【MySQL】数据库基础
数据库基础
- 1. 数据库概念
- 2. 主流数据库
- 3. 基本使用
- 1. 连接服务器
- 2. 服务器管理
- 2. 服务器，数据库，表的关系
- 3. 数据库存储路径
- 4. 数据库基本操作
- 4. MySQL 架构
- 5. SQL 语句分类
- 6. 存储引擎
1. 数据库概念
存储数据用文件就可以了，为什么还要弄个数据库？
文件保存数据有以下几个缺点：
- 文件的安全性问题。
- 文件不利于数据查询和管理。
- 文件不利于存储海量数据。
- 文件在程序中控制不方便。
为了解决上述问题，专家们设计出更加利于管理数据的东西 - 数据库，它能更有效的管理数据。数据库的水平是衡量一个程序员水平的重要指标。
例如：MySQL 数据库中的两个核心组件 mysql 与 mysqld，基于客户端/服务器模式的一种网络服务。mysql 作为客户端提供用户界面和查询窗口，而 mysqld 作为服务器负责处理 SQL 语句和管理数据库数据。二者协同工作，共同完成数据库的各种操作。
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 服务器以守护进程的方式一直在后台运行，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，然后将结果返回给 MySQL 客户端。如下图：
数据库的存储介质
- 磁盘级数据库：MySQL
- 内存级数据库：Redis
说明一下：
- 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。
2. 主流数据库
- SQL Sever：微软的产品，.Net程序员的最爱，适合中大型项目。
- Oracle：甲骨文产品，适合大型项目，复杂的业务逻辑，但并发一般来说不如 MySQL。
- MySQL：甲骨文产品，世界上最受欢迎的数据库，属于并发性好，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。
- PostgreSQL：加州大学伯克利分校计算机系开发的关系型数据库，不管是私用，商用，还是学术研究使用，可以免费使用，修改和分发。
- SQLite：是一款轻型的数据库，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，它占用资源非常的低，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。
3. 基本使用
1. 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。如下：
2. 服务器管理
停止服务器
通过 systemctl stop mysql 可以停止 MySQL 服务器，如下：
启动服务器
通过 systemctl start mysql 可以启动 MySQL 服务器，如下：
重启服务器
通过 systemctl restart mysql 可以重启 MySQL 服务器，如下：
2. 服务器，数据库，表的关系
- 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：
3. 数据库存储路径
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/mysql/mysql.conf.d/mysqld.cnf，配置文件中 datadir 对应的值为 /var/lib/mysql，如下：
如果没有编码集和校验集可以设置一下
将来 MySQL 创建的数据库文件都会存储在该目录下，如下：
4. 数据库基本操作
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，如下：
这时 /var/lib/mysql 目录下，就会多出一个名为 helloworld 的目录，如下：
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，如下：
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。
创建表
这里我们通过 create 语句在 helloworld 数据库中创建一个简单的 student 表，如下：
通过 show 语句可以查看创建的 student 表结构，如下：
在 MySQL 的数据存储路径下的 helloworld 目录下，就会多出一个文件 student.ibd，如下：
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，如下：
结论：
- 创建数据库本质：在 Linux 下创建一个目录。
- 在数据库内创建表本质：在 Linux 目录中创建文件。
- 数据库的本质其实也是文件，只不过这些文件并不是由程序员直接操作，而是数据库服务 (mysqld) 帮我们进行操作。
4. 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 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。服务层传来的 SQL 语句，通过存储引擎访问数据库的表结构，将数据进行增删查改。
- 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。
5. SQL 语句分类
结构化查询语言 (SQL)：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 语句分类：
- 数据定义语言 (DDL)，用来维护存储数据的结构，代表指令: create，drop，alter
- 数据操纵语言 (DML)，用来对数据进行操作，代表指令： insert，delete，update
- 数据控制语言 (DCL)，主要负责权限管理和事务，代表指令： grant，revoke，commit
说明：DML 中又单独分了一个数据查询语言 (DQL)，代表指令： select
6. 存储引擎
存储引擎：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和如何更新、查询数据等技术的实现方法，MySQL的核心就是插件式存储引擎，支持多种存储引擎。
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
InnoDB 存储引擎是支持事务的，而 MyISAM 存储引擎是不支持的。