数据库、缓存与搜索：从零开始的阶段导学
这一页是本阶段的入口，不假设读者已经接触过对应框架。先建立“为什么需要它、它在链路中的位置、如何验证”的心智模型，再进入各专题。
1. 本阶段解决什么问题
学习数据如何持久保存、并发修改、按条件检索与加速访问。关系数据库是事实来源的常见选择；Redis 适合低延迟数据结构和协调场景；Elasticsearch 面向全文检索。三者的数据模型、一致性保证和失败语义不同。
前置知识
- 会使用集合表达一组对象
- 理解请求可能并发到达且服务可能中途失败
2. 零基础词汇与心智模型
1. 表、行与约束
表描述关系；主键标识行，外键、唯一、非空和检查约束把业务不变量放到最终写入边界。
学会的证据： 能用 DDL 表达“订单号唯一且金额非负”。
2. 事务
事务把多个读写组织成一个原子单位。ACID 分别描述原子性、一致性、隔离性和持久性；隔离级别决定并发可见性，不等同于业务正确性。
学会的证据： 能复现丢失更新并用锁或版本号修正。
3. 索引
索引以额外空间和写放大换取查询路径。联合索引是否有效取决于谓词、排序、选择性和实际执行计划。
学会的证据： 能用 EXPLAIN 验证，而非仅凭“最左前缀”口诀。
4. 缓存
缓存保存派生副本，命中时更快，失效时必须回到事实来源。过期、淘汰、穿透、击穿和一致性都需要明确策略。
学会的证据： 能解释 cache-aside 的读写时序与短暂不一致窗口。
5. 倒排索引
全文搜索把词项映射到文档集合，适合相关性、分词、聚合与模糊检索；它通常不是强事务事实库。
学会的证据： 能设计数据库到搜索索引的可重放同步链路。
3. 建议学习顺序
- SQL 与数据建模
- 事务、锁、MVCC 与索引执行计划
- Redis 数据结构与缓存模式
- 全文搜索、映射、分析器与同步
4. 完整链路
flowchart LR
A["业务命令"] --> B["关系数据库事实写入"]
B --> C["提交日志/Outbox"]
C --> D["缓存失效"]
C --> E["搜索索引更新"]
F["查询"] --> G{"命中缓存?"}
G -->|是| H["返回副本"]
G -->|否| B
5. 最小代码切片
BEGIN;
UPDATE inventory SET stock = stock - 1
WHERE sku_id = 42 AND stock > 0;
COMMIT;
6. 第一个可验证练习
实现商品查询：数据库保存商品事实，Redis 采用 cache-aside，更新时先提交数据库再失效缓存。记录一次并发更新和一次缓存失效失败，说明系统会看到什么以及如何补偿。
7. 初学者容易混淆的边界
- 给每列建索引会增加写成本且未必帮助查询
- Redis 单条命令原子不代表跨系统事务原子
- 搜索索引刷新成功时间与数据库提交时间通常不同
8. 阶段验收
- 能读基础执行计划
- 能说明隔离级别和锁的边界
- 能为缓存与搜索同步设计失败恢复