MySQL数据库基础

MySQL数据库基础

数据库的概念

数据库是按照数据结构来组织、存储和管理数据的仓库，是一个长期存储在计算机内的、有组织的、可共享的、统一管理的大量数据的集合。

虽然单纯的使用文件也可以存储数据，但会存在如下缺点：

• 安全性问题：数据误操作后无法进行回滚。
• 不利于数据的查询和管理：没有将存储的数据以某种数据结构组织起来。
• 控制不方便：数据的控制需要用户自己来完成。
• 不利于存储海量数据：数据量越大用户操控数据的成本越高。

为了解决上述问题，于是专家们设计出了更利于管理数据的数据库。

客户端 VS 服务器

数据库是分为数据库服务器和数据库客户端的，以MySQL数据库为例，我们使用MySQL数据库时会先通过mysql命令连接MySQL服务器。如下：

这里我们使用的mysql命令就是MySQL的客户端，而MySQL服务器可以通过ps命令进行查看。如下：

这里查看到的mysqld就是MySQL的服务器，我们使用mysql命令实际就是在连接mysqld服务。通过netstat命令可以看到，MySQL服务器底层采用的是TCP6协议，目前服务器处于监听状态。如下：

也就是说，MySQL服务器本质是一个网络服务器，我们使用mysql命令连接MySQL服务器时，本质就是MySQL客户端在向MySQL服务器发起连接请求，连接建立成功后MySQL客户端就会将用户输入的SQL语句发送给MySQL服务器，之后MySQL服务器就会根据SQL语句对数据进行对应的操作。

数据库的存储介质

数据库的存储介质有以下两种：

• 磁盘，比如MySQL就是一种磁盘数据库。
• 内存，比如redis就是一种内存数据库。

说明一下：

• 数据库按存储介质可以分为磁盘数据库和内存数据库，其中内存数据库又称为主存数据库（Main Memory Database）。
• 磁盘数据库的数据主要存储在磁盘上，因此磁盘数据库在数据的持久化保存上有明显优势。但磁盘数据库为了提高数据的存储效率，也有自己对应的缓存机制，因此在某一个时刻之内，不一定所有数据都会被刷新到磁盘上。
• 内存数据库的数据主要存储在内存中，与磁盘数据库相比，内存数据库可以大大提高读取速度，减少数据库的访问时间。但内存数据库并非完全不使用磁盘，数据库的启动信息、初始数据等还是需要存储在磁盘上的，只是数据主要在内存中进行存储和运算。
• 由于内存数据库的数据存储在内存中，数据库主机掉电后数据就会丢失，因此在数据库服务关闭前通常需要把内存中的数据转储到磁盘上，甚至在内存数据库运行期间，一些数据也会持久化到磁盘存储。

主流数据库

主流数据库

下面列举了几个主流的数据库：

• SQL Server：微软的产品，.Net程序员的最爱，适合中大型项目。
• MySQL：甲骨文产品，世界上最受欢迎的数据库，并发性好，但不适合做复杂的业务。主要用在电商、SNS、论坛，对简单的SQL处理效果好。
• Oracle：甲骨文产品，适合大型项目和复杂的业务逻辑，但并发一般来说不如MySQL。
• PostgreSql：加州大学伯利克分校计算机系开发的关系型数据库，无论私用，商用，还是学术研究，都可以免费使用、修改和分发。
• SQLite：一款轻型的数据库，是遵守ACID的关系型数据库管理系统，它包含在一个相对小的C库中。它的设计目标是嵌入式的，而且目前已经在很多嵌入式产品中使用了它，它占用资源非常低，在嵌入式设备中，可能只需要几百K的内存就够了。
• H2：是一个用Java开发的嵌入式数据库，它本身只是一个类库，可以直接嵌入到应用项目中。

基本使用

连接服务器

连接服务器

连接MySQL服务器的方式如下：

解释说明：

• -h： 表示你要连接的MySQL服务器所在的主机，127.0.0.1表示本主机。
• -P： 表示你要连接的MySQL服务器所对应的端口号，一般默认是3306。
• -u： 表示用哪一个用户连接MySQL服务器，root表示超级用户。
• -p： 表示该用户对应的密码，密码可以直接跟在-p后面，也可以回车后输入。

此外，如果要连接的是本地的MySQL服务器，那么连接时只需要指明用户名和用户密码即可。如下：

连接到MySQL服务器后，就可以输入各种SQL语句让服务器执行了，当要退出mysql时直接输入quit或exit或\q即可。如下：

服务器管理

停止服务器

通过systemctl stop mysqld命令或service mysqld stop命令可以停止MySQL服务器。比如：

启动服务器

通过systemctl start mysqld命令或service mysqld start命令可以启动MySQL服务器。比如：

重启服务器

通过systemctl restart mysqld命令或service mysqld restart命令可以重启MySQL服务器。比如：

数据库服务器，数据库，表关系

• 所谓安装数据库服务器，只是在机器上安装了一个数据库管理系统程序，这个管理程序可以管理多个数据库，一般开发人员会针对每一个应用创建一个数据库。
• 为保存应用中实体的数据，一般会在数据库中创建多个表，以保存程序中实体的数据。

数据库服务器、数据库和表的关系如下：

说明一下：

• 图中的Client对应的就是mysql命令，MySQL对应的就是mysqld服务。
• DB（database）表示的是mysqld管理的多个数据库，而每一个DB下会包含多张表。

使用案例

数据存储路径

通过MySQL创建的数据库和各种表结构，最终会以文件的形式存储下来，通过查看MySQL的配置文件中的datadir可以得知数据文件的存储路径。

比如我的MySQL配置文件的绝对路径为/etc/my.cnf，配置文件中datadir对应的值为/var/lib/mysql。如下：

将来MySQL创建的数据库文件都会存储在该目录下，可以看到该目录下有很多MySQL相关的数据文件。如下：

创建数据库

连接MySQL服务器后，通过create语句创建一个名为helloworld的数据库。比如：

这时/var/lib/mysql目录下，就会多出一个名为helloworld的目录。如下：

目前helloworld目录下只有一个名为的db.opt的文件，该文件中指明了当前数据库的默认字符编码和字符校验规则。如下：

因此我们创建数据库时，本质就是在MySQL的数据存储路径下新建了一个目录，而当我们将这个数据库删除后，这个目录其实也就不存在了。比如：

此时在MySQL的数据存储路径下的helloworld目录也就不存在了，因此删除数据库本质就是删除数据存储路径下对应的目录。

使用数据库

使用数据库之前，可以先通过show语句查看当前都有哪些数据库，然后再通过use语句使用指定的数据库。比如：

使用数据库可以理解成，就是使用cd命令进入到该数据库对应的目录当中。

创建数据库表

这里我们通过create语句创建一个简单的student表。比如：

通过show语句可以查看创建的student表结构。比如：

由于student表采用的存储引擎是InnoDB，因此在MySQL的数据存储路径下的helloworld目录下，就会多出两个文件，分别是student.frm和student.ibd。如下：

其中student.frm是表结构文件，student.ibd是表数据和索引的文件。

如果说创建数据库的本质是在数据存储路径下新建一个目录的话，那么创建表本质实际就是在特定的数据库目录下新建若干个文件（InnoDB存储引擎对应的是两个，MyISAM存储引擎对应的是三个），因此在创建表之前一定要先选择一个数据库。

表中插入数据

通过desc语句可以查看对应的表结构。比如：

通过insert语句可以向表中插入数据。比如：

查询表中的数据

通过select语句可以查看表中的数据。比如：

数据逻辑存储

数据的逻辑存储

表中的数据是以二维表格的形式进行呈现的，包括行和列。如下：

其中每一行我们称之为是一条记录，而每一列都代表一个属性（属性列）。

MySQL架构

MySQL架构

MySQL是一个可移植的数据库，几乎能在当前所有的操作系统上运行，如Unix/Linux、Windows、Mac和Solaris。各种系统在底层实现方面各有不同，但是MySQL基本上能保证在各个平台上的物理体系结构的一致性。

MySQL的架构设计如下：

MySQL架构主要可分为如下四层：

• 连接层：主要完成一些类似连接处理，授权认证及相关的安全方案。
• 服务层：在MySQL数据库系统处理底层数据之前的所有工作都是在这一层完成的，包括权限判断、SQL接口、SQL解析、SQL分析优化、缓存查询的处理以及部分内置函数执行等。各个存储引擎提供的功能都集中在这一层，如存储过程、触发器、试图等。
• 引擎层：由多种可拔插的存储引擎共同组成，真正负责MySQL中数据的存储和提取，每个存储引擎都有自己的优点和缺陷，服务层是通过存储引擎API来与它们交互的。
• 存储层：将数据存储在裸设备的文件系统之上，完成存储引擎的交互。

MySQL客户端

MySQL服务器会收到MySQL客户端发来的SQL语句，并根据SQL语句执行对应的操作。

• 这里的MySQL客户端不仅仅指的是连接MySQL时使用的mysql命令，MySQL客户端还包括语言接口客户端。
• MySQL给各种语言提供的用于访问数据库的接口，用户通过调用这些接口也可以向MySQL服务器发送SQL语句。

mysql命令本质是一个可执行程序，通过file命令可以看到该可执行程序是采用动态链接的方式生成的，通过ldd命令可以看到该可执行程序依赖的C/C++库文件。如下：

也就是说，mysql命令本身就是C/C++编写的，因此在编写mysql程序时，一定需要调用MySQL提供给C/C++的语言接口客户端。当然，MySQL不仅仅提供了C/C++对应的语言接口，像Python、Java、PHP等都有对应的MySQL接口。

SQL分类

SQL（Structured Query Language，结构化查询语言）是一种数据库查询和程序设计语言，用于存取数据以及查询、更新和管理关系数据库系统。

SQL语句可分为如下三类：

• DDL（Data Definition Language）数据定义语言，用来维护存储数据的结构。比如create语句、drop语句、alter语句等。
• DML（Data Manipulation Language）数据操作语言，用来对数据进行操作。比如insert语句、delete语句、update语句等。
• DCL（Data Control Language）数据控制语言，主要负责权限管理和事务。比如grant语句、revoke语句、commit语句。

说明一下： DML中又单独分了一个DQL（Data Query Language）数据查询语言，比如select语句、from语句、where语句等。

存储引擎

存储引擎

存储引擎就是数据库管理系统如何存储数据、如何为存储的数据建立索引、如何更新数据、如何查询数据等技术的实现方法，MySQL中的存储引擎是插件式的存储引擎，它可以支持多种存储引擎。

查看存储引擎

通过show语句可以查看MySQL支持的存储引擎。比如：

其中MySQL底层默认使用的存储引擎是InnoDB，该存储引擎支持事务、行级锁、外键等。

存储引擎对比

各个存储引擎对比如下：

Feature	MyISAM	BDB	Memory	InnoDB	Archive	NDB
Storage Limits	No	No	Yes	64TB	No	Yes
Transactions（commit，rollback，etc.）		√		√
Locking granularity	Table	Page	Table	Row	Row	Row
MVCC/Snapshot Read				√	√	√
Geospatial support	√
B-Tree indexes	√	√	√	√		√
Hash indexes			√	√		√
Full text search index	√
Clustered index				√
Data Caches			√	√		√
Index Caches	√		√	√		√
Compressed data	√				√
Encrypted data（via function）	√	√	√	√	√	√
Storage cost（space used）	Low	Low	N/A	High	Very Low	Low
Memory cost	Low	Low	Medium	High	Low	High
Bulk Insert Speed	High	High	High	Low	Very High	High
Cluster database support						√
Replication support	√	√	√	√	√	√
Foreign key support				√
Backup/Point-in-time recovery	√	√	√	√	√	√
Query cache support	√	√	√	√	√	√
Update Statistics for Data Dictionary	√	√	√	√	√	√

建议记忆：InnoDB存储引擎是支持事务的，而MyISAM存储引擎是不支持的。