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数据库管理与高可用-MySQL数据库初体验

news 来源：原创 2025/5/29 21:53:24

1.1数据库简介

1.1.1使用数据库的必要性

数据库作为数据管理的核心工具，在各类场景中发挥着不可替代的作用。

数据库具有以下特点：

结构化存储，提升数据组织效率

保证数据完整性与一致性

支持高效查询与检索

1.1.2数据库的基本概念

1.数据

数据是对客观事物的符号表示，是信息的载体和表现形式，可被记录、存储、处理和传输。

2.数据库和数据库表

数据库（Database）是按照特定规则组织、存储和管理数据的电子仓库，本质是数据结构化存储与高效访问的工具。

数据库表（Table）是数据库中数据存储的基本单元，类似 Excel 表格，但结构更严格、功能更强大。

3.数据库管理系统和数据库系统

数据库管理系统（Database Management System，DBMS) 是一种用于管理数据库的软件系统，它位于用户与操作系统之间，负责对数据库进行统一的管理和控制，是数据库系统的核心组成部分。

数据库管理是指对数据库系统的全生命周期进行规划、设计、维护和优化的过程，旨在确保数据库高效、安全、可靠地支持业务需求。

1.1.3数据库的发展史

1.数据库系统的发展史

（1）初级阶段--第一代数据库

第一代数据库主要指20 世纪 60 年代末至 70 年代中期出现的数据库系统，是数据库技术的奠基阶段，它们是层次模型和网状模型，为统一管理和共享数据提供了有力的支撑。

（2）中级阶段--第二代数据库

第二代数据库指20 世纪 70 年代中期至 90 年代以关系模型为核心的数据库系统，是数据库发展史上的革命性阶段。其诞生源于对第一代数据库（层次 / 网状模型），关系型数据库在 80 年代进入商用成熟期，成为企业级数据管理的主流。

（3）高级阶段--第三代数据库

第三代数据库是20 世纪 90 年代末至今，为应对互联网、大数据、物联网等新兴场景挑战而发展的数据库技术体系。其核心目标是突破第二代数据库（关系型数据库）在非结构化数据处理、高并发扩展、灵活性等方面的局限。

2.经典数据模型

（1）网状模型

网状模型是数据库发展史上的一种重要数据模型，诞生于 20 世纪 60 年代末，由数据库任务组（DBTG）提出，是层次模型的扩展。它采用图结构（有向图）来表示实体及实体间的联系，允许实体间存在多对多（M:N）的复杂关系，突破了层次模型中 “只能有一个父节点” 的限制，更贴近现实世界中事物的复杂关联。

（2）层次模型

层次模型是数据库发展史上最早的数据模型之一，诞生于 20 世纪 60 年代，由 IBM 的IMS（Information Management System）数据库系统率先实现。它以树状结构（有向树）来组织数据，体现实体间的一对多（1:N）关系，是一种结构化数据模型，核心思想是通过 “层级” 描述现实世界的简单从属关系。

（3）关系模型

关系模型是现代数据库的核心理论基础，它以数学中的关系理论为基础，将数据组织为二维表格（关系表）的形式，通过 “表 - 行 - 列” 结构描述实体及实体间的联系，彻底改变了数据库的设计和操作方式，是当前主流数据库（如 MySQL、Oracle、SQL Server）的底层模型。

3.当今主流数据库介绍

（1）关系数据库

关系数据库是基于关系模型构建的数据库系统，它将数据组织成二维表格（关系表）的形式，通过表与表之间的关联关系来表达和处理数据。

SQL Server简介

SQL Server 是由微软（Microsoft）开发的关系型数据库管理系统（RDBMS），基于关系模型构建，支持结构化查询语言（SQL），主要用于企业级数据管理、业务系统开发和数据分析。它集成了数据存储、查询、分析、集成和报告等功能，是微软生态体系的核心组件之一。

Oracle简介

Oracle（甲骨文）是全球领先的企业级关系型数据库管理系统（RDBMS），由 Oracle 公司（原名 SDL，1977 年成立）开发。作为业界标杆，它以高性能、高可靠性和强扩展性著称，主要用于支撑大型企业核心业务系统、数据仓库及云计算平台，是金融、电信、政府等关键领域的首选数据库解决方案。

DB2简介

DB2 是 IBM 公司开发的企业级关系型数据库管理系统（RDBMS），始于 1970 年代的 System R 项目，是数据库领域历史最悠久的产品之一。它以高可靠性、稳定性和强大的企业级功能著称，主要面向金融、政府、制造业等对数据处理要求严苛的行业，尤其擅长支撑大型事务处理系统和数据仓库。

MySQL简介

MySQL 是 Oracle 公司旗下的开源关系型数据库管理系统（RDBMS），基于 Client-Server 架构设计，它以轻量级、高性价比、易扩展性著称，是全球使用最广泛的开源数据库之一，尤其适合 Web 应用、互联网服务和中小型企业场景。

（2）非关系数据库

非关系型数据库（NoSQL，Not Only SQL）是不依赖传统关系模型（如二维表、行 / 列结构）的数据库管理系统，旨在解决海量数据存储、高并发读写、灵活数据模型等场景下的性能瓶颈。其核心思想是弱化数据一致性，强调可用性和分区容错性，通过分布式架构、非结构化数据模型实现水平扩展。

1.1.4关系数据库的基本概念

1.关系数据库的基本结构

关系数据库基于关系模型（Relational Model）构建，核心是将数据组织成二维表格（关系表），通过表与表之间的关系实现数据关联和查询。

2.主键与外键

主键：主键（Primary Key）是关系数据库中用于唯一标识表中每条记录的字段或字段组合，是关系模型的核心约束之一。其设计目标是确保数据的唯一性、完整性和可访问性，在数据库设计和操作中具有关键作用。

外键：外键（Foreign Key）是关系数据库中用于建立表间关联的字段或字段组合，是实现关系模型（如一对一、一对多、多对多关系）的核心机制。其本质是通过引用其他表的主键（或候选键），确保数据的一致性和完整性，并反映业务逻辑中的关联关系。

3.数据完整性规则

（1）实体完整性规则：实体完整性规则（Entity Integrity Rule）是关系数据库中确保表中 “实体（记录）唯一性” 的核心约束，属于关系模型的三大完整性规则之一（另外两个为参照完整性和用户定义的完整性）。其本质是通过约束主键字段的取值，保证表中每个实体（行）都是可唯一标识且无冗余的 “有效个体”。

（2）域完整性规则：域完整性规则（Domain Integrity Rule）是关系数据库中确保表中字段（列）取值合法有效的约束，属于关系模型的三大完整性规则之一（另外两个为实体完整性和参照完整性）。其核心是限定表中每个字段的 “取值范围”（域），确保数据符合业务逻辑和数据类型要求，避免 “无效数据” 写入数据库。

（3）引用完整性规则：引用完整性规则（Referential Integrity Rule）是关系数据库中确保表间关联字段数据一致性的约束，属于关系模型的三大完整性规则之一（另外两个为实体完整性和域完整性）。其核心是通过外键（Foreign Key）建立表间关联，并保证关联字段的取值符合 “引用关系”—— 即外键值必须对应主键（或唯一键）的现有值。

（4）用户定义的完整性规则：用户定义的完整性规则（User-Defined Integrity Rule）是关系数据库中由用户（或开发者）根据具体业务需求自定义的数据约束规则，用于补充关系模型默认约束（如实体完整性、域完整性、引用完整性）无法覆盖的特殊业务逻辑。

2.1MySQL服务基础

MySQL 是 Oracle 公司旗下的开源关系型数据库管理系统（RDBMS），基于 C/S 架构（客户端 / 服务器模式）运行，主要用于存储、管理和查询结构化数据。

核心功能包括：

数据存储：通过表格形式（行、列结构）存储数据，支持事务（ACID 特性）、外键约束等关系型数据库特性。

数据管理：提供用户权限管理、数据备份 / 恢复、性能优化等工具（如 `mysqldump`、`MySQL Workbench`）。

数据查询：支持标准 SQL 语言（如 `SELECT`、`INSERT`、`UPDATE`、`DELETE`），可通过索引优化查询效率。

2.1.1MySQL的二进制安装

[client]部分
- socket=/usr/local/mysql/data/mysql.sock ：指定客户端连接 MySQL 服务器时使用的套接字文件路径。在本地连接时，使用套接字比 TCP/IP 更高效。
[mysqld]部分
- socket=/usr/local/mysql/data/mysql.sock ：MySQL 服务器端使用的套接字文件路径，与客户端对应，方便本地连接。
- bind-address = 0.0.0.0 ：设置 MySQL 服务器监听的 IP 地址，0.0.0.0表示监听服务器上的所有 IP 地址，允许来自任何网络的连接。
- skip-name - resolve ：禁止 MySQL 对连接的客户端 IP 进行反向 DNS 解析，可提高连接速度，避免因 DNS 解析失败导致连接问题。
- port = 3306 ：MySQL 服务器监听的端口号，默认是 3306。
- basedir=/usr/local/mysql ：MySQL 的安装目录。
- datadir=/usr/local/mysql/data ：MySQL 的数据存储目录，数据库文件、表文件等数据都存放在这里。
- max_connections=2048 ：设置 MySQL 允许的最大连接数，可根据服务器性能和业务需求调整。
- character-set-server=utf8 ：设置服务器默认字符集为 UTF - 8，能支持多种语言字符存储。
- default-storage-engine=INNODB ：设置默认的存储引擎为 InnoDB ，InnoDB 支持事务、行级锁等特性，是常用的存储引擎。
- max_allowed_packet=16M ：设置单个数据包的最大大小，限制客户端与服务器之间传输数据的大小，可防止过大数据包导致的性能问题或内存溢出。
[mysqld_safe]部分
- log-error=/usr/local/mysql/data/error.log ：指定 MySQL 服务器错误日志文件的路径，用于记录服务器运行过程中的错误信息，方便排查问题。

[Unit] 部分

Description=mysqld：对该服务单元的描述，说明这是 MySQL 服务器（mysqld）服务。

After=network.target：表示该服务启动顺序在网络服务启动之后，确保 MySQL 启动时网络已就绪。

[Service] 部分

Type=forking ：指定服务类型为分叉类型，即服务启动时会创建子进程，父进程启动后就退出，子进程继续在后台运行。

ExecStart=/etc/rc.d/init.d/mysqld start ：定义启动 MySQL 服务的命令，调用传统初始化脚本路径下的 `mysqld` 脚本并执行 `start` 操作来启动服务。

ExecReload=/etc/rc.d/init.d/mysqld restart ：定义重新加载（实质是重启）MySQL 服务的命令，调用脚本执行 `restart` 操作。

ExecStop=/etc/rc.d/init.d/mysqld stop ：定义停止 MySQL 服务的命令，调用脚本执行 `stop` 操作。

PrivateTmp=true ：表示为该服务分配一个私有的临时目录，服务停止时其中内容会被清理，增强安全性和隔离性。

[Install] 部分

WantedBy=multi - user.target ：意味着该服务会被加入到多用户模式启动目标中，即系统进入多用户模式时会自动启动此 MySQL 服务。

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目录

1.1数据库简介

1.1.1使用数据库的必要性

数据库作为数据管理的核心工具，在各类场景中发挥着不可替代的作用。

数据库具有以下特点：

结构化存储，提升数据组织效率

保证数据完整性与一致性

支持高效查询与检索

1.1.2数据库的基本概念

1.数据

数据是对客观事物的符号表示，是信息的载体和表现形式，可被记录、存储、处理和传输。

2.数据库和数据库表

数据库（Database）是按照特定规则组织、存储和管理数据的电子仓库，本质是数据结构化存储与高效访问的工具。

数据库表（Table） 是数据库中数据存储的基本单元，类似 Excel 表格，但结构更严格、功能更强大。

3.数据库管理系统和数据库系统

数据库管理系统（Database Management System，DBMS) 是一种用于管理数据库的软件系统，它位于用户与操作系统之间，负责对数据库进行统一的管理和控制，是数据库系统的核心组成部分。

数据库管理是指对数据库系统的全生命周期进行规划、设计、维护和优化的过程，旨在确保数据库高效、安全、可靠地支持业务需求。

1.1.3数据库的发展史

1.数据库系统的发展史

（1）初级阶段--第一代数据库

第一代数据库主要指20 世纪 60 年代末至 70 年代中期出现的数据库系统，是数据库技术的奠基阶段，它们是层次模型和网状模型，为统一管理和共享数据提供了有力的支撑。

（2）中级阶段--第二代数据库

（3）高级阶段--第三代数据库

第三代数据库是20 世纪 90 年代末至今，为应对互联网、大数据、物联网等新兴场景挑战而发展的数据库技术体系。其核心目标是突破第二代数据库（关系型数据库）在非结构化数据处理、高并发扩展、灵活性等方面的局限。

2.经典数据模型

（1）网状模型

（2）层次模型

（3）关系模型

3.当今主流数据库介绍

（1）关系数据库

关系数据库是基于关系模型构建的数据库系统，它将数据组织成二维表格（关系表）的形式，通过表与表之间的关联关系来表达和处理数据。

SQL Server简介

Oracle简介

DB2简介

MySQL简介

MySQL 是 Oracle 公司旗下 的 开源关系型数据库管理系统（RDBMS），基于 Client-Server 架构 设计，它以轻量级、高性价比、易扩展性著称，是全球使用最广泛的开源数据库之一，尤其适合 Web 应用、互联网服务和中小型企业场景。

（2）非关系数据库

1.1.4关系数据库的基本概念

1.关系数据库的基本结构

关系数据库基于 关系模型（Relational Model） 构建，核心是将数据组织成 二维表格（关系表），通过表与表之间的 关系 实现数据关联和查询。

2.主键与外键

主键：主键（Primary Key） 是关系数据库中用于唯一标识表中每条记录的字段或字段组合，是关系模型的核心约束之一。其设计目标是确保数据的唯一性、完整性和可访问性，在数据库设计和操作中具有关键作用。

3.数据完整性规则

2.1MySQL服务基础

MySQL 是 Oracle 公司旗下的开源关系型数据库管理系统（RDBMS），基于 C/S 架构（客户端 / 服务器模式） 运行，主要用于存储、管理和查询结构化数据。

核心功能包括：

数据存储：通过表格形式（行、列结构）存储数据，支持事务（ACID 特性）、外键约束等关系型数据库特性。

数据管理：提供用户权限管理、数据备份 / 恢复、性能优化等工具（如 mysqldump、MySQL Workbench）。

数据查询：支持标准 SQL 语言（如 SELECT、INSERT、UPDATE、DELETE），可通过索引优化查询效率。

2.1.1MySQL的二进制安装

[client]部分

socket=/usr/local/mysql/data/mysql.sock ：指定客户端连接 MySQL 服务器时使用的套接字文件路径 。在本地连接时，使用套接字比 TCP/IP 更高效。

[mysqld]部分

socket=/usr/local/mysql/data/mysql.sock ：MySQL 服务器端使用的套接字文件路径，与客户端对应，方便本地连接。

bind-address = 0.0.0.0 ：设置 MySQL 服务器监听的 IP 地址，0.0.0.0表示监听服务器上的所有 IP 地址，允许来自任何网络的连接。

skip-name - resolve ：禁止 MySQL 对连接的客户端 IP 进行反向 DNS 解析，可提高连接速度，避免因 DNS 解析失败导致连接问题。

port = 3306 ：MySQL 服务器监听的端口号，默认是 3306。

basedir=/usr/local/mysql ：MySQL 的安装目录。

datadir=/usr/local/mysql/data ：MySQL 的数据存储目录，数据库文件、表文件等数据都存放在这里。

max_connections=2048 ：设置 MySQL 允许的最大连接数，可根据服务器性能和业务需求调整。

character-set-server=utf8 ：设置服务器默认字符集为 UTF - 8，能支持多种语言字符存储。

default-storage-engine=INNODB ：设置默认的存储引擎为 InnoDB ，InnoDB 支持事务、行级锁等特性，是常用的存储引擎。

max_allowed_packet=16M ：设置单个数据包的最大大小，限制客户端与服务器之间传输数据的大小，可防止过大数据包导致的性能问题或内存溢出。

[mysqld_safe]部分

log-error=/usr/local/mysql/data/error.log ：指定 MySQL 服务器错误日志文件的路径，用于记录服务器运行过程中的错误信息，方便排查问题。

[Unit] 部分

Description=mysqld：对该服务单元的描述，说明这是 MySQL 服务器（mysqld） 服务。

After=network.target：表示该服务启动顺序在网络服务启动之后，确保 MySQL 启动时网络已就绪。

[Service] 部分

Type=forking ：指定服务类型为分叉类型，即服务启动时会创建子进程，父进程启动后就退出，子进程继续在后台运行。

ExecStart=/etc/rc.d/init.d/mysqld start ：定义启动 MySQL 服务的命令，调用传统初始化脚本路径下的 mysqld 脚本并执行 start 操作来启动服务。

ExecReload=/etc/rc.d/init.d/mysqld restart ：定义重新加载（实质是重启）MySQL 服务的命令，调用脚本执行 restart 操作。

ExecStop=/etc/rc.d/init.d/mysqld stop ：定义停止 MySQL 服务的命令，调用脚本执行 stop 操作。

PrivateTmp=true ：表示为该服务分配一个私有的临时目录，服务停止时其中内容会被清理，增强安全性和隔离性。

[Install] 部分

WantedBy=multi - user.target ：意味着该服务会被加入到多用户模式启动目标中，即系统进入多用户模式时会自动启动此 MySQL 服务。

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数据库表（Table）是数据库中数据存储的基本单元，类似 Excel 表格，但结构更严格、功能更强大。

MySQL 是 Oracle 公司旗下的开源关系型数据库管理系统（RDBMS），基于 Client-Server 架构设计，它以轻量级、高性价比、易扩展性著称，是全球使用最广泛的开源数据库之一，尤其适合 Web 应用、互联网服务和中小型企业场景。

关系数据库基于关系模型（Relational Model）构建，核心是将数据组织成二维表格（关系表），通过表与表之间的关系实现数据关联和查询。

主键：主键（Primary Key）是关系数据库中用于唯一标识表中每条记录的字段或字段组合，是关系模型的核心约束之一。其设计目标是确保数据的唯一性、完整性和可访问性，在数据库设计和操作中具有关键作用。

MySQL 是 Oracle 公司旗下的开源关系型数据库管理系统（RDBMS），基于 C/S 架构（客户端 / 服务器模式）运行，主要用于存储、管理和查询结构化数据。

数据管理：提供用户权限管理、数据备份 / 恢复、性能优化等工具（如 `mysqldump`、`MySQL Workbench`）。

数据查询：支持标准 SQL 语言（如 `SELECT`、`INSERT`、`UPDATE`、`DELETE`），可通过索引优化查询效率。

`[client]`部分

`socket=/usr/local/mysql/data/mysql.sock` ：指定客户端连接 MySQL 服务器时使用的套接字文件路径。在本地连接时，使用套接字比 TCP/IP 更高效。

`[mysqld]`部分

`socket=/usr/local/mysql/data/mysql.sock` ：MySQL 服务器端使用的套接字文件路径，与客户端对应，方便本地连接。

`bind-address = 0.0.0.0` ：设置 MySQL 服务器监听的 IP 地址，`0.0.0.0`表示监听服务器上的所有 IP 地址，允许来自任何网络的连接。

`skip-name - resolve` ：禁止 MySQL 对连接的客户端 IP 进行反向 DNS 解析，可提高连接速度，避免因 DNS 解析失败导致连接问题。

`port = 3306` ：MySQL 服务器监听的端口号，默认是 3306。

`basedir=/usr/local/mysql` ：MySQL 的安装目录。

`datadir=/usr/local/mysql/data` ：MySQL 的数据存储目录，数据库文件、表文件等数据都存放在这里。

`max_connections=2048` ：设置 MySQL 允许的最大连接数，可根据服务器性能和业务需求调整。

`character-set-server=utf8` ：设置服务器默认字符集为 UTF - 8，能支持多种语言字符存储。

`default-storage-engine=INNODB` ：设置默认的存储引擎为 InnoDB ，InnoDB 支持事务、行级锁等特性，是常用的存储引擎。

`max_allowed_packet=16M` ：设置单个数据包的最大大小，限制客户端与服务器之间传输数据的大小，可防止过大数据包导致的性能问题或内存溢出。

`[mysqld_safe]`部分

`log-error=/usr/local/mysql/data/error.log` ：指定 MySQL 服务器错误日志文件的路径，用于记录服务器运行过程中的错误信息，方便排查问题。

Description=mysqld：对该服务单元的描述，说明这是 MySQL 服务器（mysqld）服务。

ExecStart=/etc/rc.d/init.d/mysqld start ：定义启动 MySQL 服务的命令，调用传统初始化脚本路径下的 `mysqld` 脚本并执行 `start` 操作来启动服务。

ExecReload=/etc/rc.d/init.d/mysqld restart ：定义重新加载（实质是重启）MySQL 服务的命令，调用脚本执行 `restart` 操作。

ExecStop=/etc/rc.d/init.d/mysqld stop ：定义停止 MySQL 服务的命令，调用脚本执行 `stop` 操作。