数据库基础-01

数据库概述

前置知识

• LAMP / LNMP 架构
  • LAMP = Linux + Apache + MySQL/MariaDB + PHP
  • LNMP = Linux + Nginx + MySQL/MariaDB + PHP
• 数据库的定位
  • 在企业架构中，数据库用于 存储和管理核心数据
  • 示例：
    • 微信：聊天文字、语音、视频、图片
    • 外卖平台（饿了么/美团）：订单、支付、商家数据
    • 游戏（绝地求生、王者荣耀）：玩家信息、装备、战绩

---

1、数据库基本概念

1.1 数据

• 定义：描述客观事物的符号记录（Data），包括数字、文字、图像、声音等。
• 存储方式：
  • 以记录形式存储，统一格式。
  • 相同类型的数据存放在一起（如“学生”数据不会和“图书”混在一起）。
• 例子：班级同学 → 一名同学是一条记录，每条记录有多个属性（学号、姓名、性别）。
• 数据库的保存形式：
  • MySQL 服务 → 数据库 → 数据表 → 行（记录） + 列（字段）

1.2 表

• 表结构= 行（记录） + 列（字段）
• 特点：
  • 记录由字段组成，字段由字符/数字组成
  • 可供不同用户共享
  • 具有较小的冗余度和较高的数据独立性

1.3 数据库

• 数据库就是 表的集合，是按照一定组织方式存储的 相关数据集合。

1.4 数据库管理系统（DBMS）

• 定义：操作和管理数据库的软件。
• 主要功能：
  1. 建库与维护（建表、转储与恢复、重组、性能监视）
  2. 数据定义（数据结构、存储结构、保密模式）
  3. 数据操作（查询、统计、更新）
  4. 运行管理（并发控制、存取控制、维护）
  5. 通信（与其他软件交互，如 Access 和 Office 组件）

1.5 数据库系统（DBS）

• 组成：硬件 + 操作系统 + 数据库 + DBMS + 应用软件 + 用户
• DBA（数据库管理员）：负责备份恢复、维护、用户管理。
• 数据库应用软件：Navicat、人事管理系统、财务系统、图书管理等。

DBMS 工作模式：

1. 接收请求
2. 转换为底层指令
3. 执行数据库操作
4. 获取结果
5. 格式化结果
6. 返回给用户

---

2、数据库发展史

2.1 第一阶段（层次型/网状型）

• IMS（IBM，1969）

2.2 第二阶段（关系型）

• 关系模型（1970）

  • 一位叫 E.F. Codd的 IBM 研究员提出了“关系模型（Relational Model）”。
  • 核心思想：
    • 把数据放在 二维表（行、列）里，而不是像层次型或网状型那样用复杂的指针去连接。
    • 用 数学集合和关系代数来描述和操作数据（比如选择、投影、连接）。
  • 这样数据就更直观、更容易查询和维护。

  代表产品

  • System R（IBM 开发）：第一个真正实现关系模型的实验性数据库系统。
  • Ingres（加州大学伯克利）：另一个早期的关系型数据库系统，后来衍生出了 PostgreSQL。

  意义

  • 关系型数据库的出现，让 SQL（结构化查询语言）成为主流。
  • 现在常见的 MySQL、Oracle、SQL Server 都是关系型数据库的后代。

2.3 第三阶段（新型数据库）

• 特点：面向对象、开放性、多平台
• SQL + NoSQL 混合使用
• 新兴数据库：MariaDB、PostgreSQL、时序数据库

---

3、关系型数据库

• 数据模型：E-R 模型（实体-关系）
  • 行（记录） = 实体
  • 列（字段） = 属性
  • 表与表之间存在关系（1对1，1对多，多对多）
• 主键：唯一、非空，类比学号/身份证号。
• 常见产品：MySQL、Oracle、SQL Server、DB2、PostgreSQL 等。

---

4、非关系型数据库（NoSQL）

• 定义：Not Only SQL，存储方式不限于表，可存储键值对、文档、列式数据等。
• 典型产品：Redis、Memcached、MongoDB、HBase。
• 应用场景：高并发、缓存、大数据实时计算。

优点

1. 格式灵活（Key-Value、文档、图片等）
2. 速度快（基于内存存储）
3. 高扩展性
4. 成本低（开源，部署简单）

缺点

1. 不支持 SQL
2. 缺少事务处理
3. 复杂查询支持不足
4. 大部分数据在内存，成本较高

对比 Redis 和 Memcached

• 相同点：都存储热点数据，内存运行，速度快。
• 不同点：Redis 支持持久化，数据可落盘；Memcached 纯内存，断电丢失。

---

5、关系型 vs 非关系型数据库对比

特点	关系型数据库	非关系型数据库
数据结构	表（二维表）	KV、文档、列式、图形
优点	结构清晰，SQL通用，支持复杂查询	格式灵活，速度快，高并发
缺点	表结构固定，I/O 瓶颈	无SQL、事务差、复杂查询弱
代表产品	MySQL、Oracle、PostgreSQL	Redis、MongoDB、HBase

---

6、小结

1. 主流数据库系统：关系型（MySQL/Oracle/SQL Server）+ 非关系型（Redis/MongoDB）。

2. DBMS 的作用：桥梁，负责接收请求、转化指令、执行数据库操作并返回结果。

3. 选型思路：

   • 数据关系清晰、结构化 → 关系型数据库
   • 高并发、非结构化、大数据分析 → 非关系型数据库
   • 实际应用常常 SQL + NoSQL 混合使用（如：Redis 缓存 + MySQL 持久化）。

   数据库是数据的有序集合，DBMS 负责管理，发展历程从关系型到非关系型，实际应用常常结合使用来兼顾数据持久化和高并发性能。

二、数据库安装

---

MySQL 5.7 源码编译安装

2.1、环境准备

yum -y install gcc gcc-c++ ncurses ncurses-devel bison cmake

• gcc / gcc-c++：编译工具
• ncurses / ncurses-devel：字符终端交互库
• bison：语法分析器
• cmake：MySQL 编译工具

创建 MySQL 专用用户：

useradd -s /sbin/nologin mysql

---

2.2、源码解压与依赖

tar zxvf mysql-5.7.17.tar.gz -C /opt
tar zxvf boost_1_59_0.tar.gz -C /usr/local/
mv /usr/local/boost_1_59_0 /usr/local/boost

---

2.3、CMake 编译配置

进入源码目录：

cd /opt/mysql-5.7.17/

执行 cmake（关键参数）：

cmake \
-DCMAKE_INSTALL_PREFIX=/usr/local/mysql \
-DMYSQL_UNIX_ADDR=/usr/local/mysql/mysql.sock \
-DSYSCONFDIR=/etc \
-DSYSTEMD_PID_DIR=/usr/local/mysql \
-DDEFAULT_CHARSET=utf8  \
-DDEFAULT_COLLATION=utf8_general_ci \
-DWITH_EXTRA_CHARSETS=all \
-DWITH_INNOBASE_STORAGE_ENGINE=1 \
-DWITH_ARCHIVE_STORAGE_ENGINE=1 \
-DWITH_BLACKHOLE_STORAGE_ENGINE=1 \
-DWITH_PERFSCHEMA_STORAGE_ENGINE=1 \
-DMYSQL_DATADIR=/usr/local/mysql/data \
-DWITH_BOOST=/usr/local/boost \
-DWITH_SYSTEMD=1

编译安装：

make -j 4 && make install

⚠️ 注意：如果 CMake 出错，解决后需删除 CMakeCache.txt 再重新执行。

上面每个说明

cmake \
-DCMAKE_INSTALL_PREFIX=/usr/local/mysql \		#指定mysql的安装路径
-DMYSQL_UNIX_ADDR=/usr/local/mysql/mysql.sock \ #指定mysql进程监听套接字文件（数据库连接文件）的存储路径
-DSYSCONFDIR=/etc \                             #指定配置文件的存储路径
-DSYSTEMD_PID_DIR=/usr/local/mysql \            #指定进程文件的存储路径
-DDEFAULT_CHARSET=utf8  \                       #指定默认使用的字符集编码，如 utf8
-DDEFAULT_COLLATION=utf8_general_ci \			#指定默认使用的字符集校对规则
-DWITH_EXTRA_CHARSETS=all \						#指定支持其他字符集编码
-DWITH_INNOBASE_STORAGE_ENGINE=1 \              #安装INNOBASE存储引擎
-DWITH_ARCHIVE_STORAGE_ENGINE=1 \               #安装ARCHIVE存储引擎 
-DWITH_BLACKHOLE_STORAGE_ENGINE=1 \             #安装BLACKHOLE存储引擎 
-DWITH_PERFSCHEMA_STORAGE_ENGINE=1 \            #安装FEDERATED存储引擎 
-DMYSQL_DATADIR=/usr/local/mysql/data \         #指定数据库文件的存储路径
-DWITH_BOOST=/usr/local/boost \     #指定boost的路径，若使用mysql-boost集成包安装则-DWITH_BOOST=boost
-DWITH_SYSTEMD=1								#生成便于systemctl管理的文件存储引擎选项:
MYISAM，MERGE，MEMORY和cSv引擎是默认编译到服务器中，并不需要明确地安装。静态编译一个存储引擎到服务器，使用-DWITH engine STORAGE ENGINE= 1
可用的存储引擎值有:ARCHIVE，BLACKHOLE，EXAMPLE，FBDERATBD，IMNOBASB(InnoDB)，PARTTTON(partitioning support),和PERFSCHEMA(Performance schema)

---

2.4、配置 MySQL

权限管理

chown -R mysql:mysql /usr/local/mysql/
chown mysql:mysql /etc/my.cnf

修改配置文件 /etc/my.cnf

[client]
port = 3306
socket=/usr/local/mysql/mysql.sock
default-character-set=utf8[mysqld]
user = mysql
basedir=/usr/local/mysql
datadir=/usr/local/mysql/data
port = 3306
character-set-server=utf8
pid-file = /usr/local/mysql/mysqld.pid
socket=/usr/local/mysql/mysql.sock
bind-address = 0.0.0.0
skip-name-resolve
max_connections=2048
default-storage-engine=INNODB
max_allowed_packet=16M
server-id = 1
sql_mode=NO_ENGINE_SUBSTITUTION,STRICT_TRANS_TABLES,NO_AUTO_CREATE_USER,NO_AUTO_VALUE_ON_ZERO,NO_ZERO_IN_DATE,NO_ZERO_DATE,ERROR_FOR_DIVISION_BY_ZERO,PIPES_AS_CONCAT,ANSI_QUOTES[mysql]
port = 3306
default-character-set=utf8
socket=/usr/local/mysql/mysql.sock
auto-rehash

详细说明

[client] 客户端配置port = 3306：客户端连接 MySQL 的端口，默认是 3306。
socket=/usr/local/mysql/mysql.sock：客户端通过 Unix socket 文件连接 MySQL（Linux/Unix 环境）。
default-character-set=utf8：默认字符集为 UTF-8。[mysqld] 服务器端配置user = mysql：MySQL 服务以 `mysql` 用户身份运行。
basedir=/usr/local/mysql：MySQL 安装目录。
datadir=/usr/local/mysql/data：MySQL 数据库文件存放目录。
port = 3306：MySQL 服务监听端口。
character-set-server=utf8：服务器默认字符集 UTF-8。
pid-file = /usr/local/mysql/mysqld.pid：存放 MySQL 进程 ID 的文件路径。
socket=/usr/local/mysql/mysql.sock：服务器端 socket 文件路径。
bind-address = 0.0.0.0：允许任意 IP 连接 MySQL（0.0.0.0 表示监听所有网卡）。
skip-name-resolve：关闭 DNS 解析，使用 IP 地址验证用户，提高连接速度。
max\_connections=2048：最大允许同时连接数。
default-storage-engine=INNODB：默认存储引擎为 InnoDB。
max\_allowed\_packet=16M：最大允许传输的数据包大小。
server-id = 1：MySQL 唯一 ID，常用于主从复制。
sql\_mode=...：设置 SQL 模式，控制 SQL 语法和数据校验规则，如严格模式、禁止零日期、ANSI 引号模式等。---### `[mysql]` 客户端工具配置port = 3306：客户端连接端口。
default-character-set=utf8：客户端默认字符集 UTF-8。
socket=/usr/local/mysql/mysql.sock：使用 Unix socket 文件连接。
auto-rehash：开启自动补全功能（方便在 `mysql` 命令行中自动补全数据库和表名）。

2.5、环境变量设置

echo "PATH=$PATH:/usr/local/mysql/bin" >> /etc/profile
source /etc/profile

---

2.6、数据库初始化

cd /usr/local/mysql/bin/
./mysqld \
--initialize-insecure \
--user=mysql \
--basedir=/usr/local/mysql \
--datadir=/usr/local/mysql/data

---

2.7、服务管理

cp /usr/local/mysql/usr/lib/systemd/system/mysqld.service /usr/lib/systemd/system/
systemctl daemon-reload
systemctl start mysqld.service
systemctl enable mysqld
netstat -anpt | grep 3306

---

2.8、账号密码管理

设置 root 密码：

mysqladmin -u root -p password "123456" --socket=/usr/local/mysql/mysql.sock
出现enter password：的时候直接按回车即可。如果不想密码登录或者忘记密码就去上述的my.cnf文件的mysqld区域加入skip-grant-tables，但是不推荐，这对于数据库极其不安全。

登录：

mysql -u root -p123456

三、MySQL 数据库管理

---

3.1 数据库基本操作

3.1.1 查看数据库信息

SHOW DATABASES;

• 用途：显示当前 MySQL 服务器上所有数据库列表。

3.1.2 切换数据库

USE 数据库名;

• 用途：切换当前操作的数据库。

3.1.3 查看数据库中的表

SHOW TABLES;
SHOW TABLES IN 数据库名;

• 用途：显示当前数据库或指定数据库的所有表。

3.1.4 查看表结构

DESCRIBE 表名;

• 输出说明：
  • Field：字段名称
  • Type：字段类型
  • Null：是否允许为空
  • Key：是否是主键（PRI）、唯一键（UNI）或索引（MUL）
  • Default：默认值
  • Extra：额外属性（如 auto_increment）

---

3.2. 常用数据类型

类型	说明	示例
INT	整型，存储整数	id INT
FLOAT	单精度浮点，4 字节，可表示小数	score FLOAT
DOUBLE	双精度浮点，8 字节	price DOUBLE
CHAR(n)	固定长度字符类型，长度 n，不够补空格	name CHAR(10)
VARCHAR(n)	可变长度字符类型，最大 n 个字符	address VARCHAR(50)
TEXT	文本类型	description TEXT
IMAGE	图片类型	photo IMAGE
DECIMAL(p,s)	精确数值类型，p=总长度，s=小数位	salary DECIMAL(5,2)

注意事项：

• CHAR 存入长度不足时补空格，超出指定长度低版本截取，高版本报错。
• 主键唯一，可由多个字段组成（联合主键）。

---

3.3. 数据库文件存储结构

• MySQL 数据目录：/usr/local/mysql/data
• 每个数据库对应一个子目录，每个表对应若干文件：
  • MyISAM：.frm（表结构）、.MYD（数据）、.MYI（索引）
  • InnoDB：
    • 独享表空间：.ibd 文件（每表一个文件）
    • 共享表空间：ibdata 文件（多个表共用）

---

3.4. SQL 语句分类

分类	功能	常用语句
DDL（数据定义语言）	创建/修改/删除数据库对象	CREATE, DROP, ALTER
DML（数据操纵语言）	增删改表数据	INSERT, UPDATE, DELETE
DQL（数据查询语言）	查询数据	SELECT
DCL（数据控制语言）	用户权限管理	GRANT, REVOKE, COMMIT, ROLLBACK

---

3.5. DDL 操作（数据库和表管理）

3.5.1 创建数据库

CREATE DATABASE 数据库名;

3.5.2 创建数据表

CREATE TABLE 表名 (字段1 数据类型 [约束条件],字段2 数据类型 [约束条件],...PRIMARY KEY (主键字段)
);

示例：

CREATE DATABASE kgc_school;
USE kgc_school;
CREATE TABLE KY13 (id INT NOT NULL,name CHAR(10) NOT NULL,score DECIMAL(5,2),passwd CHAR(48) DEFAULT '',PRIMARY KEY (id)
);
DESC KY13;

字段约束：

• NOT NULL：不能为空
• DEFAULT：默认值
• PRIMARY KEY：主键
• UNIQUE KEY：唯一键
• AUTO_INCREMENT：自增长字段

3.5.3 删除表

DROP TABLE 表名;
DROP TABLE 数据库名.表名;  -- 不切换数据库时使用

3.5.4 删除数据库

DROP DATABASE 数据库名;

3.5.5 修改表结构（ALTER）

-- 修改表名
ALTER TABLE 旧表名 RENAME 新表名;-- 增加字段
ALTER TABLE 表名 ADD 字段名 数据类型 [约束];-- 修改字段
ALTER TABLE 表名 CHANGE 旧列名 新列名 数据类型 [约束];
ALTER TABLE 表名 MODIFY COLUMN 字段名 数据类型;-- 删除字段
ALTER TABLE 表名 DROP 字段名;

---

3.6. DML 操作（表数据管理）

3.6.1 插入数据

INSERT INTO 表名(字段1,字段2,...) VALUES (值1, 值2, ...);

示例：

INSERT INTO KY13 (id, name, score, passwd) VALUES (1,'zhangsan',70.5,PASSWORD('123456'));

3.6.2 更新数据

UPDATE 表名 SET 字段1=值1[,字段2=值2] WHERE 条件;

示例：

UPDATE KY13 SET passwd=PASSWORD('') WHERE name='zhangsan';

3.6.3 删除数据

DELETE FROM 表名 WHERE 条件;

3.6.4 清空表

-- 方法1: DELETE
DELETE FROM 表名;-- 方法2: TRUNCATE
TRUNCATE TABLE 表名;

• DELETE 可带 WHERE 条件，可回滚，速度慢
• TRUNCATE 不可回滚，速度快，ID 自增重置

---

3.7. DQL 操作（数据查询）

3.7.1 查询数据

SELECT 字段1,字段2 FROM 表名 WHERE 条件;
SELECT * FROM 表名;  -- 查询所有字段

3.7.2 限制查询结果

SELECT * FROM 表名 LIMIT 起始行, 查询条数;
SELECT * FROM 表名 LIMIT 2;       -- 显示前2行
SELECT * FROM 表名 LIMIT 2,3;     -- 从第2行开始显示3行

3.7.3 竖向显示结果

SELECT * FROM 表名\G

---

3.8. 表高级操作

3.8.1 临时表

CREATE TEMPORARY TABLE 表名 (...);

• 临时表只存在于当前连接，会在连接关闭时自动销毁
• 可进行增删改查操作

3.8.2 克隆表

-- 仅复制表结构
CREATE TABLE 新表 LIKE 旧表;-- 复制表结构和数据
CREATE TABLE 新表 AS SELECT * FROM 旧表;

---

3.9. 用户管理

3.9.1 创建用户

CREATE USER '用户名'@'来源地址' IDENTIFIED BY '密码';

• localhost：本地登录
• %：允许任意 IP 登录
• 密码可使用明文或加密方式

9.2 查看用户

USE mysql;
SELECT User, Host, authentication_string FROM user;

3.9.3 删除用户

DROP USER '用户名'@'来源地址';

3.9.4 修改密码

SET PASSWORD = PASSWORD('新密码');  -- 当前用户
SET PASSWORD FOR '用户'@'来源地址' = PASSWORD('新密码');  -- 其他用户

3.9.5 忘记 root 密码处理

1. 修改 /etc/my.cnf 添加：

[mysqld]
skip-grant-tables

1. 重启 MySQL 服务并直接登录
2. 修改密码：

UPDATE mysql.user SET AUTHENTICATION_STRING=PASSWORD('新密码') WHERE user='root';
FLUSH PRIVILEGES;

1. 删除 skip-grant-tables 并重启 MySQL

---

3.10. 用户授权管理

3.10.1 授权用户

GRANT 权限列表 ON 数据库.表 TO '用户名'@'来源地址' IDENTIFIED BY '密码';

• 权限示例：SELECT, INSERT, UPDATE, DELETE, CREATE, DROP, ALTER, INDEX, EXECUTE, ALL
• *.* 表示所有数据库和表

示例：

GRANT SELECT ON school.* TO 'zhangsan'@'localhost' IDENTIFIED BY 'abc123';
GRANT ALL PRIVILEGES ON *.* TO 'lisi'@'%' IDENTIFIED BY '123456';

3.10.2 查看授权

SHOW GRANTS FOR '用户名'@'来源地址';

3.10.3 撤销权限

REVOKE 权限列表 ON 数据库.表 FROM '用户名'@'来源地址';
REVOKE ALL ON *.* FROM 'lisi'@'%';

---

3.11. 权限说明

权限	功能
SELECT	查询数据
INSERT	插入数据
UPDATE	修改数据
DELETE	删除数据
CREATE	创建数据库/表
DROP	删除数据库/表
INDEX	建立索引
ALTER	修改表结构
EXECUTE	执行存储过程
CREATE VIEW	创建视图
SHOW VIEW	查看视图
CREATE ROUTINE	创建存储过程
ALTER ROUTINE	修改存储过程
EVENT	创建事件
TRIGGER	创建触发器
ALL PRIVILEGES	所有权限

---

SHOW GRANTS FOR '用户名'@'来源地址';

3.10.3 撤销权限

REVOKE 权限列表 ON 数据库.表 FROM '用户名'@'来源地址';
REVOKE ALL ON *.* FROM 'lisi'@'%';

---

3.11. 权限说明

权限	功能
SELECT	查询数据
INSERT	插入数据
UPDATE	修改数据
DELETE	删除数据
CREATE	创建数据库/表
DROP	删除数据库/表
INDEX	建立索引
ALTER	修改表结构
EXECUTE	执行存储过程
CREATE VIEW	创建视图
SHOW VIEW	查看视图
CREATE ROUTINE	创建存储过程
ALTER ROUTINE	修改存储过程
EVENT	创建事件
TRIGGER	创建触发器
ALL PRIVILEGES	所有权限

---

总结

本文围绕数据库体系与 MySQL 实践展开，系统梳理了从理论到实操的核心内容：在数据库概述层面，明确了数据、表、数据库、DBMS 等核心概念的层级关系，梳理了数据库从层次型 / 网状型到关系型，再到 SQL+NoSQL 混合架构的发展脉络，并通过对比两类数据库的结构、优劣势与适用场景，提供了 “结构化数据选关系型、高并发 / 非结构化数据选非关系型，常用混合架构” 的清晰选型思路；在 MySQL 5.7 安装层面，以 Linux 环境为基础，给出了从依赖安装、源码配置、编译初始化到服务管理与密码配置的 step-by-step 指南，同时包含应急处理方案，确保部署流程可落地；在数据库管理层面，按 SQL 功能分类详解了 DDL（库表创建修改）、DML（数据增删改）、DQL（数据查询）、DCL（用户权限控制）的核心操作，补充了临时表、克隆表等高级技巧与存储引擎的文件差异。全文兼顾理论逻辑与实操细节，可为数据库入门学习及企业级 MySQL 的部署、管理提供实用参考。