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lesson48：Ubuntu下Python与三大数据库实战：MySQL、MongoDB、Redis全攻略

news 2025/8/29 5:11:03

目录

一、数据库选型概览：特性与适用场景

二、MySQL：关系型数据的可靠管理

2.1 安装与初始化配置

2.2 核心配置（允许远程访问）

2.3 Python交互实战（pymysql）

安装依赖库

基础操作示例

三、MongoDB：灵活的文档型数据库

3.1 安装官方最新版

3.2 安全配置与用户认证

3.3 Python交互实战（pymongo）

安装依赖库

基础操作示例

四、Redis：高性能内存数据库

4.1 安装与基础配置

4.2 Python交互实战（redis-py）

安装依赖库

基础操作示例

四、三大数据库对比与场景选择指南

五、总结与进阶学习

在现代应用开发中，数据库是存储和管理数据的核心组件。本文将详细介绍在Ubuntu操作系统下，如何安装配置MySQL、MongoDB和Redis三大主流数据库，并通过Python实现高效的数据交互。无论是关系型数据存储、文档型数据管理还是高性能缓存需求，本文都能为你提供清晰的操作指南和最佳实践。

一、数据库选型概览：特性与适用场景

在开始实战前，先快速了解这三种数据库的核心特性，帮助你在实际项目中做出合适选择：

数据库类型数据模型核心优势典型应用场景
MySQL关系型数据库表结构、SQL查询事务支持、ACID合规、复杂查询能力电商订单、用户管理、财务系统
MongoDB文档型NoSQLBSON文档（类JSON）schema灵活、水平扩展、嵌套数据支持内容管理、日志存储、实时分析
Redis内存数据库Key-Value键值对超高性能、多数据结构、原子操作缓存系统、会话存储、实时计数器

接下来，我们将逐一实现这三种数据库的环境搭建与Python交互。

二、MySQL：关系型数据的可靠管理

2.1 安装与初始化配置

Ubuntu系统下通过APT包管理器可快速安装MySQL：

# 更新软件源
sudo apt update
# 安装MySQL服务器
sudo apt install mysql-server -y
# 启动并设置开机自启
sudo systemctl start mysql
sudo systemctl enable mysql
# 运行安全配置脚本（必须执行！）
sudo mysql_secure_installation

安全配置脚本会引导你完成：

  • 设置root密码
  • 移除匿名用户
  • 禁止root远程登录
  • 删除测试数据库

2.2 核心配置（允许远程访问）

默认MySQL仅允许本地访问，如需远程连接需修改配置：

# 编辑配置文件
sudo vim /etc/mysql/mysql.conf.d/mysqld.cnf

找到并修改以下参数：

# 将bind-address从127.0.0.1改为0.0.0.0
bind-address = 0.0.0.0

重启服务使配置生效：

sudo systemctl restart mysql

2.3 Python交互实战（pymysql）

安装依赖库
pip install pymysql
基础操作示例
import pymysql
from pymysql.cursors import DictCursor# 数据库连接配置
config = {
'host': 'localhost',
'user': 'root',
'password': 'your_password',
'db': 'test_db',
'charset': 'utf8mb4',
'cursorclass': DictCursor # 使查询结果以字典形式返回
}# 上下文管理器自动处理连接关闭
with pymysql.connect(**config) as conn:
with conn.cursor() as cursor:
# 创建表
cursor.execute('''
CREATE TABLE IF NOT EXISTS users (
id INT AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,
name VARCHAR(50) NOT NULL,
email VARCHAR(100) UNIQUE NOT NULL,
created_at TIMESTAMP DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP
)
''')# 插入数据
cursor.execute(
"INSERT INTO users (name, email) VALUES (%s, %s)",
("Alice", "alice@example.com")
)
conn.commit() # 事务提交# 查询数据
cursor.execute("SELECT * FROM users")
print("查询结果:", cursor.fetchall())

最佳实践：生产环境中应避免硬编码密码，建议使用环境变量或配置文件存储敏感信息。

三、MongoDB：灵活的文档型数据库

3.1 安装官方最新版

MongoDB官方提供了Ubuntu专用源，确保获取最新稳定版：

# 导入MongoDB公钥
curl -fsSL https://www.mongodb.org/static/pgp/server-7.0.asc | \
sudo gpg -o /usr/share/keyrings/mongodb-server-7.0.gpg --dearmor# 创建源列表文件
echo "deb [ arch=amd64,arm64 signed-by=/usr/share/keyrings/mongodb-server-7.0.gpg ] \
https://repo.mongodb.org/apt/ubuntu jammy/mongodb-org/7.0 multiverse" | \
sudo tee /etc/apt/sources.list.d/mongodb-org-7.0.list# 安装MongoDB
sudo apt update
sudo apt install -y mongodb-org
# 启动服务
sudo systemctl start mongod
sudo systemctl enable mongod

3.2 安全配置与用户认证

默认MongoDB无认证机制，需手动配置：

# 连接MongoDB
mongosh# 创建管理员用户
use admin
db.createUser({
user: "admin",
pwd: "your_secure_password",
roles: [{ role: "userAdminAnyDatabase", db: "admin" }]
})# 启用认证（修改配置文件）
sudo vim /etc/mongod.conf

在配置文件中添加安全认证配置：

security:
authorization: enabled

重启服务使配置生效：

sudo systemctl restart mongod

3.3 Python交互实战（pymongo）

安装依赖库
pip install pymongo
基础操作示例
from pymongo import MongoClient
from pymongo.errors import DuplicateKeyError# 连接MongoDB（带认证）
client = MongoClient(
"mongodb://localhost:27017/",
username="admin",
password="your_secure_password",
authSource="admin"
)# 获取数据库和集合
db = client["blog_db"]
articles = db["articles"]# 插入文档
try:
result = articles.insert_one({
"title": "MongoDB入门教程",
"content": "这是一篇关于MongoDB的实战文章",
"tags": ["NoSQL", "数据库", "Python"],
"author": {"name": "John", "email": "john@example.com"},
"created_at": "2025-08-28"
})
print("插入成功，文档ID:", result.inserted_id)
except DuplicateKeyError:
print("文档已存在")# 查询文档
for article in articles.find({"tags": "Python"}).sort("created_at", -1):
print(article["title"], article["author"]["name"])

注意：MongoDB的集合和数据库在首次插入数据时自动创建，无需手动初始化。

四、Redis：高性能内存数据库

4.1 安装与基础配置

Redis在Ubuntu默认源中版本较新，可直接安装：

# 安装Redis
sudo apt install redis-server -y# 修改配置文件（重要！）
sudo vim /etc/redis/redis.conf

关键配置项修改：

# 绑定地址（允许远程访问设为0.0.0.0）
bind 0.0.0.0
# 设置密码认证
requirepass your_redis_password
# 持久化配置（默认已启用RDB）
save 60 1000 # 60秒内有1000次写入则持久化

重启Redis服务：

sudo systemctl restart redis-server
sudo systemctl enable redis-server

4.2 Python交互实战（redis-py）

安装依赖库
pip install redis
基础操作示例
import redis
from redis.exceptions import AuthenticationError# 连接Redis
try:
r = redis.Redis(
host='localhost',
port=6379,
password='your_redis_password',
decode_responses=True # 自动将字节转为字符串
)# 字符串操作
r.set('user:1:name', 'Alice', ex=3600) # 过期时间1小时
print("用户名:", r.get('user:1:name'))# 哈希表操作
r.hset('user:1', mapping={
'age': 30,
'email': 'alice@example.com'
})
print("用户信息:", r.hgetall('user:1'))# 列表操作（实现简单队列）
r.lpush('task_queue', 'task1', 'task2', 'task3')
print("队列长度:", r.llen('task_queue'))
print("取出任务:", r.rpop('task_queue'))except AuthenticationError:
print("认证失败，请检查密码")

性能提示：Redis适合存储频繁访问的热数据，建议结合过期策略（如ex参数）避免内存溢出。

四、三大数据库对比与场景选择指南

评估维度MySQLMongoDBRedis
数据结构固定表结构动态JSON文档键值对+多种数据结构
查询能力SQL复杂查询丰富查询操作+聚合管道基础查询+Lua脚本扩展
事务支持完整ACID事务多文档事务（4.0+）单命令原子性
读写性能中高（磁盘IO）高（内存映射+磁盘持久化）极高（纯内存操作）
适用数据规模GB-TB级TB级以上GB级（受内存限制）

场景决策流程图：

  1. 数据是否有严格结构化关系？→ 选MySQL
  2. 是否需要高频读写和低延迟？→ 选Redis
  3. 数据结构是否多变或嵌套？→ 选MongoDB
  4. 是否需要缓存热点数据？→ 选Redis
  5. 是否需要复杂报表查询？→ 选MySQL

五、总结与进阶学习

本文详细介绍了Ubuntu环境下MySQL、MongoDB和Redis的安装配置及Python交互方法，涵盖了从基础安装到安全配置的全流程。实际开发中，这三种数据库常结合使用：

  • Redis作为缓存层加速访问
  • MongoDB存储非结构化数据
  • MySQL处理核心业务数据

进阶学习建议：

  • MySQL：深入学习索引优化、事务隔离级别和主从复制
  • MongoDB：掌握聚合管道、分片集群和地理空间查询
  • Redis：学习持久化策略、集群模式和分布式锁实现

通过合理搭配这三种数据库，可构建既灵活又高性能的数据存储架构，满足现代应用的多样化需求。

http://www.dtcms.com/a/354445.html

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