MySQL数据库初体验

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（Database System，DBS）是一个人——机系统，一般由硬件、作系统、数据库、DBMS、应用软件和数据库用户(包括数据库管理员)组成。用户可以通过 DBMS 操作数据库，也可以通过应用程序操作数据库。

应用程序是利用 DBMS 为解决某个具体的管理或数据处理的任务而编制的一系列命令的有序集合。如果应用程序比较完善，能够提供友好的人机界面，并编译成可执行文件发行，使得普通用户不需要具备计算机的专业知识，在较短时间就学会使用，那么就称为数据库应用软件。常用的数据库应用软件有人事管理、财务管理、图书管理等信息管理软件及各类信息咨询系统等。

数据库管理员(Database Administrator，DBA)负责数据库的更新和备份、数据库系统的维护、用户管理等工作，保证数据库系统的正常运行。DBA一般由业务水平较高、资历较深的人员担任。

需要注意的是数据库、数据库系统、数据库管理系统，甚至数据库表等名词，在日常讨论中通常不严格区别。遇到此情况时，可以根据具体情况，判断出实际所指的是什么。

2.数据库发展史

数据库技术的发展已经成为先进信息技术的重要组成部分，是现代计算机信息系统和计算机应用系统的基础和核心。数据库技术最初产生于20世纪60年代中期，根据数据模型的发展，可以划分为三个阶段:第一代的网状、层次数据库系统;第二代的关系数据库系统;第三代的以面向对象模型为主要特征的数据库系统。

（1）.初级阶段--第一代数据库

自20世纪60年代起，第一代数据库系统问世。它们是层次模型与网状模型的数据库系统，为统一管理和共享数据提供了有力的支撑。在这个阶段中，数据库的代表是 1969年IBM 公司研制的层次模型的数据库管理系统--IMS(Information Management System，信息管理系统)和 20 世纪 70 年代美国数据系统语言协会(CODASYL)下属数据库任务组(DBTG)提议的网状模型。

（2）.中级阶段--第二代数据库

20世纪 70年代初，第二代数据库--关系数据库开始出现。自1970年IBM 研究员德加·考特阐述了关系模型的概念后，IBM 大力投入关系数据库的研究。关系数据库的底层实现起来比较容易，所以很快被采用，并进入了众多商业数据库的研发计划。Oracle就是当时应关系数据模型的出现而成立的一家专做(关系)数据库的公司。

20世纪80年代初，IBM公司的关系数据库系统DB2 问世，而 Oracle 公司也将 Oracle数据库移植到桌面计算机上。这时，作为第二代数据库系统的关系数据库，开始逐步取代层次与网状模型的数据库，成为占主导地位的数据库，成为行业主流。到目前为止，关系数据库系统仍占领数据库应用的主要地位。

关系数据库系统将结构化查询语言(StructuredQueryLanguage，SQL)作为数据定义语言(Data Definition Language，DDL)和数据操作语言(Data Manipulation Language，DML)，它一诞生就成为关系数据库的标准语言。SQL使得关系数据库中的数据库表的查询可以通过简单的、声明性的方式进行，大大简化了程序员的工作。

关系数据库系统构筑在比较高的软件层次上，执行查询的效率普遍偏低。另外，严格的、标准的关系数据库是一个纯理论的模型。如果完全按照关系模型实现，会涉及很多方面的问题，其中一条就是效率不高。

在现实环境中，考虑到商业运用的目的，数据库生产厂商各自加入了一些提高效率和提高可用性的功能，舍弃了一些不太现实的约束。不同的数据库厂商在不同基础上的选择，导致了关系数据库系统向不同方向上的变迁。例如，在这个阶段中，Oracle加入了“并行 ”的元素，并开始了向“关系-对象”型数据库的变迁。这样的变迁，也慢慢引出了新一代的数据库系统。

（3）.高级阶段--第三代数据库

由于计算机应用的发展，计算机已从传统的科学计算、事务处理等领域，逐步扩展到工程设计、人工智能、多媒体、分布式等领域，这些新的领域需要有新的数据库支撑，而传统关系数据库系统是以商业应用、事务处理为背景而发展起来的，并不完全适用于新领域的应用，因此，需要新的数据库系统，以满足不同领域的要求。

自20世纪80年代开始，各种适应不同领域的新型数据库系统不断涌现，如工程数据库、多媒体数据库、图形数据库、智能数据库、分布式数据库及面向对象数据库等，特别是面向对象数据库系统，由于其实用性强、适应面广而受到人们的青睐。

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。当然，在商务应用方面，依然还是关系数据库占主流。不过，已经有一些新的元素被添加进主流商务数据库系统中。例如，Oracle支持的“关系-对象 ”数据库模型。

随着科学技术的发展，计算机技术不断应用到各行各业。数据存储需求的不断膨胀，对未来的数据库技术将会有更高的要求。

3.经典数据模型

在 DBMS的发展过程中，出现了网状模型、层次模型和关系模型三种经典的数据模型。由于受限于数学基础、编程技术和硬件条件，最初出现的层次模型和网状模型与关系模型相比，在用户接口的上、中层部分更易于实现。所以，这在很长一段时间阻碍了关系模型的发展。

数据模型所描述的内容包括三方面:数据结构、数据操作和数据约束。

（1）.网状模型

特性	描述	优点	缺点
数据结构	- 数据以图的形式组织，通过“关系链”连接节点（如客户、账户、支付）。 - 支持多对多、一对多等复杂关系（如一个客户拥有多个账户，一个账户属于多个客户）。	1. 直观反映现实中的复杂关系。 2. 数据冗余最小化。	1. 结构复杂，维护困难。 2. 需要预先定义所有关系链，灵活性低。
数据操作	- 基于关系链的导航式查询（需明确路径）。 - 查询效率依赖结构设计，结构变化需重新优化算法。	1. 针对特定结构可能实现高效查询。	1. 缺乏通用查询语言（如SQL）。 2. 结构变更导致查询逻辑失效，维护成本高。
数据约束	- 约束分散在节点或关系链中，由应用程序实现。 - 缺乏统一的约束机制（如外键、完整性检查）。	1. 开发者可自定义约束逻辑。	1. 易出现数据不一致。 2. 增加应用开发复杂度，降低可靠性。
代表应用	早期银行系统、航空订票系统等需处理复杂关系的场景。
现状	已被关系模型取代，但在特定历史系统中仍有遗留应用。		(2)

（2）.层次模型

特性	描述	优点	缺点	与网状模型对比
数据结构	- 数据以树形结构组织，节点间为严格的一对多关系（如企业→部门→科室→小组）。 - 禁止多对多和多对一关系。	1. 结构简单直观，易于理解。 2. 适合具有明确层级关系的场景（如组织机构）。	1. 无法直接表示复杂关系（如多对多）。 2. 数据冗余可能增加（需重复存储父节点信息）。	更简单：网状模型支持多对多，层次模型仅限一对多。
数据操作	- 导航式查询（需从根节点逐层遍历）。 - 查询效率高于网状模型（因结构简化）。	1. 层级固定时查询效率较高。 2. 适合批量处理层级数据。	1. 灵活性低，难以动态调整结构。 2. 仍需完整路径访问子节点。	更高效：网状模型需处理复杂路径，层次模型路径明确但灵活性差。
数据约束	- 约束由系统部分实现，但仍依赖应用程序补充。 - 因结构简化，约束逻辑较网状模型更易管理。	1. 约束处理复杂度降低。 2. 适合业务规则固定的场景。	1. 仍缺乏统一约束机制（如事务完整性）。 2. 应用开发需额外处理约束逻辑。	更易管理：网状模型约束分散，层次模型因结构简化约束更集中。
代表系统	IBM IMS（历史上最大商用数据库之一，技术影响后续DB2）。			继承性：IMS的技术（并发控制、恢复）被DB2沿用。
适用场景	组织机构管理、文件系统、层级明确的业务数据（如产品分类）。			局限性：网状模型适合复杂关系（如银行交易），层次模型适合固定层级。

层级限制：层次模型强制一对多关系，牺牲灵活性换取简单性。
技术影响：IMS的早期实践为现代数据库（如DB2）奠定基础。
现代替代：关系模型（如SQL数据库）和文档数据库（如MongoDB）已逐步取代层次模型，但其思想仍见于部分系统设计中。

（3）.关系模型

分类	术语	定义	示例
基本结构	关系（Relation）	二维表格，用于组织数据，对应数据库中的表	“学生表”“课程表”
	元组（Tuple）	表格中的一行，代表一条具体记录	学生表中某一行：（学号 S001，姓名张三，年龄 18，班级 C001）
	属性（Attribute）	表格中的一列，代表数据的特征或字段	学生表中的 “学号”“姓名”“年龄” 列
关键约束	主码（Primary Key）	唯一标识元组的属性或属性组，非空且唯一	学生表中 “学号” 作为主码（S001、S002 等唯一值）
	外码（Foreign Key）	一个关系中引用另一个关系主码的属性，用于建立表间关联	选课表中 “学号” 引用学生表主码，“课程号” 引用课程表主码
	域（Domain）	属性的取值范围	“成绩” 的域为 0-100 的整数，“性别” 的域为 {男，女}
设计原则	规范化（Normalization）	通过消除数据冗余和依赖，优化表结构的过程	- 1NF：属性不可再分（如 “地址” 不拆分为省 / 市 / 区字段） - 3NF：消除传递依赖（班级名称通过班级编号关联，而非直接依赖学号）
	完整性约束	保证数据正确性和一致性的规则	- 实体完整性：主码非空（学号不能为空） - 参照完整性：外码需存在对应主码（选课表课程号必须存在于课程表中）
操作与理论	关系代数	基于集合的操作，包括选择、投影、连接、并、差等	`SELECT 姓名 FROM 学生 WHERE 年龄>20`（选择 + 投影操作）
	SQL 语言	操作关系型数据库的标准语言，用于增删改查	`INSERT INTO 课程 VALUES ('C001', '数学', 4)`（插入数据）
优缺点	优点	结构简单、理论严谨、支持复杂查询、标准化程度高	适用于电商订单管理、学生成绩管理等结构化数据场景
	缺点	多表连接性能可能较低、不适用于非结构化数据（如图片、文本）	需结合 NoSQL 数据库处理海量非结构化数据

核心逻辑：通过表格形式将关系模型的抽象概念转化为直观的字段对应，便于理解 “表→行→列” 与 “关系→元组→属性” 的映射关系。
应用场景：可用于数据库设计入门学习、面试复习或技术文档总结，快速掌握关系模型的核心要素。
扩展建议：结合具体数据库案例（如 MySQL 的学生管理系统），理解主码与外码的实际关联方式。

4.当今流数据库介绍

在数据库技术日益发展的今天，主流数据库代表着成熟的数据库技术。了解常用数据库，就能知道数据库技术发展的程度，以及未来的大体方向。

（1）.关系数据库

数据库产品	所属公司	诞生时间	关键版本与特性	核心优势	适用场景	现状与趋势
SQL Server	Microsoft	1989年	- 深度集成Windows系统。 - 2005年引入SSIS/SSRS商务智能工具。 - 2016年支持Linux。	1. Windows生态无缝兼容。 2. 图形化管理工具易用。 3. 中小企业成本低。	企业级应用、.NET开发、Windows服务器环境。	向云服务（Azure SQL Database）转型。
Oracle	Oracle	1977年	- 1998年Oracle 8i（支持Internet）。 - 2004年Oracle 10g（网格计算）。 - 2013年Oracle 12c（云架构）。	1. 跨70+操作系统。 2. 高可用性（RAC）。 3. 企业级功能完善（如分区表、高级压缩）。	金融、电信等大型关键业务系统。	受云数据库冲击（如AWS RDS），向云原生转型。
IBM DB2	IBM	1983年	- 支持关系与XML混合模型。 - 2006年DB2 9（“毒蛇”版本，支持PureXML）。	1. 高稳定性与安全性。 2. 擅长处理复杂查询与海量数据。 3. 深度优化AIX/Linux。	银行、保险等传统行业核心系统。	聚焦混合云与AI集成（如IBM Cloud Pak）。
MySQL	Oracle（收购）	1995年	- 2008年MySQL 5.1（分区表）。 - 2015年MySQL 5.7（JSON支持）。 - 2020年MySQL 8.0（窗口函数）。	1. 开源免费（社区版）。 2. 轻量级、高性能。 3. LAMP架构核心组件。	Web应用、中小型网站、嵌入式系统。	云原生与HTAP（混合事务分析）场景增强。

（2）.非关系数据库

类别	详情
名称	非关系数据库（NoSQL）
定义	存储数据不以关系模型为依据，无需固定表格式
角色	作为关系数据库的补充，在网站时代发挥高效率与高性能
优点	满足数据库高并发读写需求实现对海量数据高效率存储与访问满足数据库高扩展性与高可用性需求
常用类型	Memcached、Redis、MongoDB、HBase

5.关系数据库的基本结构

关系数据库使用的存储结构是多个二维表格，即反映事物及其联系的数据描述是以平面表格形式体现的。

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。数据表与数据库之间存在相应的关联，这些关联用来查询相关的数据。
关系数据库是由数据表之间的关联组成的。其中:数据表通常是一个由行和列组成的二维表，每一个数据表分别说明数据库中某一特定的方面或部分的对象及其属性。

数据表中的行通常叫做记录或者元组，它代表众多具有相同属性的对象中的一个。
数据表中的列通常叫做字段或者属性，它代表相应数据库中存储对象的共有属性

1.主键与外键

（1）主键

概念	定义	特点	示例（学生信息统计表）
主键	唯一标识表中每一行数据的字段或字段组合，确保记录的唯一性。	- 值唯一且非空（NOT NULL） - 一个表只能有一个主键	`编号`
候选键	能够唯一标识表中每一行数据的最小字段或字段组合（无冗余属性）。	- 可以有多个候选键 - 候选键可以是主键的备选	`编号`、`身份证号`、`（姓名 + 专业编号）`
备用键	未被选为主键的候选键。	- 仍然具有唯一性 - 可用于唯一性约束或索引优化	`身份证号`、`（姓名 + 专业编号）`

（2）外键

概念	定义	特点	示例（学生信息统计表 & 专业名称表）
外键	用于关联两个表的字段，引用另一个表的主键。	- 确保数据引用完整性 - 值必须匹配主表的主键或为NULL（如果允许）	`学生信息统计表.专业编号`（引用`专业名称表.专业编号`）
主表（父表）	包含被引用的主键的表。	- 通常是“被引用”的表 - 必须先存在数据才能被从表引用	`专业名称表`（主键：`专业编号`）
从表（子表）	包含外键的表，依赖主表的数据。	- 必须引用主表已有的主键值（除非允许NULL） - 删除主表数据可能受限制	`学生信息统计表`（外键：`专业编号`）

6.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守下列四类完整性规则。

（1）实体完整性规则

概念	定义	特点	示例（学生信息表）
实体完整性规则	要求关系（表）中主键的属性值不能为空（NULL），以确保每条记录的唯一标识性。	- 主键必须唯一且非空 - 防止数据冗余或不一致 - 是关系数据库的基本约束	`学生信息表`中的`编号`字段不能为NULL

目的：确保每条记录都有唯一标识，避免数据混乱。
规则：主键字段（如编号）禁止为空值（NULL）。
作用：
- 保证数据唯一性，例如每个学生的编号必须唯一且存在。
- 为外键引用提供可靠的基础（其他表可通过主键关联此表）。
示例中：学生信息表的编号是主键，必须填写有效值。

（2）域完整性规则

概念	定义	特点	示例（学生信息表）
域完整性规则	确保表中某一列（字段）的数据符合定义的数据类型、格式或取值范围，防止无效数据输入。	- 约束列的数据范围（如性别只能为“男”或“女”） - 可设置默认值或非空约束 - 也称为列完整性	`性别`字段仅允许“男”或“女” `年龄`必须为数字

目的：限制列的取值范围，保证数据的有效性和一致性。
常见约束：
- 数据类型（如年龄必须是整数）。
- 取值范围（如性别只能是“男”或“女”）。
- 非空约束（如姓名不能为NULL）。
- 默认值（如未填写民族时默认为“汉”）。

二.MySQL 二进制安装

MySQL 的安装方式除了常规的源码编译安装之外,最常用的还包括 YUM 方式安装和二进制方式安装。二进制安装方式中，包括 rpm 版本以及 glibc 版本。rpm 版本就是在特定 Linux 版本下编译的，如果你的Linux 版本匹配，就可以安装。如下载 Cent0s7 系统所对应编译好的rpm 包安装即可。另外一种二进制安装包是基于特定的 glibc 版本编译的，这里主要讲解基于glibc 方式安装MySQL。

1.基础环境准备

如果采用 OpenEuler minimal 安装的系统,在使用前需要安装一些基础软件包工具

安装依赖包

创建程序用户

关闭 SELinux 和防火墙

2.二进制安装

解压并且进行配置，同时对其进行重命名

初始化数据目录，创建系统表、生成root用户的临时密码

最后的字符为初始化时生成的临时密码，需要进行保存，用于后续登录mysql数据库

3.设定配置文件

参数作用如下：

参数	作用	注意事项
`socket`	指定客户端连接时使用的 Unix Socket 文件路径。	需与 `[mysqld]` 部分的 Socket 路径一致，否则本地连接失败。
`socket`	指定服务器监听的 Unix Socket 文件路径。	必须与 `[client]` 配置一致，否则本地客户端无法连接。
`bind-address=0.0.0.0`	允许 MySQL 监听所有网络接口，支持远程连接。	需配置防火墙限制 IP 访问，避免直接暴露到公网。
`skip-name-resolve`	禁用 DNS 反向解析，加速客户端连接。	适用于仅通过 IP 访问的场景，避免 DNS 解析延迟或失败。
`port=3306`	指定 MySQL 服务监听的端口号。	若端口被占用，需修改为其他值（如 `3307`）。
`basedir=`	指定 MySQL 的安装目录（包含二进制文件、库文件等）。	路径错误会导致服务无法启动。
`datadir=`	指定数据存储目录（包含数据库文件、日志等）。	需确保目录权限属于 `mysql` 用户（`chown -R mysql:mysql /path/to/data`）。
`max_connections=2048`	设置最大并发连接数。	需根据服务器内存调整，过高可能导致内存不足。
`character-set-server=utf8`	设置服务器默认字符集为 `utf8`，支持多语言字符。	建议使用 `utf8mb4` 以支持 Emoji 和特殊符号（需 MySQL 5.5.3+）。
`default-storage-engine=INNODB`	指定默认存储引擎为 InnoDB，支持事务、行级锁和外键。	替代方案 `MyISAM` 性能更高但不支持事务（已逐渐淘汰）。
`max_allowed_packet=16M`	设置客户端与服务器间传输的最大数据包大小。	处理大字段或批量导入时，可适当调大（如 `64M`）。

创建链接文件，并将可执行文件写入环境变量中

4.配置 systemctl 方式启动

将MySQL添加成为系统服务，通过使用systemctl来管理在/usr/local/mysql/support-files日录下找到mysql.server文件，将其复制到/etc/rc.d/init.d 目录下，改名为 mysqld 并赋予可执行权限编辑生成 mysqld.service 服务，通过 systemctl 方式来管理。

参数作用如下：

参数	作用	注意事项
`Description`	描述服务的名称或用途，用于标识服务的基本信息。	在 `systemctl status mysqld` 中显示此描述。
`After`	指定服务启动的依赖顺序，确保 MySQL 在网络服务启动后运行。	避免网络未就绪导致 MySQL 无法监听端口或处理远程连接。
`Type`	定义服务进程类型，适用于传统守护进程（启动后派生子进程并退出主进程）。	MySQL 通常以守护进程运行，需设置为 `forking`。
`ExecStart`	启动服务的命令，调用 SysV 初始化脚本 `/etc/rc.d/init.d/mysqld start`。	确保脚本路径正确，否则服务无法启动。
`ExecReload`	重新加载服务配置或重启服务的命令，调用脚本的 `restart` 操作。	需检查脚本是否存在执行权限（如 `chmod +x`）。
`ExecStop`	停止服务的命令，调用脚本的 `stop` 操作。	若脚本未正确停止进程，可能导致服务残留。
`PrivateTmp`	为服务分配独立的临时目录，增强隔离性，防止临时文件泄露。	临时目录位于 `/tmp/systemd-private-XXX`，需确保磁盘空间充足。
`WantedBy`	指定服务在系统进入多用户命令行模式时自动启用。	若未启用开机自启，需手动执行 `systemctl enable mysqld`。

开启服务，并查看端口

5.访问 MySQL 数据库

MySQL 数据库系统也是一个典型的C/S(客户端/服务器)架构的应用，要访问 MySQL 数据库需要使用专门的客户端软件。在Linux系统中，最简单、易用的 MySQL 客户端软件是其自带的 mysq1 命令工具。

（1）.登录到 MySQL 服务器

在 Enter password 处输入初始化时生成的随机的密码，然后修改密码

单引号没为新密码

（2）.执行 MySQL 操作语句

验证成功以后将会进入提示符为“mysq1>”的数据库操作环境，用户可以输入各种操作语句对数据库进行管理。每一条 MySQL 操作语句以分号“;”表示结束，输入时可以不区分大小写，但习惯上将 MySQL 语句中的关键字部分大写。
例如，以用户名 root 登录到“mysql>”环境后，执行“SHOW DATABASES语句可以查看当前数据库中有哪些库。