數(shù)據(jù)庫(kù)中的schema

schema 一詞起源于希臘語(yǔ)中的 form 或 figure，但具體應(yīng)該如何定義 schema 取決于應(yīng)用環(huán)境的上下文。schema 有不同的類型，其含義與數(shù)據(jù)科學(xué)、教育、營(yíng)銷和 SEO 以及心理學(xué)等領(lǐng)域密切相關(guān)。

在維基百科中將 schema 解釋為，圖式，在心理學(xué)中主要描述一種思維或行為類型，用來(lái)組織資訊的類別，以及資訊之間的關(guān)系。它也可以被描述為先入為主思想的心理結(jié)構(gòu)，表示世界某些觀點(diǎn)的框架，或是用于組織和感知新資訊的系統(tǒng)。

但在計(jì)算機(jī)中的 schema 其實(shí)與這個(gè)解釋很接近了，從很多地方都可以看到schema這個(gè)名詞，例如 database，openldap，programing language 等的。這里可以簡(jiǎn)單的把 _schema_理解為元數(shù)據(jù)集合（metadata component），主要包含元素及屬性的聲明，與其他數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組成。

數(shù)據(jù)庫(kù)中的 schema

在數(shù)據(jù)庫(kù)中，schema就像一個(gè)骨架結(jié)構(gòu)，代表整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯視圖。它設(shè)計(jì)了應(yīng)用于特定數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)的所有約束。當(dāng)在數(shù)據(jù)建模時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè) schema。在談到關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)]和面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)時(shí)經(jīng)常使用 schema。有時(shí)也指將結(jié)構(gòu)或文本的描述。

數(shù)據(jù)庫(kù)中 schema 描述數(shù)據(jù)的形狀以及它與其他模型、表和庫(kù)之間的關(guān)系。在這種情況下，數(shù)據(jù)庫(kù)條目是 schema 的一個(gè)實(shí)例，包含 schema 中描述的所有屬性。

數(shù)據(jù)庫(kù) schema 通常分為兩類：定義數(shù)據(jù)文件實(shí)際存儲(chǔ)方式的物理數(shù)據(jù)庫(kù) schema 和邏輯數(shù)據(jù)庫(kù) schema，它描述了應(yīng)用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的所有邏輯約束，包括完整性、表和視圖。常見包括

• 星型模式（star schema）
• 雪花模式（snowflake schema）
• 事實(shí)星座模型（fact constellation schema 或 galaxy schema）

星型模式是類似于一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)圖，包括一對(duì)多的事實(shí)表和維度表。它使用非規(guī)范化數(shù)據(jù)。

雪花模式是更為復(fù)雜的一種流行的數(shù)據(jù)庫(kù)模式，在該模式下，維度表是規(guī)范化的，可以節(jié)省存儲(chǔ)空間并最大限度地減少數(shù)據(jù)冗余。

事實(shí)星座模式遠(yuǎn)比星型模式和雪花模式復(fù)雜得多。它擁有多個(gè)共享多個(gè)維度表的事實(shí)表。

Kubernetes 中的 schema

通過(guò)上面的闡述，大概上可以明白 schema 究竟是什么東西了，在 Kubernetes 中也有 schema 的概念，通過(guò)對(duì) kubernetes 中資源（GVK）的規(guī)范定義、相互關(guān)系間的映射等，schema 即 k8s 資源對(duì)象元數(shù)據(jù)。

而 kubernetes 中資源對(duì)象即GroupVersionKind這些被定義在staging/src/k8s.io/api/type.go 中，即平時(shí)所操作的 yaml 文件，例如

apiVersion:apps/v1
kind:Deployment
metadata:
name:ngx
namespace:default
spec:
selector:
matchLabels:
app:ngx
template:
metadata:
labels:
app:nginx
spec:
containers:
-name:ngx-schema
image:nginx
ports:
-containerPort:80

而對(duì)應(yīng)的的即為 TypeMeta、ObjectMeta和DeploymentSpec，TypeMeta為kind與apiserver，ObjectMeta為Name、NamespaceCreationTimestamp 等段。

DeploymentSpec則對(duì)應(yīng)了 yaml 中的 spec。

而整個(gè) yaml 組成了 一個(gè) k8s 的資源對(duì)象。

typeDeploymentstruct{
metav1.TypeMeta`json:",inline"`
//Standardobjectmetadata.
//+optional
metav1.ObjectMeta`json:"metadata,omitempty"protobuf:"bytes,1,opt,name=metadata"`

//SpecificationofthedesiredbehavioroftheDeployment.
//+optional
SpecDeploymentSpec`json:"spec,omitempty"protobuf:"bytes,2,opt,name=spec"`

//MostrecentlyobservedstatusoftheDeployment.
//+optional
StatusDeploymentStatus`json:"status,omitempty"protobuf:"bytes,3,opt,name=status"`
}

register.go則是將對(duì)應(yīng)的資源類型注冊(cè)到 schema 中的類

var(
//TODO:moveSchemeBuilderwithzz_generated.deepcopy.gotok8s.io/api.
//localSchemeBuilderandAddToSchemewillstayink8s.io/kubernetes.
SchemeBuilder=runtime.NewSchemeBuilder(addKnownTypes)
localSchemeBuilder=&SchemeBuilder
AddToScheme=localSchemeBuilder.AddToScheme
)

//Addsthelistofknowntypestothegivenscheme.
funcaddKnownTypes(scheme*runtime.Scheme)error{
scheme.AddKnownTypes(SchemeGroupVersion,
&Deployment{},
&DeploymentList{},
&StatefulSet{},
&StatefulSetList{},
&DaemonSet{},
&DaemonSetList{},
&ReplicaSet{},
&ReplicaSetList{},
&ControllerRevision{},
&ControllerRevisionList{},
)
metav1.AddToGroupVersion(scheme,SchemeGroupVersion)
returnnil
}

而apimachinery包則是 schema 的實(shí)現(xiàn)，通過(guò)看其內(nèi)容可以發(fā)現(xiàn)，kubernetes 中 schema 就是GVK的屬性約束 與GVR之間的映射。

通過(guò)示例了解 schema

例如在apps/v1/deployment這個(gè)資源，在代碼中表示k8s.io/api/apps/v1/types.go，如果需要對(duì)其資源進(jìn)行擴(kuò)展那么需要怎么做？如，建立一個(gè)StateDeplyment資源

typeDeploymentstruct{
metav1.TypeMeta`json:",inline"`
//Standardobjectmetadata.
//+optional
metav1.ObjectMeta`json:"metadata,omitempty"protobuf:"bytes,1,opt,name=metadata"`

如上述代碼所示，Deployment 中的metav1.TypeMeta和metav1.ObjectMeta

那么我們復(fù)制一個(gè) Deployment 為 StateDeployment，注意，因?yàn)?Deployment 的兩個(gè)屬性，metav1.TypeMeta和metav1.ObjectMeta分別實(shí)現(xiàn)了不同的方法，如圖所示

所以在實(shí)現(xiàn)方法時(shí)，需要實(shí)現(xiàn)DeepCopyinfo，DeepCopy和繼承接口Object的DeepCopyObject方法

//DeepCopyIntoisanautogenerateddeepcopyfunction,copyingthereceiver,writingintoout.inmustbenon-nil.
func(in*StateDeployment)DeepCopyInto(out*StateDeployment){
*out=*in
out.TypeMeta=in.TypeMeta
in.ObjectMeta.DeepCopyInto(&out.ObjectMeta)
in.Spec.DeepCopyInto(&out.Spec)
in.Status.DeepCopyInto(&out.Status)
return
}

//DeepCopyisanautogenerateddeepcopyfunction,copyingthereceiver,creatinganewStateDeployment.
func(in*StateDeployment)DeepCopy()*StateDeployment{
ifin==nil{
returnnil
}
out:=new(StateDeployment)
in.DeepCopyInto(out)
returnout
}

//DeepCopyObjectisanautogenerateddeepcopyfunction,copyingthereceiver,creatinganewruntime.Object.
func(in*StateDeployment)DeepCopyObject()runtime.Object{
ifc:=in.DeepCopy();c!=nil{
returnc
}
returnnil
}

那么擴(kuò)展一個(gè)資源的整個(gè)流為：

• 資源類型在：k8s.io/api/{Group}/types.go
• 資料類型的實(shí)現(xiàn)接口k8s.io/apimachinery/pkg/runtime/interfaces.go.Object
• 其中是基于Deployment的類型，metav1.TypeMeta和metav1.ObjectMeta
• metav1.TypeMeta實(shí)現(xiàn)了GetObjectKind()；metav1.ObjectMeta實(shí)現(xiàn)了 DeepCopyinfo=()，DeepCopy()，還需要實(shí)現(xiàn)DeepCopyObject()
• 最后注冊(cè)資源到 schema 中k8s.io/api/apps/v1/register.go