目录
1. 数据库的概念
1.1 数据库的存储介质
1.2 主流数据库
2. MySQL的基本使用
2.1 链接数据库
2.2 服务器管理
2.3 数据库,服务器和表关系
2.4 简单MySQL语句
3. MySQL架构
4. SQL分类
5. 存储引擎
本篇完。
1. 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。
数据库的水平是衡量一个程序员水平的重要指标
虽然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。
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。
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。
1.1 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。
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。
1.2 主流数据库
列举几个主流的数据库:
- 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。
MySQL是世界上最受欢迎的数据库,所以这里学习的也是MySQL。
2. MySQL的基本使用
2.1 链接数据库
安装好数据库之后在CentOS 7登录我们Linux的root用户,输出以下命令:
mysql -h 127.0.0.1 -P 3306 -u root -p
- -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。
输入密码后就能连接到MySQL服务器了,免密码的话回车即可。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。
2.2 服务器管理
通过systemctl stop mysqld命令或service mysqld stop命令可以停止MySQL服务器。
通过systemctl start mysqld命令或service mysqld start命令可以启动MySQL服务器。
通过systemctl restart mysqld命令或service mysqld restart命令可以重启MySQL服务器。
mysqld就是MySQL的服务器(mysql是服务端),使用mysql命令实际就是在连接mysqld服务器。
2.3 数据库,服务器和表关系
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:
- 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。
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。输入vim /etc/my.cnf如下:
(中间小绿框那三行配置是我自己加上去的,大家也可以加上去然后:wq保存退出。第一行为端口号,可以修改,但此时已经设置成默认值3306。第二行是默认字符utf-8,第三行是存储引擎innodb)
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。先cd /var/lib/mysql 然后 ls:
重新输入mysql -h 127.0.0.1 -P 3306 -u root -p连接MySQL服务器后,通过create语句创建一个名为helloworld的数据库。
2.4 简单MySQL语句
(下面简单使用一下MySQL语句演示一下数据库,服务器和表关系,后面还会讲解语句)
这时/var/lib/mysql目录下,就会多出一个名为helloworld的目录。如下:
(这里可以开两个窗口)
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是使用cd命令进入到该数据库对应的目录当中。
对数据库表操作:
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:
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。
通过desc语句可以查看对应的表结构:
通过insert语句可以向表中插入数据:
通过select语句可以查看表中的数据:
表中的数据是以二维表格的形式进行呈现的,包括行和列。其中每一行我们称之为一条记录,而每一列都代表一个属性(属性列)。
3. 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。
4. 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。
注: 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。
5. 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。
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。
各个存储引擎对比如下:
本篇完。
下一篇讲讲MySQL操作库的使用,增删查改等。