数据库简介与 Mysql 服务基础

前言

一、数据库系统发展史

第一代数据库

• 自 20 世纪 60 年代起，第一代数据库系统问世
• 是层次模型与网状模型的数据库系统
• 为统—管理和共享数据提供了有力的支撑

第二代数据库

• 20 世纪 70 年代初，第二代数据库——关系型数据库开始出现
• 20 世纪 80 年代初，IBM 公司的关系型数据库系统 DB2 问世，开始逐步取代层次与网状模型的数据库，成为行业主流
• 到目前为止，关系型数据库系统仍占领数据库应用的主要地位

第三代数据库

• 自 20 世纪 80 年代开始，适应不同领域的新型数据库系统不断涌现
• 面向对象的数据库系统，实用性强、适应面广
• 20 世纪 90 年代后期，形成了多种数据库系统共同支撑应用的局面
• —些新的元素被添加进主流数据库系统中
  例如：Oracle 支持的 < 关系 - 对象 > 数据库模型

二、数据库基本概念

数据（data）

• 描述事物的符号记录
• 包括数字，文字、图形、图像、声音、档案记录等
• 如下表所示：每一行称为一条记录，用来描述一个对象的信息；每一列称为一个字段，用来描述对象的一个属性

姓名	年龄	存款
小红	19	2000
小刘	20	5000

表（table）

• 将不同的记录组织在一起用来存储具体数据

数据库（database）

• 表的集合，是存储数据的仓库
• 以一定的组织方式存储的相互有关的数据集合

数据库管理系统（DBMS）

  数据库管理系统（DatabaseManagementSystem，DBMS）是实现对数据库资源有效组织、管理和存取的系统软件。它在操作系统的支持下，支持用户对数据库的各项操作。

DBMS 的工作模式如下

接受应用程序的数据请求和处理请求
将用户的数据请求（高级指令）转换为复杂机器代码（底层指令）
实现对数据库的操作
从数据库的操作中接受查询结果
对查询结果进行处理（格式转换）
将处理结果返回给用户

DBMS主要包括以下功能

数据库的建立和维护功能：包括建立数据库的结构和数据的录入与转换、数据库的 转储与恢复、数据库的重组与性能监视等功能。
数据定义功能：包括定义全局数据结构、局部逻辑数据结构、存储结构、保密模式及信息格式等功能。保证存储在数据库中的数据正确、有效和相容，以防止不合语义的错误数据被输入或输出。
数据操纵功能：包括数据查询统计和数据更新两个方面。
数据库的运行管理功能：这是数据库管理系统的核心部分，包括并发控制、存取控 制、数据库内部维护等功能。
通信功能：DBMS 与其他软件系统之间的通信,如 Access 能与其他 Office 组件进行数据交换。

数据库系统（DBS）

• 是一个人机系统，由硬件、OS、数据库、DBMS、应用软件和数据库用户组成
• 用户可以通过 DBMS 或应用程序操作数据库

三、主流数据库介绍

SQL Server（微软公司产品）

• 面向 Windows 操作系统
• 简单、易用

Oracle（甲骨文公司产品）

• 面向所有主流平台
• 安全、完善，操作复杂

DB2（IBM 公司产品）

• 面向所有主流平台
• 大型、安全、完善

MySQL（甲骨文公司收购）

• 免费、开源、体积小

PostgreSQL（PostgreSQL Global Development Group维护）

• 面向所有主流平台
• 免费、开源、功能强大

GaussDB（华为公司产品）

• 涵盖关系型、非关系型数据库服务
• 可靠性、扩展性、备份恢复

OceanBase（蚂蚁集团产品）

• 金融级分布式关系数据库
• 数据强一致、高可用、高性能、在线扩展、高度兼容 SQL 标准和主流关系数据库、低成本

四、数据库类型

1. 关系型数据库

关系型数据库是基于关系模型的数据库系统
关系模型的数据结构使用简单易懂的二维数据表
关系模型可用简单的 “实体 - 关系”（E - R） 图来表示
E - R 图中包含了实体（数据对象）、关系和属性三个要素
所有实体及实体之间联系的集合构成了一个关系数据库

实体

• 也称为实例，对应现实世界中可区别于其他对象的 “事件” 或 “事务”
• 如上图的银行客户、银行账户

属性

• 实体所具有的某一特性，一个实体可以有多个属性
• 如上图的 “银行客户” 实体集中的每个实体均具有姓名、住址、电话等属性

联系

• 实体集之间的对应关系称为联系，也称为关系
• 如银行客户和银行账户之间存在 “储蓄” 的关系

二维数据表

关系数据库的存储结构是二维表格
在每个二维表中：

• 每一行称为一条记录，用来描述一个对象的信息
• 每一列称为一个字段，用来描述对象的一个属性

主键

• 数据表中的每行记录都必须是唯一的，不允许出现完全相同的记录，通过定义主键（主关键字，Promary Key）可以保证记录（实体）的唯一性
• 键，即关键字，它是关系模型中一个非常重要的元素
• 主键唯一标识表中的行数据，一个主键值对应一行数据，主键由一个或多个字段组成，其值具有唯一性，不允许取空值（NULL）
• 一个表只能有一个主键
• 如果一个属性集能唯一地标识表的一行而又不含有多余的属性，那么这个属性集称为候选键
• 表中可以有多个候选键，但是只能有一个候选键可以选做表的主键，所有其他候选键称为备用键
• 例如下图，“编号”、“姓名”、“性别”、“年龄”、“专业编号” 都可以说是候选键，而可以定义 “编号” 为主键

编号	姓名	性别	年龄	专业编号
1	徐一	男	21	1
2	徐二	男	22	3
3	徐三	男	18	3
4	徐四	女	18	5

外键

• 一个关系数据库通常包括多个表，通过外键（Foreign Key）可以使这些表关联起来
• 外键是用于建立和加强两个表数据之间的链接的一列或多列，通过表中主键值得一列或多列添加到另一个表中，可创建两个表之间的链接，这个列就称为第二个表的外键
• 如下表所示，字段 “专业编号” 是该表的主键，而上表中也有一个相同的字段 “专业编号”，则该字段称为外键

专业编号	专业
1	云计算运维
3	大数据开发
5	人工智能

• 主键的表称之为 “主表”，外键的表称之为 "从表”
• 主表和从表总是成对出现的，相互之间以 “外键” 形成关联

数据完整性规则

为了维护数据库中的数据与现实世界的一致性，关系数据库的数据与更新操作必须遵循下列四类完整性规则

• 实体完整性规则
• 域完整性规则
• 引用完整性规则
• 用户定义的完整性规则

数据完整性

关系型数据库的应用

关系型数据库	应用举例
Oracle、MySQL	12306 用户信息系统
SQL Server、Sybase	淘宝账号系统
Informix、access	联通手机号信息系统
DB2、FoxPRO	银行用户账号系统
PostgreSQL	网站用户信息系统

2. 非关系型数据库

简介

• 非关系数据库也被称为 NoSQL（Not Only SQL）
• 存储数据不以关系模型为依据，不需要固定的表格式
• 常用的非关系数据库有：Redis、mongoDB 等

非关系数据库的优点

• 数据库可高并发读写
• 对海量数据高效率存储与访问
• 数据库具有高扩展性与高可用性

对比关系型数据库

优势

• 成本：nosql 数据库简单易部署，基本都是开源软件，不需要像使用 oracle 那样花费大量成本购买使用，相比关系型数据库价格便宜
• 查询速度：nosql 数据库将数据存储于缓存之中，关系型数据库将数据存储在硬盘中，自然查询速度远不及 nosql 数据库
• 存储数据的格式：nosql 的存储格式是 key-value 形式、文档形式、图片形式等等，所以可以存储基础类型以及对象是集合等各种格式，而关系型数据库则只支持基础类型
• 扩展性：关系型数据库有类似 join 这样的多表查询机制的限制导致扩展很难

劣势

• 维护的工具和资料有限，因为 nosql 是属于新的技术，而关系型数据库出现已有十几年时间
• 不提供对 sql 语句的支持，如果不支持 sql 这样的工业标准，将产生一定程度的学习和使用成本
• 不提供关系型数据库对事物的处理

3. 时序数据库 TSD

  基于时间序列数据的特点，关系型数据库无法满足对时间序列数据的有效存储与处理，因此迫切需要一种专门针对时间序列数据来做优化的数据库系统，即时间序列数据库。
  时序数据库全称为时间序列数据库。时间序列数据库指主要用于处理带时间标签（按照时间的顺序变化，即时间序列化）的数据，带时间标签的数据也称为时间序列数据。

五、Mysql 数据库

1. MySQL 简介

• MySQL 是一个真正的多线程、多用户的 SQL 数据库服务，凭借其高性能、高可靠和易于使用的特点，成为服务器领域中最受欢迎的开源数据库系统
• 在 2008 年以前，MySQL 项目由 MySQL AB 公司进行开发、发布和支持，之后历经 Sun 公司收购 MySQL，Oracle 公司收购 Sun 公司的过程，目前 MySQL 项目由 Oracle 公司负责运营和维护

2. 商业版与社区版

• MySQL 商业版是由 MySQL AB 公司负责开发与维护，需要付费才能使用
• MySQL 社区版是由分散在世界各地的 MySQL 开发者、爱好者一起开发与维护，可以免费使用
• 两者区别
  • 商业版组织管理与测试环节更加严格，会比社区版更稳定
  • 商业版不遵守 GPL，社区版遵从 GPL 可以免费使用
  • 商业版可获得 7*24 小时的服务，社区版则没有

3. 产品阵营

• 第一阵营：5.0-5.1 阵营，可说是早期产品的延续
• 第二阵营：5.4-5.7 阵营，整合了 MySQL AB 公司、社区和第三方公司开发的存储引擎，从而提高性能
• 第三阵营：6.0-7.1 阵营，就是 MySQL Cluster 版本，为适应新时代对数据库的集群需求而开发

4. Mysql 特点

• 性能卓越、服务稳定
• 开源、无版权限制、成本低
• 多线程、多用户
• 基于 C/S 架构
• 安全可靠

5. 源码编译安装

这里使用脚本一键执行，安装包放在我的云主机上

#!/bin/bash
#一键安装 mysql-5.7.17
#联网下载两个源码包，包在我的云主机上
#安装包下载在 /data 目录
#编译安装需较长时间，请耐心等待

mkdir /data
wget http://101.34.22.188/mysql-5.7.17/boost_1_59_0.tar.gz -P /data
wget http://101.34.22.188/mysql-5.7.17/mysql-5.7.17.tar.gz -P /data

systemctl stop firewalld && systemctl disable firewalld
setenforce 0
ntpdate ntp1.aliyun.com
tar zxvf /data/mysql-5.7.17.tar.gz -C /opt
tar zxvf /data/boost_1_59_0.tar.gz -C /usr/local
mv /usr/local/boost_1_59_0 /usr/local/boost
yum -y install gcc gcc-c++ ncurses ncurses-devel bison cmake make git perl expat-devel pcre-devel pcre
useradd -s /sbin/nologin mysql
cd /opt/mysql-5.7.17/

cmake \
-DCMAKE_INSTALL_PREFIX=/usr/local/mysql \
-DMYSQL_UNIX_ADDR=/usr/local/mysql/mysql.sock \
-DSYSCONFDIR=/etc \
-DSYSTEMD_PID_DIR=/usr/local/mysql \
-DDEFAULT_CHARSET=utf8  \
-DDEFAULT_COLLATION=utf8_general_ci \
-DWITH_EXTRA_CHARSETS=all \
-DWITH_INNOBASE_STORAGE_ENGINE=1 \
-DWITH_ARCHIVE_STORAGE_ENGINE=1 \
-DWITH_BLACKHOLE_STORAGE_ENGINE=1 \
-DWITH_PERFSCHEMA_STORAGE_ENGINE=1 \
-DMYSQL_DATADIR=/usr/local/mysql/data \
-DWITH_BOOST=/usr/local/boost \
-DWITH_SYSTEMD=1

cd /opt/mysql-5.7.17/
make -j 4 && make install
echo > /etc/my.cnf

cat > /etc/my.cnf<<EOF
[client]
port = 3306
default-character-set=utf8
socket=/usr/local/mysql/mysql.sock

[mysql]
port = 3306
default-character-set=utf8
socket=/usr/local/mysql/mysql.sock
auto-rehash

[mysqld]
user = mysql
basedir=/usr/local/mysql
datadir=/usr/local/mysql/data
port = 3306
character-set-server=utf8
pid-file = /usr/local/mysql/mysqld.pid
socket=/usr/local/mysql/mysql.sock
bind-address = 0.0.0.0
skip-name-resolve
max_connections=2048
default-storage-engine=INNODB
max_allowed_packet=16M
server-id = 1

sql_mode=NO_ENGINE_SUBSTITUTION,STRICT_TRANS_TABLES,NO_AUTO_CREATE_USER,NO_AUTO_VALUE_ON_ZERO,NO_ZERO_IN_DATE,NO_ZERO_DATE,ERROR_FOR_DIVISION_BY_ZERO,PIPES_AS_CONCAT,ANSI_QUOTES
EOF

chown -R mysql.mysql /usr/local/mysql/
chown mysql.mysql /etc/my.cnf
echo 'PATH=/usr/local/mysql/bin:/usr/local/mysql/lib:$PATH' >> /etc/profile
echo 'export PATH' >> /etc/profile
source /etc/profile

cd /usr/local/mysql/bin/
./mysqld --initialize-insecure --user=mysql --basedir=/usr/local/mysql --datadir=/usr/local/mysql/data

cp /usr/local/mysql/usr/lib/systemd/system/mysqld.service /usr/lib/systemd/system/
systemctl daemon-reload && systemctl start mysqld && systemctl enable mysqld
ln -s /usr/local/mysql/bin/mysql /usr/local/sbin/


pgrep "mysqld" &> /dev/null
if [ $? -eq 0 ];then
        echo -e "\033[32mmysqld服务运行正常\033[0m"
else
        echo -e "\033[31mmysqld服务运行异常，请检查\033[0m"
fi
sleep 2
echo ' '
echo -e "\033[32mMySQL 没有设置密码，执行 mysql 命令登录\033[0m"

修改密码

mysqladmin -u root -p password "123456"
# 不需要登录，直接敲回车

授权远程登录

# 需要登录
grant all privileges on *.* to 'root'@'%' identified by '123456' with grant option;

6. Mysql 初步使用

数据库 ----> 数据表 -----> 行（记录）：用来描述一个对象的信息
数据库 ----> 数据表 -----> 列（字段）：用来描述对象的一个属性

(1) MySQL 常用数据类型

mysql 常用数据类型很多，这里列举几种：

int：整型
float：单精度浮点 4 字节 32 位
double：双精度浮点 8 字节 64 位
char：固定长度的字符类型
varchar：可变长度的字符类型
text：文本
image：图片
decimal(5,2)： 5 个有效长度数字，小数点后面有 2 位

MySQL 数据类型

(2) 查看当前服务器中的数据库

show databases;

(3) 查看数据库中包含的表

use <数据库名>;	#切换数据库
show tables;	#查看所有表
#可以合写
show tables in <数据库名>;

  MySQL 数据库的数据文件存放在 /usr/local/mysql/data 目录下，每个数据库对应一个子目录，用于存储数据表文件。每个数据表对应为三个文件，扩展名分别为：

.frm
.MYD
.MYI

(4) 查看表的结构

use <数据库名>;
describe <数据库名>.<表名>;
#describe 可缩写
desc <表名>;

(4) 创建新的数据库

create database <数据库名>;

(5) 创建新的表

• create table 表名 (字段1 数据类型,字段2 数据类型,[…],parmary key (主键名));
• 主键一般选择能代表唯一性的字段，不允许取空值（NULL），一个表只能有一个主键

CREATE TABLE web_demo (id int NOT NULL,name char(10) NOT NULL,score decimal(5,2),passwd char(48) DEFAULT '',PRIMARY KEY (id));

(6) 删除指定的数据表

drop table <数据库名>.<表名>;
#不 use 进入库中需加上数据库名

(7) 删除指定的数据库

drop database <数据库名>;