器技术是属于基础设施范围,但是与传统虚拟化技术(Xen/KVM)比较,容器技术是应用虚拟化,不是纯粹的资源虚拟化,与传统虚拟化存在差异。在容器技术选型时候,需要结合当前团队在应用管理与资源管理的现状,对照容器技术与虚拟化技术的差异,选择最合适的容器技术栈。 什么是容器技术 (1)容器是一种轻量化的应用虚拟化技术。 在讨论具体的容器技术栈的时候,先介绍目前几种常用的应用虚拟化技术,当前有3种主流的应用虚拟化技术: LXC,MicroVM,UniKernel(LibOS)。 LXC: Linux Container,通过 Linux的 namespace/cgroups/chroot 等技术隔离进程资源,目前应用最广的docker就是基于LXC实现应用虚拟化的。 MicroVM: MicroVM 介于 传统的VM 与 LXC之间,隔离性比LXC好,但是比传统的VM要轻量,轻量体现在体积小(几M到几十M)、启动快(小于1s)。 AWS Firecracker 就是一种MicroVM的实现,用于AWS的Serverless计算领域,Serverless要求启动快,租户之间隔离性好。 UniKernel: 是一种专用的(特定编程语言技术栈专用)、单地址空间、使用 library OS 构建出来的镜像。UniKernel要解决的问题是减少应用软件的技术栈层次,现代软件层次太多导致越来越臃肿:硬件+HostOS+虚拟化模拟+GuestOS+APP。UniKernel目标是:硬件+HostOS+虚拟化模拟+APP-with-libos。 三种技术对比表: 开销 体积 启动速度 隔离/安全 生态 LXC 低(几乎为0) 小 快(等同进程启动) 差(内核共享) 好 MicroVM 高 大 慢(小于1s) 好 中(Kata项目) UniKernel 中 中 中 好 差 根据上述对比来看,LXC是应用虚拟化首选的技术,如果LXC无法满足隔离性要,则可以考虑MicroVM这种技术。当前社区已经在着手融合LXC与MicroVM这两种技术,从应用打包/发布调度/运行层面统一规范,Kubernetes集成Kata支持混合应用调度特性可以了解一下。 UniKernel 在应用生态方面相对比较落后,目前在追赶中,目前通过 linuxkit 工具可以在UniKernel应用镜像中使用docker镜像。这种方式笔者还未验证过,另外docker镜像运行起来之后,如何监控目前还未知。 从上述三种应用虚拟化技术对比,可以得出结论: (2)容器技术与传统虚拟化技术不断融合中。 再从规范视角来看容器技术,可以将容器技术定义为: (3)容器=OCI+CRI+辅助工具。 OCI规范包含两部分,镜像规范与运行时规范。简要的说,要实现一个OCI的规范,需要能够下载镜像并解压镜像到文件系统上组成成一个文件目录结构,运行时工具能够理解这个目录结构并基于此目录结构管理(创建/启动/停止/删除)进程。 容器(container)的技术构成就是实现OCI规范的技术集合。 对于不同的操作系统(Linux/Windows),OCI规范的实现技术不同,当前docker的实现,支持Windows与Linux与MacOS操作系统。当前使用最广的是Linux系统,OCI的实现,在Linux上组成容器的主要技术: chroot: 通过分层文件系统堆叠出容器进程的rootfs,然后通过chroot设置容器进程的根文件系统为堆叠出的rootfs。 cgroups: 通过cgroups技术隔离容器进程的cpu/内存资源。 namesapce: 通过pid, uts, mount, network, user namesapce 分别隔离容器进程的进程ID,时间,文件系统挂载,网络,用户资源。 网络虚拟化: 容器进程被放置到独立的网络命名空间,通过Linux网络虚拟化veth, macvlan, bridge等技术连接主机网络与容器虚拟网络。 存储驱动: 本地文件系统,使用容器镜像分层文件堆叠的各种实现驱动,当前推荐的是overlay2。 广义的容器还包含容器编排,即当下很火热的Kubernetes。Kubernetes为了把控容器调度的生态,发布了CRI规范,通过CRI规范解耦Kubelet与容器,只要实现了CRI接口,都可以与Kubelet交互,从而被Kubernetes调度。OCI规范的容器实现与CRI标准接口对接的实现是CRI-O。 辅助工具用户构建镜像,验证镜像签名,管理存储卷等。 容器定义 容器是一种轻量化的应用虚拟化技术。 容器=OCI+CRI+辅助工具。 容器技术与传统虚拟化技术不断融合中。 什么是容器编排与调度 选择了应用虚拟化技术之后,还需要应用调度编排,当前Kubernetes是容器领域内编排的事实标准,不管使用何种应用虚拟化技术,都已经纳入到了Kubernetes治理框架中。 Kubernetes 通过 CRI 接口规范,将应用编排与应用虚拟化实现解耦:不管使用何种应用虚拟化技术(LXC, MicroVM, LibOS),都能够通过Kubernetes统一编排。 当前使用最多的是docker,其次是cri-o。docker与crio结合kata-runtime都能够支持多种应用虚拟化技术混合编排的场景,如LXC与MicroVM混合编排。 docker(now): Moby 公司贡献的 docker 相关部件,当前主流使用的模式。 docker(daemon) 提供对外访问的API与CLI(docker client) containerd 提供与 kubelet 对接的 CRI 接口实现 shim负责将Pod桥接到Host namespace。 cri-o: 由 RedHat/Intel/SUSE/IBM/Hyper 公司贡献的实现了CRI接口的符合OCI规范的运行时,当前包括 runc 与 kata-runtime ,也就是说使用 cir-o 可以同时运行LXC容器与MicroVM容器,具体在Kata介绍中有详细说明。 CRI-O: 实现了CRI接口的进程,与 kubelet 交互 crictl: 类似 docker 的命令行工具 conmon: Pod监控进程 other cri runtimes: 其他的一些cri实现,目前没有大规模应用到生产环境。 容器与传统虚拟化差异 容器(container)的技术构成 前面主要讲到的是容器与编排,包括CRI接口的各种实现,我们把容器领域的规范归纳为南向与北向两部分,CRI属于北向接口规范,对接编排系统,OCI就属于南向接口规范,实现应用虚拟化。 简单来讲,可以这么定义容器: 容器(container) ~= 应用打包(build) + 应用分发(ship) + 应用运行/资源隔离(run)。 build-ship-run 的内容都被定义到了OCI规范中,因此也可以这么定义容器: 容器(container) == OCI规范 OCI规范包含两部分,镜像规范与运行时规范。简要的说,要实现一个OCI的规范,需要能够下载镜像并解压镜像到文件系统上组成成一个文件目录结构,运行时工具能够理解这个目录结构并基于此目录结构管理(创建/启动/停止/删除)进程。 容器(container)的技术构成就是实现OCI规范的技术集合。 对于不同的操作系统(Linux/Windows),OCI规范的实现技术不同,当前docker的实现,支持Windows与Linux与MacOS操作系统。当前使用最广的是Linux系统,OCI的实现,在Linux上组成容器的主要技术: chroot: 通过分层文件系统堆叠出容器进程的rootfs,然后通过chroot设置容器进程的根文件系统为堆叠出的rootfs。 cgroups: 通过cgroups技术隔离容器进程的cpu/内存资源。 namesapce: 通过pid, uts, mount, network, user namesapce 分别隔离容器进程的进程ID,时间,文件系统挂载,网络,用户资源。 网络虚拟化: 容器进程被放置到独立的网络命名空间,通过Linux网络虚拟化veth, macvlan, bridge等技术连接主机网络与容器虚拟网络。 存储驱动: 本地文件系统,使用容器镜像分层文件堆叠的各种实现驱动,当前推荐的是overlay2。 广义的容器还包含容器编排,即当下很火热的Kubernetes。Kubernetes为了把控容器调度的生态,发布了CRI规范,通过CRI规范解耦Kubelet与容器,只要实现了CRI接口,都可以与Kubelet交互,从而被Kubernetes调度。OCI规范的容器实现与CRI标准接口对接的实现是CRI-O。 容器与虚拟机差异对比 容器与虚拟机的差异可以总结为2点:应用打包与分发的差异,应用资源隔离的差异。当然,导致这两点差异的根基是容器是以应用为中心来设计的,而虚拟化是以资源为中心来设计的,本文对比容器与虚拟机的差异,更多的是站在应用视角来对比。 从3个方面对比差异:资源隔离,应用打包与分发,延伸的日志/监控/DFX差异。 1.资源隔离 隔离机制差异 容器 虚拟化 mem/cpu cgroup, 使用时候设定 require 与 limit 值 QEMU, KVM network Linux网络虚拟化技术(veth,tap,bridge,macvlan,ipvlan), 跨虚拟机或出公网访问:SNAT/DNAT, service转发:iptables/ipvs, SR-IOV Linux网络虚拟化技术(veth,tap,bridge,macvlan,ipvlan), QEMU, SR-IOV storage 本地存储: 容器存储驱动 本地存储:virtio-blk 差异引入问题与实践建议 应用程序未适配 cgroup 的内存隔离导致问题: 典型的是 JVM 虚拟机,在 JVM 启动时候会根据系统内存自动设置 MaxHeapSize 值,通常是系统内存的1/4,但是 JVM 并未考虑 cgroup 场景,读系统内存时候任然读取主机的内存来设置 MaxHeapSize,这样会导致内存超过 cgroup 限制从而导致进程被 kill 。问题详细阐述与解决建议参考Java inside docker: What you must know to not FAIL。 多次网络虚拟化问题: 如果在虚拟机内使用容器,会多一层网络虚拟化,并加入了SNAT/DNAT技术, iptables/ipvs技术,对网络吞吐量与时延都有影响(具体依赖容器网络方案),对问题定位复杂度变高,同时还需要注意网络内核参数调优。 典型的网络调优参数有:转发表大小 /proc/sys/net/netfilter/nf_conntrack_max 使用iptables 作为service转发实现的时候,在转发规则较多的时候,iptables更新由于需要全量更新导致非常耗时,建议使用ipvs。详细参考[华为云在 K8S 大规模场景下的 Service 性能优化实践](https://zhuanlan.zhihu.com/p/37230013)。 容器IP地址频繁变化不固定,周边系统需要协调适配,包括基于IP地址的白名单或防火墙控制策略需要调整,CMDB记录的应用IP地址需要适配动态IP或者使用服务名替代IP地址。 存储驱动带来的性能损耗: 容器本地文件系统是通过联合文件系统方式堆叠出来的,当前主推与默认提供的是overlay2驱动,这种模式应用写本地文件系统文件或修改已有文件,使用Copy-On-Write方式,也就是会先拷贝源文件到可写层然后修改,如果这种操作非常频繁,建议使用 volume 方式。 2.应用打包与分发 应用打包/分发/调度差异 容器 虚拟化 打包 打包既部署 一般不会把应用程序与虚拟机打包在一起,通过部署系统部署应用 分发 使用镜像仓库存储与分发 使用文件存储 调度运行 使用K8S亲和/反亲和调度策略 使用部署系统的调度能力 差异引入问题与实践建议 部署提前到构建阶段,应用需要支持动态配置与静态程序分离;如果在传统部署脚本中依赖外部动态配置,这部分需要做一些调整。 打包格式发生变化,制作容器镜像需要注意安全/效率因素,可参考Dockerfile最佳实践 容器镜像存储与分发是按layer来组织的,镜像在传输过程中放篡改的方式是传统软件包有差异。 3.监控/日志/DFX 差异 容器 虚拟化 监控 cpu/mem的资源上限是cgroup定义的;containerd/shim/docker-daemon等进程的监控 传统进程监控 日志采集 stdout/stderr日志采集方式变化;日志持久化需要挂载到volume;进程会被随机调度到其他节点导致日志需要实时采集否则分散很难定位 传统日志采集 问题定位 进程down之后自动拉起会导致问题定位现场丢失;无法停止进程来定位问题因为停止即删除实例 传统问题定位手段 差异引入问题实践与建议 使用成熟的监控工具,运行在docker中的应用使用cadvisor+prometheus实现采集与警报,cadvisor中预置了常用的监控指标项 对于docker管理进程(containerd/shim/docker-daemon)也需要一并监控 使用成熟的日志采集工具,如果已有日志采集Agent,则可以考虑将日志文件挂载到volume后由Agent采集;需要注意的是stderr/stdout输出也要一并采集 如果希望容器内应用进程退出后保留现场定位问题,则可以将Pod的restartPolicy设置为never,进程退出后进程文件都还保留着(/var/lib/docker/containers)。但是这么做的话需要进程没有及时恢复,会影响业务,需要自己实现进程重拉起。 团队配合 与周边的开发团队、架构团队、测试团队、运维团队评审并交流方案,与周边团队达成一致。 落地策略与注意事项 逐步演进过程中网络互通 根据当前已经存在的基础实施情况,选择容器化落地策略。通常使用逐步演进的方式,由于容器化引入了独立的网络namespace导致容器与传统虚拟机进程网络隔离,逐步演进过程中如何打通隔离的网络是最大的挑战。 分两种场景讨论: 不同服务集群之间使用VIP模式互通: 这种模式相对简单,基于VIP做灰度发布。 不同服务集群之间使用微服务点对点模式互通(SpringCloud/ServiceComb/Dubbo都是这一类): 这种模式相对复杂,在逐步容器化过程中,要求容器网络与传统虚拟机网络能够互通(难点是在虚拟机进程内能够直接访问到容器网络的IP地址),当前解决这个问题有几种方法。 自建Kubernetes场景,可使用开源的kube-router,kube-router 使用BGP协议实现容器网络与传统虚拟机网络之间互通,要求网络交换机支持BGP协议。 使用云厂商托管Kubernetes场景,选择云厂商提供的VPC-Router互通的网络插件,如阿里云的Terway网络插件, 华为云的Underlay网络模式。 选择物理机还是虚拟机 选择物理机运行容器还是虚拟机运行容器,需要结合基础设施与业务隔离性要求综合考虑。分两种场景:自建IDC、租用公有云。 自建IDC: 理想情况是使用物理机组成一个大集群,根据业务诉求,对资源保障与安全性要求高的应用,使用MicorVM方式隔离;普通应用使用LXC方式隔离。所有物理机在一个大集群内,方便削峰填谷提升资源利用率。 租用公有云:当前公有云厂家提供的裸金属服务价格较贵且只能包周期,使用裸金属性价比并不高,使用虚拟机更合适。 集群规模与划分 选择集群时候,是多个应用共用一个大集群,还是按应用分组分成多个小集群呢?我们把节点规模数量>=1000的定义为大集群,节点数<1000的定义为小集群。 大集群的优点是资源池共享容器,方便资源调度(削峰填谷);缺点是随着节点数量与负载数量的增多,会引入管理性能问题(需要量化): DNS 解析表变大,增加/删除 Service 或 增加/删除 Endpoint 导致DNS表刷新慢 K8S Service 转发表变大,导致工作负载增加/删除刷新iptables/ipvs记录变慢 etcd 存储空间变大,如果加上ConfigMap,可能导致 etcd 访问时延增加 小集群的优点是不会有管理性能问题,缺点是会导致资源碎片化,不容易共享。共享分两种情况: 应用之间削峰填谷:目前无法实现 计算任务与应用之间削峰填谷:由于计算任务是短时任务,可以通过上层的任务调度软件,在多个集群之间分发计算任务,从而达到集群之间资源共享的目的。 选择集群规模的时候,可以参考上述分析,结合实际情况选择适合的集群划分。 Helm? Helm是为了解决K8S管理对象散碎的问题,在K8S中并没有"应用"的概念,只有一个个散的对象(Deployment, ConfigMap, Service, etc),而一个"应用"是多个对象组合起来的,且这些对象之间还可能存在一定的版本配套关系。 Helm 通过将K8S多个对象打包为一个包并标注版本号形成一个"应用",通过 Helm 管理进程部署/升级这个"应用"。这种方式解决了一些问题(应用分发更方便)同时也引入了一些问题(引入Helm增加应用发布/管理复杂度、在K8S修改了对象后如何同步到Helm)。对于是否需要使用Helm,建议如下: 在自运维模式下不使用Helm: 自运维模式下,很多场景是开发团队交付一个运行包,运维团队负责部署与配置下发,内部通过兼容性或软件包与配置版本配套清单、管理软件包与配置的配套关系。 在交付软件包模式下使用Helm: 交付软件包模式下,Helm 这种把散碎组件组装为一个应用的模式比较适合,使用Helm实现软件包分发/部署/升级场比较简单。 Reference DOCKER vs LXC vs VIRTUAL MACHINES Cgroup与LXC简介 Introducing Container Runtime Interface (CRI) in Kubernetes frakti rkt appc-spec OCI 和 runc:容器标准化和 docker Linux 容器技术史话:从 chroot 到未来 Linux Namespace和Cgroup Java inside docker: What you must know to not FAIL QEMU,KVM及QEMU-KVM介绍 kvm libvirt qemu实践系列(一)-kvm介绍 KVM 介绍(4):I/O 设备直接分配和 SR-IOV [KVM PCI/PCIe Pass-Through SR-IOV] prometheus-book 到底什么是Unikernel? The Rise and Fall of the Operating System The Design and Implementation of the Anykernel and Rump Kernels UniKernel Unikernel:从不入门到入门 OSv 京东如何打造K8s全球最大集群支撑万亿电商交易 Cloud Native App Hub 更多云最佳实践 https://best.practices.cloud 本篇文章为转载内容。原文链接:https://blog.csdn.net/sinat_33155975/article/details/118013855。 该文由互联网用户投稿提供,文中观点代表作者本人意见,并不代表本站的立场。 作为信息平台,本站仅提供文章转载服务,并不拥有其所有权,也不对文章内容的真实性、准确性和合法性承担责任。 如发现本文存在侵权、违法、违规或事实不符的情况,请及时联系我们,我们将第一时间进行核实并删除相应内容。
2023-09-17 15:03:28
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...续空间,当字段的值从内存写入磁盘时,就在这一既定空间随机保存,当一个8K用完的时候,SQLS指针会自动分配一个8K的空间。这里,每个8K空间被称为一个数据页(Page),又名页面或数据页面,并分配从0-7的页号,每个文件的第0页记录引导信息,叫文件头(File header);每8个数据页(64K)的组合形成扩展区(Extent),称为扩展。全部数据页的组合形成堆(Heap)。 SQLS规定行不能跨越数据页,所以,每行记录的最大数据量只能为8K。这就是char和varchar这两种字符串类型容量要限制在8K以内的原因,存储超过8K的数据应使用text类型,实际上,text类型的字段值不能直接录入和保存,它只是存储一个指针,指向由若干8K的文本数据页所组成的扩展区,真正的数据正是放在这些数据页中。 页面有空间页面和数据页面之分。 当一个扩展区的8个数据页中既包含了空间页面又包括了数据或索引页面时,称为混合扩展(Mixed Extent),每张表都以混合扩展开始;反之,称为一致扩展(Uniform Extent),专门保存数据及索引信息。 表被创建之时,SQLS在混合扩展中为其分配至少一个数据页面,随着数据量的增长,SQLS可即时在混合扩展中分配出7个页面,当数据超过8个页面时,则从一致扩展中分配数据页面。 空间页面专门负责数据空间的分配和管理,包括:PFS页面(Page free space):记录一个页面是否已分配、位于混合扩展还是一致扩展以及页面上还有多少可用空间等信息;GAM页面(Global allocation map)和SGAM页面(Secodary global allocation map):用来记录空闲的扩展或含有空闲页面的混合扩展的位置。SQLS综合利用这三种类型的页面文件在必要时为数据表创建新空间; 数据页或索引页则专门保存数据及索引信息,SQLS使用4种类型的数据页面来管理表或索引:它们是IAM页、数据页、文本/图像页和索引页。 在WINDOWS中,我们对文件执行的每一步操作,在磁盘上的物理位置只有系统(system)才知道;SQL SERVER沿袭了这种工作方式,在插入数据的过程中,不但每个字段值在数据页面中的保存位置是随机的,而且每个数据页面在“堆”中的排列位置也只有系统(system)才知道。 这是为什么呢?众所周知,OS之所以能管理DISK,是因为在系统启动时首先加载了文件分配表:FAT(File Allocation Table),正是由它管理文件系统并记录对文件的一切操作,系统才得以正常运行;同理,作为管理系统级的SQL SERVER,也有这样一张类似FAT的表存在,它就是索引分布映像页:IAM(Index Allocation Map)。 IAM的存在,使SQLS对数据表的物理管理有了可能。 IAM页从混合扩展中分配,记录了8个初始页面的位置和该扩展区的位置,每个IAM页面能管理512,000个数据页面,如果数据量太大,SQLS也可以增加更多的IAM页,可以位于文件的任何位置。第一个IAM页被称为FirstIAM,其中记录了以后的IAM页的位置。 数据页和文本/图像页互反,前者保存非文本/图像类型的数据,因为它们都不超过8K的容量,后者则只保存超过8K容量的文本或图像类型数据。而索引页顾名思义,保存的是与索引结构相关的数据信息。了解页面的问题有助我们下一步准确理解SQLS维护索引的方式,如页拆分、填充因子等。 二、索引的基本概念 索引是一种特殊类型的数据库对象,它与表有着密切的联系。 索引是为检索而存在的。如一些书籍的末尾就专门附有索引,指明了某个关键字在正文中的出现的页码位置,方便我们查找,但大多数的书籍只有目录,目录不是索引,只是书中内容的排序,并不提供真正的检索功能。可见建立索引要单独占用空间;索引也并不是必须要建立的,它们只是为更好、更快的检索和定位关键字而存在。 再进一步说,我们要在图书馆中查阅图书,该怎么办呢?图书馆的前台有很多叫做索引卡片柜的小柜子,里面分了若干的类别供我们检索图书,比如你可以用书名的笔画顺序或者拼音顺序作为查找的依据,你还可以从作者名的笔画顺序或拼音顺序去查询想要的图书,反正有许多检索方式,但有一点很明白,书库中的书并没有按照这些卡片柜中的顺序排列——虽然理论上可以这样做,事实上,所有图书的脊背上都人工的粘贴了一个特定的编号①,它们是以这个顺序在排列。索引卡片中并没有指明这本书摆放在书库中的第几个书架的第几本,仅仅指明了这个特定的编号。管理员则根据这一编号将请求的图书返回到读者手中。这是很形象的例子,以下的讲解将会反复用到它。 SQLS在安装完成之后,安装程序会自动创建master、model、tempdb等几个特殊的系统数据库,其中master是SQLS的主数据库,用于保存和管理其它系统数据库、用户数据库以及SQLS的系统信息,它在SQLS中的地位与WINDOWS下的注册表相当。 master中有一个名为sysindexes的系统表,专门管理索引。SQLS查询数据表的操作都必须用到它,毫无疑义,它是本文主角之一。 查看一张表的索引属性,可以在查询分析器中使用以下命令:select from sysindexes where id=object_id(‘tablename’) ;而要查看表的索引所占空间的大小,可以使用系统存储过程命令:sp_spaceused tablename,其中参数tablename为被索引的表名。 三、平衡树 如果你通过书后的索引知道了一个关键字所在的页码,你有可能通过随机的翻寻,最终到达正确的页码。但更科学更快捷的方法是:首先把书翻到大概二分之一的位置,如果要找的页码比该页的页码小,就把书向前翻到四分之一处,否则,就把书向后翻到四分之三的地方,依此类推,把书页续分成更小的部分,直至正确的页码。这叫“两分法”,微软在官方教程MOC里另有一种说法:叫B树(B-Tree,Balance Tree),即平衡树。 一个表索引由若干页面组成,这些页面构成了一个树形结构。B树由“根”(root)开始,称为根级节点,它通过指向另外两个页,把一个表的记录从逻辑上分成两个部分:“枝”—--非叶级节点(Non-Leaf Level);而非叶级节点又分别指向更小的部分:“叶”——叶级节点(Leaf Level)。根节点、非叶级节点和叶级节点都位于索引页中,统称为索引节点,属于索引页的范筹。这些“枝”、“叶”最终指向了具体的数据页(Page)。在根级节点和叶级节点之间的叶又叫数据中间页。 “根”(root)对应了sysindexes表的Root字段,其中记载了非叶级节点的物理位置(即指针);非叶级节点位于根节点和叶节点之间,记载了指向叶级节点的指针;而叶级节点则最终指向数据页。这就是“平衡树”。 四、聚集索引和非聚集索引 从形式上而言,索引分为聚集索引(Clustered Indexes)和非聚集索引(NonClustered Indexes)。 聚集索引相当于书籍脊背上那个特定的编号。如果对一张表建立了聚集索引,其索引页中就包含着建立索引的列的值(下称索引键值),那么表中的记录将按照该索引键值进行排序。比如,我们如果在“姓名”这一字段上建立了聚集索引,则表中的记录将按照姓名进行排列;如果建立了聚集索引的列是数值类型的,那么记录将按照该键值的数值大小来进行排列。 非聚集索引用于指定数据的逻辑顺序,也就是说,表中的数据并没有按照索引键值指定的顺序排列,而仍然按照插入记录时的顺序存放。其索引页中包含着索引键值和它所指向该行记录在数据页中的物理位置,叫做行定位符(RID:Row ID)。好似书后面的的索引表,索引表中的顺序与实际的页码顺序也是不一致的。而且一本书也许有多个索引。比如主题索引和作者索引。 SQL Server在默认的情况下建立的索引是非聚集索引,由于非聚集索引不对表中的数据进行重组,而只是存储索引键值并用一个指针指向数据所在的页面。一个表如果没有聚集索引时,理论上可以建立249个非聚集索引。每个非聚集索引提供访问数据的不同排序顺序。 五、数据是怎样被访问的 若能真正理解了以上索引的基础知识,那么再回头来看索引的工作原理就简单和轻松多了。 (一)SQLS怎样访问没有建立任何索引数据表: Heap译成汉语叫做“堆”,其本义暗含杂乱无章、无序的意思,前面提到数据值被写进数据页时,由于每一行记录之间并没地有特定的排列顺序,所以行与行的顺序就是随机无序的,当然表中的数据页也就是无序的了,而表中所有数据页就形成了“堆”,可以说,一张没有索引的数据表,就像一个只有书柜而没有索引卡片柜的图书馆,书库里面塞满了一堆乱七八糟的图书。当读者对管理员提交查询请求后,管理员就一头钻进书库,对照查找内容从头开始一架一柜的逐本查找,运气好的话,在第一个书架的第一本书就找到了,运气不好的话,要到最后一个书架的最后一本书才找到。 SQLS在接到查询请求的时候,首先会分析sysindexes表中一个叫做索引标志符(INDID: Index ID)的字段的值,如果该值为0,表示这是一张数据表而不是索引表,SQLS就会使用sysindexes表的另一个字段——也就是在前面提到过的FirstIAM值中找到该表的IAM页链——也就是所有数据页集合。 这就是对一个没有建立索引的数据表进行数据查找的方式,是不是很没效率?对于没有索引的表,对于一“堆”这样的记录,SQLS也只能这样做,而且更没劲的是,即使在第一行就找到了被查询的记录,SQLS仍然要从头到尾的将表扫描一次。这种查询称为“遍历”,又叫“表扫描”。 可见没有建立索引的数据表照样可以运行,不过这种方法对于小规模的表来说没有什么太大的问题,但要查询海量的数据效率就太低了。 (二)SQLS怎样访问建立了非聚集索引的数据表: 如前所述,非聚集索引可以建多个,具有B树结构,其叶级节点不包含数据页,只包含索引行。假定一个表中只有非聚集索引,则每个索引行包含了非聚集索引键值以及行定位符(ROW ID,RID),他们指向具有该键值的数据行。每一个RID由文件ID、页编号和在页中行的编号组成。 当INDID的值在2-250之间时,意味着表中存在非聚集索引页。此时,SQLS调用ROOT字段的值指向非聚集索引B树的ROOT,在其中查找与被查询最相近的值,根据这个值找到在非叶级节点中的页号,然后顺藤摸瓜,在叶级节点相应的页面中找到该值的RID,最后根据这个RID在Heap中定位所在的页和行并返回到查询端。 例如:假定在Lastname上建立了非聚集索引,则执行Select From Member Where Lastname=’Ota’时,查询过程是:①SQLS查询INDID值为2;②立即从根出发,在非叶级节点中定位最接近Ota的值“Martin”,并查到其位于叶级页面的第61页;③仅在叶级页面的第61页的Martin下搜寻Ota的RID,其RID显示为N∶706∶4,表示Lastname字段中名为Ota的记录位于堆的第707页的第4行,N表示文件的ID值,与数据无关;④根据上述信息,SQLS立马在堆的第 707页第4行将该记录“揪”出来并显示于前台(客户端)。视表的数据量大小,整个查询过程费时从百分之几毫秒到数毫秒不等。 在谈到索引基本概念的时候,我们就提到了这种方式: 图书馆的前台有很多索引卡片柜,里面分了若干的类别,诸如按照书名笔画或拼音顺序、作者笔画或拼音顺序等等,但不同之处有二:① 索引卡片上记录了每本书摆放的具体位置——位于某柜某架的第几本——而不是“特殊编号”;② 书脊上并没有那个“特殊编号”。管理员在索引柜中查到所需图书的具体位置(RID)后,根据RID直接在书库中的具体位置将书提出来。 显然,这种查询方式效率很高,但资源占用极大,因为书库中书的位置随时在发生变化,必然要求管理员花费额外的精力和时间随时做好索引更新。 (三)SQLS怎样访问建立了聚集索引的数据表: 在聚集索引中,数据所在的数据页是叶级,索引数据所在的索引页是非叶级。 查询原理和上述对非聚集索引的查询相似,但由于记录是按照聚集索引中索引键值进行排序,换句话说,聚集索引的索引键值也就是具体的数据页。 这就好比书库中的书就是按照书名的拼音在排序,而且也只按照这一种排序方式建立相应的索引卡片,于是查询起来要比上述只建立非聚集索引的方式要简单得多。仍以上面的查询为例: 假定在Lastname字段上建立了聚集索引,则执行Select From Member Where Lastname=’Ota’时,查询过程是:①SQLS查询INDID值为1,这是在系统中只建立了聚集索引的标志;②立即从根出发,在非叶级节点中定位最接近Ota的值“Martin”,并查到其位于叶级页面的第120页;③在位于叶级页面第120页的Martin下搜寻到Ota条目,而这一条目已是数据记录本身;④将该记录返回客户端。 这一次的效率比第二种方法更高,以致于看起来更美,然而它最大的优点也恰好是它最大的缺点——由于同一张表中同时只能按照一种顺序排列,所以在任何一种数据表中的聚集索引只能建立一个;并且建立聚集索引需要至少相当于源表120%的附加空间,以存放源表的副本和索引中间页! 难道鱼和熊掌就不能兼顾了吗?办法是有的。 (四)SQLS怎样访问既有聚集索引、又有非聚集索引的数据表: 如果我们在建立非聚集索引之前先建立了聚集索引的话,那么非聚集索引就可以使用聚集索引的关键字进行检索,就像在图书馆中,前台卡片柜中的可以有不同类别的图书索引卡,然而每张卡片上都载明了那个特殊编号——并不是书籍存放的具体位置。这样在最大程度上既照顾了数据检索的快捷性,又使索引的日常维护变得更加可行,这是最为科学的检索方法。 也就是说,在只建立了非聚集索引的情况下,每个叶级节点指明了记录的行定位符(RID);而在既有聚集索引又有非聚集索引的情况下,每个叶级节点所指向的是该聚集索引的索引键值,即数据记录本身。 假设聚集索引建立在Lastname上,而非聚集索引建立在Firstname上,当执行Select From Member Where Firstname=’Mike’时,查询过程是:①SQLS查询INDID值为2;②立即从根出发,在Firstname的非聚集索引的非叶级节点中定位最接近Mike的值“Jose”条目;③从Jose条目下的叶级页面中查到Mike逻辑位置——不是RID而是聚集索引的指针;④根据这一指针所指示位置,直接进入位于Lastname的聚集索引中的叶级页面中到达Mike数据记录本身;⑤将该记录返回客户端。 这就完全和我们在“索引的基本概念”中讲到的现实场景完全一样了,当数据发生更新的时候,SQLS只负责对聚集索引的健值驾以维护,而不必考虑非聚集索引,只要我们在ID类的字段上建立聚集索引,而在其它经常需要查询的字段上建立非聚集索引,通过这种科学的、有针对性的在一张表上分别建立聚集索引和非聚集索引的方法,我们既享受了索引带来的灵活与快捷,又相对规避了维护索引所导致的大量的额外资源消耗。 六、索引的优点和不足 索引有一些先天不足:1:建立索引,系统要占用大约为表的1.2倍的硬盘和内存空间来保存索引。2:更新数据的时候,系统必须要有额外的时间来同时对索引进行更新,以维持数据和索引的一致性——这就如同图书馆要有专门的位置来摆放索引柜,并且每当库存图书发生变化时都需要有人将索引卡片重整以保持索引与库存的一致。 当然建立索引的优点也是显而易见的:在海量数据的情况下,如果合理的建立了索引,则会大大加强SQLS执行查询、对结果进行排序、分组的操作效率。 实践表明,不恰当的索引不但于事无补,反而会降低系统性能。因为大量的索引在进行插入、修改和删除操作时比没有索引花费更多的系统时间。比如在如下字段建立索引应该是不恰当的:1、很少或从不引用的字段;2、逻辑型的字段,如男或女(是或否)等。 综上所述,提高查询效率是以消耗一定的系统资源为代价的,索引不能盲目的建立,必须要有统筹的规划,一定要在“加快查询速度”与“降低修改速度”之间做好平衡,有得必有失,此消则彼长。这是考验一个DBA是否优秀的很重要的指标。 至此,我们一直在说SQLS在维护索引时要消耗系统资源,那么SQLS维护索引时究竟消耗了什么资源?会产生哪些问题?究竟应该才能优化字段的索引? 在上篇中,我们就索引的基本概念和数据查询原理作了详细阐述,知道了建立索引时一定要在“加快查询速度”与“降低修改速度”之间做好平衡,有得必有失,此消则彼长。那么,SQLS维护索引时究竟怎样消耗资源?应该从哪些方面对索引进行管理与优化?以下就从七个方面来回答这些问题。 一、页分裂 微软MOC教导我们:当一个数据页达到了8K容量,如果此时发生插入或更新数据的操作,将导致页的分裂(又名页拆分): 1、有聚集索引的情况下:聚集索引将被插入和更新的行指向特定的页,该页由聚集索引关键字决定; 2、只有堆的情况下:只要有空间就可以插入新的行,但是如果我们对行数据的更新需要更多的空间,以致大于了当前页的可用空间,行就被移到新的页中,并且在原位置留下一个转发指针,指向被移动的新行,如果具有转发指针的行又被移动了,那么原来的指针将重新指向新的位置; 3、如果堆中有非聚集索引,那么尽管插入和更新操作在堆中不会发生页分裂,但是在非聚集索引上仍然产生页分裂。 无论有无索引,大约一半的数据将保留在老页面,而另一半将放入新页面,并且新页面可能被分配到任何可用的页。所以,频繁页分裂,后果很严重,将使物理表产生大量数据碎片,导致直接造成I/O效率的急剧下降,最后,停止SQLS的运行并重建索引将是我们的唯一选择! 二、填充因子 然而在“混沌之初”,就可以在一定程度上避免不愉快出现:在创建索引时,可以为这个索引指定一个填充因子,以便在索引的每个叶级页面上保留一定百分比的空间,将来数据可以进行扩充和减少页分裂。填充因子是从0到100的百分比数值,设为100时表示将数据页填满。只有当不会对数据进行更改时(例如只读表中)才用此设置。值越小则数据页上的空闲空间越大,这样可以减少在索引增长过程中进行页分裂的需要,但这一操作需要占用更多的硬盘空间。 填充因子只在创建索引时执行,索引创建以后,当表中进行数据的添加、删除或更新时,是不会保持填充因子的,如果想在数据页上保持额外的空间,则有悖于使用填充因子的本意,因为随着数据的输入,SQLS必须在每个页上进行页拆分,以保持填充因子指定的空闲空间。因此,只有在表中的数据进行了较大的变动,才可以填充数据页的空闲空间。这时,可以从容的重建索引,重新指定填充因子,重新分布数据。 反之,填充因子指定不当,就会降低数据库的读取性能,其降低量与填充因子设置值成反比。例如,当填充因子的值为50时,数据库的读取性能会降低两倍!所以,只有在表中根据现有数据创建新索引,并且可以预见将来会对这些数据进行哪些更改时,设置填充因子才有意义。 三、两道数学题 假定数据库设计没有问题,那么是否象上篇中分析的那样,当你建立了众多的索引,在查询工作中SQLS就只能按照“最高指示”用索引处理每一个提交的查询呢?答案是否定的! 上篇“数据是怎样被访问的”章节中提到的四种索引方案只是一种静态的、标准的和理论上的分析比较,实际上,将在外,军令有所不从,SQLS几乎完全是“自主”的决定是否使用索引或使用哪一个索引! 这是怎么回事呢? 让我们先来算一道题:如果某表的一条记录在磁盘上占用1000字节(1K)的话,我们对其中10字节的一个字段建立索引,那么该记录对应的索引大小只有10字节(0.01K)。上篇说过,SQLS的最小空间分配单元是“页(Page)”,一个页面在磁盘上占用8K空间,所以一页只能存储8条“记录”,但可以存储800条“索引”。现在我们要从一个有8000条记录的表中检索符合某个条件的记录(有Where子句),如果没有索引的话,我们需要遍历8000条×1000字节/8K字节=1000个页面才能够找到结果。如果在检索字段上有上述索引的话,那么我们可以在8000条×10字节/8K字节=10个页面中就检索到满足条件的索引块,然后根据索引块上的指针逐一找到结果数据块,这样I/O访问量肯定要少得多。 然而有时用索引还不如不用索引快! 同上,如果要无条件检索全部记录(不用Where子句),不用索引的话,需要访问8000条×1000字节/8K字节=1000个页面;而使用索引的话,首先检索索引,访问8000条×10字节/8K字节=10个页面得到索引检索结果,再根据索引检索结果去对应数据页面,由于是检索全部数据,所以需要再访问8000条×1000字节/8K字节=1000个页面将全部数据读取出来,一共访问了1010个页面,这显然不如不用索引快。 SQLS内部有一套完整的数据索引优化技术,在上述情况下,SQLS会自动使用表扫描的方式检索数据而不会使用任何索引。那么SQLS是怎么知道什么时候用索引,什么时候不用索引的呢?因为SQLS除了维护数据信息外,还维护着数据统计信息! 四、统计信息 打开企业管理器,单击“Database”节点,右击Northwind数据库→单击“属性”→选择“Options”选项卡,观察“Settings”下的各项复选项,你发现了什么? 从Settings中我们可以看到,在数据库中,SQLS将默认的自动创建和更新统计信息,这些统计信息包括数据密度和分布信息,正是它们帮助SQLS确定最佳的查询策略:建立查询计划和是否使用索引以及使用什么样的索引。 在创建索引时,SQLS会创建分布数据页来存放有关索引的两种统计信息:分布表和密度表。查询优化器使用这些统计信息估算使用该索引进行查询的成本(Cost),并在此基础上判断该索引对某个特定查询是否有用。 随着表中的数据发生变化,SQLS自动定期更新这些统计信息。采样是在各个数据页上随机进行。从磁盘读取一个数据页后,该数据页上的所有行都被用来更新统计信息。统计信息更新的频率取决于字段或索引中的数据量以及数据更改量。比如,对于有一万条记录的表,当1000个索引键值发生改变时,该表的统计信息便可能需要更新,因为1000 个值在该表中占了10%,这是一个很大的比例。而对于有1千万条记录的表来说,1000个索引值发生更改的意义则可以忽略不计,因此统计信息就不会自动更新。 至于它们帮助SQLS建立查询计划的具体过程,限于篇幅,这里就省略了,请有兴趣的朋友们自己研究。 顺便多说一句,SQLS除了能自动记录统计信息之外,还可以记录服务器中所发生的其它活动的详细信息,包括I/O 统计信息、CPU 统计信息、锁定请求、T-SQL 和 RPC 统计信息、索引和表扫描、警告和引发的错误、数据库对象的创建/除去、连接/断开、存储过程操作、游标操作等等。这些信息的读取、设置请朋友们在SQLS联机帮助文档(SQL Server Books Online)中搜索字符串“Profiler”查找。 五、索引的人工维护 上面讲到,某些不合适的索引将影响到SQLS的性能,随着应用系统的运行,数据不断地发生变化,当数据变化达到某一个程度时将会影响到索引的使用。这时需要用户自己来维护索引。 随着数据行的插入、删除和数据页的分裂,有些索引页可能只包含几页数据,另外应用在执行大量I/O的时候,重建非聚聚集索引可以维护I/O的效率。重建索引实质上是重新组织B树。需要重建索引的情况有: 1) 数据和使用模式大幅度变化; 2)排序的顺序发生改变; 3)要进行大量插入操作或已经完成; 4)使用I/O查询的磁盘读次数比预料的要多; 5)由于大量数据修改,使得数据页和索引页没有充分使用而导致空间的使用超出估算; 6)dbcc检查出索引有问题。 六、索引的使用原则 接近尾声的时候,让我们再从另一个角度认识索引的两个重要属性----唯一性索引和复合性索引。 在设计表的时候,可以对字段值进行某些限制,比如可以对字段进行主键约束或唯一性约束。 主键约束是指定某个或多个字段不允许重复,用于防止表中出现两条完全相同的记录,这样的字段称为主键,每张表都可以建立并且只能建立一个主键,构成主键的字段不允许空值。例如职员表中“身份证号”字段或成绩表中“学号、课程编号”字段组合。 而唯一性约束与主键约束类似,区别只在于构成唯一性约束的字段允许出现空值。 建立在主键约束和唯一性约束上的索引,由于其字段值具有唯一性,于是我们将这种索引叫做“唯一性索引”,如果这个唯一性索引是由两个以上字段的组合建立的,那么它又叫“复合性索引”。 注意,唯一索引不是聚集索引,如果对一个字段建立了唯一索引,你仅仅不能向这个字段输入重复的值。并不妨碍你可以对其它类型的字段也建立一个唯一性索引,它们可以是聚集的,也可以是非聚集的。 唯一性索引保证在索引列中的全部数据是唯一的,不会包含冗余数据。如果表中已经有一个主键约束或者唯一性约束,那么当创建表或者修改表时,SQLS自动创建一个唯一性索引。但出于必须保证唯一性,那么应该创建主键约束或者唯一性键约束,而不是创建一个唯一性索引。当创建唯一性索引时,应该认真考虑这些规则:当在表中创建主键约束或者唯一性键约束时, SQLS钭自动创建一个唯一性索引;如果表中已经包含有数据,那么当创建索引时,SQLS检查表中已有数据的冗余性,如果发现冗余值,那么SQLS就取消该语句的执行,并且返回一个错误消息,确保表中的每一行数据都有一个唯一值。 复合索引就是一个索引创建在两个列或者多个列上。在搜索时,当两个或者多个列作为一个关键值时,最好在这些列上创建复合索引。当创建复合索引时,应该考虑这些规则:最多可以把16个列合并成一个单独的复合索引,构成复合索引的列的总长度不能超过900字节,也就是说复合列的长度不能太长;在复合索引中,所有的列必须来自同一个表中,不能跨表建立复合列;在复合索引中,列的排列顺序是非常重要的,原则上,应该首先定义最唯一的列,例如在(COL1,COL2)上的索引与在(COL2,COL1)上的索引是不相同的,因为两个索引的列的顺序不同;为了使查询优化器使用复合索引,查询语句中的WHERE子句必须参考复合索引中第一个列;当表中有多个关键列时,复合索引是非常有用的;使用复合索引可以提高查询性能,减少在一个表中所创建的索引数量。 综上所述,我们总结了如下索引使用原则: 1)逻辑主键使用唯一的成组索引,对系统键(作为存储过程)采用唯一的非成组索引,对任何外键列采用非成组索引。考虑数据库的空间有多大,表如何进行访问,还有这些访问是否主要用作读写。 2)不要索引memo/note 字段,不要索引大型字段(有很多字符),这样作会让索引占用太多的存储空间。 3)不要索引常用的小型表 4)一般不要为小型数据表设置过多的索引,假如它们经常有插入和删除操作就更别这样作了,SQLS对这些插入和删除操作提供的索引维护可能比扫描表空间消耗更多的时间。 七、大结局 查询是一个物理过程,表面上是SQLS在东跑西跑,其实真正大部分压马路的工作是由磁盘输入输出系统(I/O)完成,全表扫描需要从磁盘上读表的每一个数据页,如果有索引指向数据值,则I/O读几次磁盘就可以了。但是,在随时发生的增、删、改操作中,索引的存在会大大增加工作量,因此,合理的索引设计是建立在对各种查询的分析和预测上的,只有正确地使索引与程序结合起来,才能产生最佳的优化方案。 一般来说建立索引的思路是: (1)主键时常作为where子句的条件,应在表的主键列上建立聚聚集索引,尤其当经常用它作为连接的时候。 (2)有大量重复值且经常有范围查询和排序、分组发生的列,或者非常频繁地被访问的列,可考虑建立聚聚集索引。 (3)经常同时存取多列,且每列都含有重复值可考虑建立复合索引来覆盖一个或一组查询,并把查询引用最频繁的列作为前导列,如果可能尽量使关键查询形成覆盖查询。 (4)如果知道索引键的所有值都是唯一的,那么确保把索引定义成唯一索引。 (5)在一个经常做插入操作的表上建索引时,使用fillfactor(填充因子)来减少页分裂,同时提高并发度降低死锁的发生。如果在只读表上建索引,则可以把fillfactor置为100。 (6)在选择索引字段时,尽量选择那些小数据类型的字段作为索引键,以使每个索引页能够容纳尽可能多的索引键和指针,通过这种方式,可使一个查询必须遍历的索引页面降到最小。此外,尽可能地使用整数为键值,因为它能够提供比任何数据类型都快的访问速度。 SQLS是一个很复杂的系统,让索引以及查询背后的东西真相大白,可以帮助我们更为深刻的了解我们的系统。一句话,索引就象盐,少则无味多则咸。 本篇文章为转载内容。原文链接:https://blog.csdn.net/qq_28052907/article/details/75194926。 该文由互联网用户投稿提供,文中观点代表作者本人意见,并不代表本站的立场。 作为信息平台,本站仅提供文章转载服务,并不拥有其所有权,也不对文章内容的真实性、准确性和合法性承担责任。 如发现本文存在侵权、违法、违规或事实不符的情况,请及时联系我们,我们将第一时间进行核实并删除相应内容。
2023-04-30 23:10:07
97
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Python
...大数据场景,可以结合内存映射文件技术,将大文件分块进行正则匹配,从而有效避免一次性加载大量数据导致的内存溢出和性能瓶颈。 同时,Python社区也一直在积极改进其内置的re模块。近期,Python 3.9版本引入了新的regex库作为实验性功能,该库提供了更强大且灵活的正则表达式工具,特别在处理复杂和大规模文本时具有更高的性能表现。此外,许多第三方库如regex-tdfa和aho-corasick通过采用不同的算法策略来提升搜索效率,也是值得开发者关注和研究的方向。 综上所述,对正则表达式性能问题的关注和解决并非一蹴而就,而是需要持续跟踪最新的技术动态,结合实际应用场景灵活运用各种优化策略和技术手段,才能在保障程序稳定性和准确性的同时,最大程度地提升处理大规模字符串任务的效率。
2023-05-13 20:11:01
259
程序媛
转载文章
内存地址 , 内存地址是在计算机程序运行时,系统为存储单元分配的一个唯一标识。在Python中,每个对象(包括字符串)都被分配一个内存地址,通过id()函数可以获取该对象的内存地址。在文章中提到,使用is关键字进行字符串比较时,实际上是基于两个对象是否指向同一内存地址来判断,而不是比较它们的内容。 对象引用 , 在面向对象编程中,对象引用是指程序中的变量名或表达式,它用来指向某个具体对象在内存中的位置。在Python中,当我们将一个字符串赋值给变量时,变量实际上是对该字符串对象的一个引用。例如,在文中groupName变量引用了值为 url 的字符串对象,尽管与另一个同样内容的字符串字面量( url )存在于不同的内存地址,所以通过is关键字判断时返回False。 字符串池(String Interning) , 在某些编程语言中,如Python,为了优化内存使用和提高性能,会采用一种称为字符串池的技术。当创建字符串时,如果已有相同内容的字符串存在,则不会创建新的字符串对象,而是让新创建的引用直接指向内存中已存在的字符串对象。这种机制使得多次出现的相同字符串共享同一内存空间,从而减少内存消耗。虽然文章没有直接提及“字符串池”,但讨论到使用is关键字进行字符串比较时得到False的情况,实际上与Python内部可能应用的字符串池机制有关。
2023-06-27 09:21:09
78
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Java
...限控制。实际上,随着技术发展和编程实践的深入,这两个关键字的应用场景和价值被进一步挖掘。 近期,Java社区热议的话题之一是静态内部类(Static Nested Classes)的优化策略。静态内部类利用了static关键字,使得无需外部类实例即可创建对象,有助于减少内存消耗和提升性能。例如,在设计工具类或枚举类型时,将相关辅助类声明为静态内部类,可以有效组织代码结构并提高运行效率。 与此同时,关于public字段的使用规范也在业界引起了新一轮讨论。一些开发者提倡遵循“最小权限原则”,即尽量减少公共字段的使用,转而采用getter和setter方法进行封装,以增强代码的安全性和可控性。随着模块化编程和面向接口编程的普及,这一原则在大型项目中的重要性日益凸显。 此外,Java 9及以上版本引入模块系统后,对public修饰符的作用域有了更细致的划分。在模块间,public不再是绝对的全局可见,而是需要通过module-info.java文件明确导出接口,这无疑增加了对public关键字理解与使用的复杂度,同时也提升了Java程序的模块化程度和安全性。 综上所述,深入理解和熟练运用static、public等关键字对于现代Java开发来说至关重要。随着编程范式的发展以及Java语言自身的演进,这些关键字的功能和应用场景将不断丰富,值得广大开发者持续关注和学习。
2023-11-01 22:07:27
368
程序媛
Java
...的可维护性和安全性,减少隐式依赖,支持强封装,以及优化程序启动时间和内存占用。 模块化编程 , 模块化编程是一种软件开发方法论,其基本思想是将复杂的大型软件系统划分为一系列具有独立功能且相互协作的模块。在Java中,模块是一组相关的类和接口的集合,每个模块都有清晰的边界和职责,能够单独进行编译、测试和部署。模块化有助于降低代码耦合度,提高代码重用性,方便团队分工协作,并简化后期的维护和升级工作。 包的导出与封装 , 在Java模块化系统中,一个模块可以通过\ exports\ 语句来导出特定的包,使得这些包中的公共类和接口对其他模块可见并可被使用。而未被导出的包则被视为模块的私有部分,对外部模块不可见,实现了代码的封装。这种机制增强了系统的安全性和可控性,确保了模块间仅通过明确定义的接口进行交互,降低了由于随意访问内部实现带来的潜在风险。
2023-01-11 20:51:19
578
代码侠
MySQL
...一种数据库管理系统的技术,它将大表拆分成多个小表,每个小表存储部分数据,这样可以提高查询性能,特别是当数据量巨大时。在MySQL中,分区有助于减少单个查询所需扫描的数据量,加快查询速度,特别是在进行范围查询或按时间戳分区时效果显著,有利于大型分布式环境的管理。 多因素认证(MFA) , MFA (Multi-Factor Authentication) 是一种身份验证方法,需要用户提供两个或以上的验证因素,通常包括密码、生物特征(如指纹或面部识别)以及一次性代码(如短信验证码)。在MySQL 8.0中,MFA的引入增强了数据库的安全性,确保只有授权的用户才能访问,即使他们知道密码,没有第二个验证因素也无法登录,从而降低了被攻击的风险。
2024-05-08 15:31:53
111
程序媛
Docker
...实现资源(如CPU、内存和网络带宽)在多个容器间的自动化分配,从而有效缓解资源竞争导致的性能下降问题。 存储卷(Volume) , 在Docker环境中,存储卷是一种持久化数据存储机制,使得容器内部的数据能够独立于容器生命周期之外,即使容器被删除或重启,存储卷中的数据也能得以保留。文中提到,大量使用存储卷可能会对Docker性能产生负面影响,建议减少不必要的存储卷,并考虑使用网络存储卷以优化存储效率。 Docker镜像(Image) , Docker镜像是创建Docker容器的基础模板,包含了运行应用所需的所有文件系统结构和依赖库。在实际应用中,下载和使用大量的Docker镜像会占用较多存储空间和网络带宽,可能导致容器启动时间变长。为了解决这个问题,文章提倡避免不必要的镜像使用,并建议构建基于Dockerfile的自定义镜像,以便更高效地管理和优化容器的启动与运行过程。
2023-04-04 23:17:36
512
算法侠
转载文章
...进一步探索数据库分页技术的最新发展和优化策略。近年来,随着大数据应用的普及,对于海量数据的高效分页展示需求日益凸显。例如,在2023年,MySQL 8.0版本对LIMIT的性能优化进行了重大改进,通过增强索引排序和查询优化器的智能分析,显著减少了大表分页查询时的延迟。 此外,针对分页查询可能导致的性能瓶颈问题,许多开发者和数据库专家提出了新的解决方案,如利用覆盖索引避免回表操作、使用内存表或临时表存储中间结果以提升效率、结合缓存机制减少数据库访问压力等。 同时,现代Web应用中的无限滚动加载(Infinite Scroll)模式也对分页查询提出了新的挑战。为了实现无缝的数据加载体验,一些前沿的技术方案采用了“分段查询”配合前端动态渲染的方式,替代传统的静态分页,有效减轻了数据库的压力,并提升了用户体验。 综上所述,MySQL的LIMIT关键字是实现分页查询的基础工具,但面对大规模数据处理和复杂的用户交互场景,我们需要不断跟进最新的数据库优化技术和设计理念,才能确保系统的稳定性和响应速度。而随着数据库技术的持续演进,诸如OFFSET关键字的替代方案以及云原生环境下的分布式数据库分页策略等前沿话题,都值得我们关注并深入研究。
2023-10-29 14:04:02
647
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Java
...近年来JVM垃圾回收技术的最新进展。Oracle公司在Java 14中引入了一种全新的垃圾回收器ZGC(Z Garbage Collector),该回收器致力于将任何大小堆上的停顿时间限制在十毫秒内,并且几乎消除了全堆压缩带来的长时间暂停。ZGC采用颜色指针和读屏障等先进技术,实现了并发标记与整理,极大地提升了大规模应用在高并发、低延迟场景下的性能表现。 同时,OpenJDK社区也在持续优化其他垃圾回收器。例如,Shenandoah GC是OpenJDK的一个实验性项目,它通过使用“并发压缩”技术来减少GC暂停时间,适用于那些无法接受长时间STW(Stop-The-World)的应用程序。尽管其设计理念与ZGC有相似之处,但Shenandoah更加注重降低中等规模堆内存环境下的停顿时间。 此外,对于云原生和容器化环境下的Java应用,新一代的Epsilon垃圾回收器提供了“无操作”模式,仅专注于资源占用最小化,特别适合于短生命周期或对响应时间要求极为严格的微服务场景。 综上所述,随着技术的发展,Java垃圾回收领域的研究和创新从未止步,不断为开发者提供更高效、更灵活的内存管理工具,以适应日益复杂的软件系统需求。对于系统管理员和技术决策者而言,紧跟这些最新的垃圾回收技术动态,结合实际业务场景进行合理选择和调优,是提升系统整体性能和稳定性的关键所在。
2023-11-22 10:36:57
339
逻辑鬼才
VUE
...,有效降低冗余计算和内存占用,从而提升页面性能。同时,Vue 3还提供了更高效的虚拟DOM算法和tree-shaking功能,前者通过对DOM操作进行更智能的优化,减少不必要的渲染;后者则剔除了未使用的代码,进一步减小了应用体积。 此外,Vue生态下的诸如Vite、Pinia等新工具与库也为企业级应用提供了更多性能优化选择。Vite作为新型的构建工具,凭借其快速热更新和按需编译特性,极大提升了开发效率和应用运行速度。而状态管理库Pinia不仅简化了状态管理流程,还在内部机制上优化了数据流处理,有利于减少噪点数据对页面性能的影响。 值得一提的是,Vue.js官方团队持续关注并推荐的最佳实践文档中,详细阐述了如何结合最新技术和设计模式,如使用Suspense进行异步加载、通过keep-alive实现组件缓存等,以达到全方位提升Vue应用性能的目标。 综上所述,无论是Vue.js核心框架的迭代升级,还是周边工具链的丰富完善,都为解决现代Web应用复杂度带来的性能挑战提供了有力支持,帮助开发者更好地应对大规模数据渲染与高复杂度页面的性能优化需求。
2023-10-30 09:32:35
105
算法侠
MySQL
...上运行的SQL语句,减少慢查询,提升整体数据库性能(链接:[实际链接])。这项技术结合机器学习算法,为大规模生产环境下的MySQL性能调优提供了有力支持。 此外,MariaDB也在其最新的5.5版本中推出了一系列性能优化工具及特性,如动态列压缩技术和更完善的资源组管理,旨在帮助企业用户更好地监控和调整数据库操作,降低SQL执行时间(链接:[实际链接])。 总之,在数据库性能优化领域,无论是开源的MySQL还是其分支MariaDB,都在不断演进和创新,以满足日益增长的数据处理需求。持续跟进相关领域的最新研究和技术动态,对于提高数据库系统效能、保障业务稳定运行具有不可忽视的意义。
2023-03-20 17:28:08
51
数据库专家
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...涉及到更复杂的场景和技术点。 近期,随着微服务架构的普及以及云存储服务的广泛应用,高效、安全地上传和管理各类文件资源的需求日益凸显。例如,某公司近日推出了全新的图片处理中间件,它不仅可以生成高质量的二维码,还内置了丰富的图像转换工具,包括将BufferedImage无缝转换为多种文件格式(如MultipartFile),以便直接与Spring Boot框架的文件上传接口集成。 同时,开发者需要注意的是,虽然上述流程能够完成基本的转换操作,但在大数据量或高并发环境下,还需要考虑内存优化、流式处理及异步上传等策略。例如,通过使用Java NIO(非阻塞I/O)技术提高大文件上传效率,或者利用多线程技术进行并发处理,减少单个请求的响应时间。 此外,对于安全性要求较高的场景,还可以结合现代加密算法对图像数据进行加密处理,确保在流转过程中不被篡改或泄露敏感信息。一些前沿研究甚至探讨了如何在保证数据安全的同时,实现对图像内容的部分模糊处理以保护用户隐私。 总之,从BufferedImage到MultipartFile的转换仅仅是Java图形处理及文件上传功能中的一个环节,深入理解和掌握相关的底层原理和技术方案,有助于开发者应对更多复杂的应用需求,并在实际项目中提供更加稳定、高效的服务。
2023-11-25 22:36:21
314
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Python
...因后,进一步探讨当前技术环境中如何更有效地避免和解决这些问题显得尤为重要。近期,Python社区发布了新的内存管理改进措施,通过优化垃圾回收机制以减少内存泄漏的风险,这使得开发者在处理大数据或长时间运行任务时能更好地把控程序内存占用情况。 同时,针对多线程编程中的安全问题,Python 3.9版本引入了新的并发工具与同步原语,如asyncio库的增强和contextvars模块的完善,帮助开发者更方便地处理多线程间的资源竞争和互斥问题,从而降低因并发控制不当引发段错误的可能性。 此外,对于递归深度过大的问题,除了限制递归调用层数外,还可以采用尾递归优化、循环替代递归等编程技巧,或者利用堆栈检查机制预防栈溢出。例如,一些现代Python解释器已经开始支持尾递归优化,为深递归场景提供更好的解决方案。 实践层面,Google V8引擎团队最近分享了一篇关于JavaScript(其内存管理和Python有相似之处)中的内存泄漏检测和修复策略的文章,其中的很多方法论同样适用于Python开发人员,有助于他们在实际项目中排查并修复潜在的段错误源头。 综上所述,持续关注Python语言的最新发展动态和技术文章,结合理论知识与实践经验,将有助于我们编写出更为健壮、稳定且高效的Python应用程序,有效规避诸如段错误这类严重影响程序运行的问题。
2023-06-07 20:35:26
132
算法侠
MySQL
...获取查询结果。 缓存技术 , 缓存技术是一种提升数据读取速度的方法,通常用于减少数据库负载并提高应用程序性能。例如,Memcached和Redis就是两种常用的内存键值存储系统,可作为数据库前级缓存使用。当应用程序需要频繁读取的数据时,可以从高速缓存而非数据库直接获取,从而避免了每次请求都直接访问数据库带来的延迟。在本文中,为了提高MySQL读取效率,作者建议可以引入缓存技术以加速数据访问过程。
2024-02-28 15:31:14
130
逻辑鬼才
Java
...段。业界专家提倡尽量减少catch-all(捕获所有异常)的做法,转而精确捕获并针对性地处理特定类型的异常,以提高问题定位效率。 此外,在微服务架构下,异常处理的边界通常扩展到服务间通信层面,如Spring框架中的全局异常处理器可以统一处理来自各个服务接口的异常,并通过HTTP状态码和错误信息为前端或调用方提供清晰的反馈。 同时,Java社区也在探讨如何优化try-with-resources语句在多资源管理场景下的应用,以及如何利用异常链(Exception Chaining)来保留原始异常上下文,以便于排查深层次的程序错误。 综上所述,Java异常处理是一个持续演进和深化实践的主题,开发人员需紧跟技术发展步伐,结合具体业务场景灵活运用异常处理机制,从而构建出更加稳定、可靠的系统。
2024-01-13 22:39:29
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键盘勇士
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