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数据库知识全解析：从基础概念到MySQL实战

news 2025/10/18 12:20:37

1. 数据库概念

1.1 什么是数据库

数据库是按照特定数据结构组织、存储和管理数据的仓库，它是一个长期存储在计算机中、有组织且可共享的数据集合。虽然我们可以将数据直接存储在文件中以实现长期保存，但文件系统在数据管理方面存在诸多不足。

文件存储的弊端如下：

安全性差：数据容易被随意修改，易引发误操作。
查询困难：对于大型文件，如几个GB的文档，要快速查找特定字段，需先读取文件再遍历，效率极低。
海量数据处理不便：数据量过大时，文件体积会急剧膨胀。
程序控制繁琐：读取文件数据需借助文件流，操作复杂。

相比之下，数据库具有简单、高效、可靠的数据管理特性。它采用客户端（Client）-服务器（Server）模式，属于基于CS模式的网络服务。用户只需通过客户端向服务器发送SQL语句，即可获取结果，十分便捷。以MySQL为例，安装后启动的mysqld就是服务器，登录MySQL实际上就是登录客户端。其中，mysqld中的“d”代表daemon（守护进程），这是一种特殊的进程，其父进程为1号进程（系统进程），无需依赖bash进程，可直接在后台运行，从而实现持续运行。可以说，MySQL是由客户端、服务器和磁盘共同组成的服务体系。

1.2 数据库存储介质

MySQL数据库将数据存储在磁盘中，属于磁盘数据库。磁盘数据库在持久化保存方面具有明显优势，但会增加IO次数。为提高存储效率，它拥有自身的缓存机制，即高效IO。

除了磁盘数据库，还有内存数据库（又称主存数据库），如Redis。内存数据库将数据存储在内存中，其最大优点是数据读写速度极快，可显著提高操作效率。不过，内存数据库并非完全不使用磁盘。例如，数据库的启动信息和初始数据需存储在磁盘中，而涉及操作的数据则存储在内存中进行直接运算。为防止数据丢失，内存数据库通常会定期将数据转存到磁盘，以确保持久化存储。磁盘数据库和内存数据库都是数据库管理系统的存储方式，各有特点和适用场景。

1.3 常见数据库

以下是几种常见的数据库：

SQL Server：微软的产品，深受.Net开发者喜爱，适用于中大型项目开发。
Oracle：甲骨文公司推出的产品，适合大型项目或具有复杂逻辑的项目，但并发性能一般不如MySQL。
MySQL：由瑞典公司MySQL AB开发，是世界上最受欢迎的数据库之一，并发性能好，对简单SQL处理效果好，适用于电商、SNS、论坛等项目开发，后被甲骨文公司收购。其风靡全球的重要原因之一是免费，深受广大开发者喜爱。
PostgreSQL：起源于加州大学伯克利分校的计算机科学系，是一个独立、开源的数据库管理系统，由全球志愿者开发和维护，无论是私用、商用还是学术研究，都可免费使用、修改和分发。
SQLite：由Dwayne Richard Hipp于2000年创建，是一种轻量级、嵌入式的关系型数据库，遵循ACID原则（原子性、一致性、隔离性、持久性），占用资源极低，仅需几百KB，广泛用于移动应用、嵌入式系统、桌面应用、Web浏览器、游戏等各种应用程序中。
H2：一种由纯Java编写的轻量级嵌入式关系型数据库管理系统，以嵌入式库的形式存在，适用于Java应用程序的内部嵌入。虽然它不适用于大规模或高并发的生产数据库，但对于小型项目和原型开发非常有用。

2. 数据库基本操作

2.1 连接数据库

连接数据库前，需确保MySQL服务已启动。连接数据库的命令如下：

mysql -u 用户 -p -h IP地址 -P 端口

其中：

“-u”后跟想要登录MySQL的用户名，如root。
“-p”表示使用密码登录，可紧跟密码，也可回车后输入。
“-h”表示MySQL服务部署机器的IP地址。
“-P”表示MySQL服务进程所使用的端口号。

若直接在云服务器中登录，可不指定“-h”和“-P”，且当前只有一个root用户时，只需执行以下命令即可连接数据库：

mysql -u root -p

输入密码后，若出现“mysql>”，则表示登录成功。

2.2 使用数据库

查看数据库：查看当前MySQL系统中有哪些数据库，可使用以下命令：

mysql> show databases;

注：Test是之前创建的数据库，其他数据属于系统数据库，不可删除。

创建数据库：创建一个名为DataBase1的数据库，命令如下：

mysql> create database DataBase1;

MySQL运行所产生的数据都存储在/var/lib/mysql目录中，新建一个数据库，实际就是在mysql目录中新建一个目录（文件夹）。查看此目录需先退出MySQL（直接输入“quit”退出），且因是系统级文件，需借助root身份才能查看，命令如下：

ll /var/lib/mysql

使用数据库：MySQL中有多个数据库，在进行建表、查询等操作前，需先指明使用哪一个数据库，命令如下：

mysql> use DataBase1;

执行指令后，可通过函数判断是否成功，命令如下：

mysql> select database();

结果显示正常，证明当前正在使用DataBase1数据库。

创建表：创建一张表T1，包含序号、姓名两个列属性，命令如下：

mysql> create table T1

(

id int,

name varchar(32)

);

创建表后，可查看表的详细信息，同时验证表是否已创建成功，命令如下：

mysql> desc T1;

表结构中有很多属性，现在可先不用管具体含义，只需知道当前存在一个int和varchar类型的字段即可。若想进行清屏操作，可使用“system clear”命令，命令如下：

mysql> system clear

创建表的本质也是创建文件，可进入之前的目录，具体进入DataBase1目录，能看到该目录下确实多了一个名为T1的相关文件，命令如下：

ll /var/lib/mysql/DataBase1

至于这两个文件具体是什么，需结合存储引擎来理解。

插入数据：有了表结构后，可向表中插入部分数据。注意，插入的数据格式要与表的格式对应，不能向不存在的字段中插入数据。现在直接进行全列插入，即插入序号、姓名两个信息，命令如下：

mysql> insert into T1 values (1, '张三');

mysql> insert into T1 values (2, '李四');

mysql> insert into T1 values (3, '王五');

在MySQL中，执行指令后出现“Query OK”表示指令执行成功，若出现其他提示信息，大概率是语法问题，需检查插入数据格式、标点符号是否正确。

查询数据：查询T1表中已经插入的数据，命令如下：

mysql> select * from T1;

可以看到数据已成功插入T1表中。创建数据库、创建表、插入数据、查询数据已覆盖绝大多数业务场景，但实际并非如此简单。例如，表结构需慎重创建，符合三大范式；查询数据时，需配合各种筛选条件进行查询，如where子句、聚合条件、多表查询等；MySQL中还提供了高效的数据管理机制，如索引、事务、权限管理，具体细节需慢慢学习。

2.3 服务器、数据库、表关系

在使用MySQL时，执行结果总是以行、列形式呈现，这是因为行列构成表，而MySQL中一切皆为表。这种行列式结构最大的优点是直观，便于快速查看数据信息。其中，行代表数据信息，列代表数据属性。

与之前MySQL知识进行串联，可得出结论：用户登录客户端，向服务器发出指令，创建数据库的本质是创建目录（文件夹），创建表的本质是在数据库中创建文件，插入数据就是往文件中写入数据，查询结果时以行列式呈现，表是MySQL中最常见、最常用的结构。一个数据库中不只存在一张表，SQL指令执行结果也可看作一张表。

3. MySQL语句分类

MySQL中的语句可分为三类：

DDL（数据定义语句）：用于维护存储数据的结构，常用于对数据库、表进行操作。
DML（数据操纵语句）：用于对数据进行操作，如对表中的数据进行增删改查。其中还细分出一个DQL（数据查询语句），例如查询时携带的各种条件。
DCL（数据控制语句）：主要负责权限和事务的管理，可给用户赋予数据库的权限。

4. MySQL架构

MySQL是一个可移植的数据库，可在几乎所有操作系统上运行，但主要在Linux类似的服务器后端中运行。得益于优秀的分层设计，MySQL能保证在各个平台运行时，物理体系结构的一致性。大体可分为三层：

第一层：解决安全和连接管理问题。
第二层：进行词法、语法分析以及SQL语句优化。
第三层：完成数据的存储方案。

5. 存储引擎

存储引擎是数据库系统如何存储数据、为存储的数据建立索引和更新、查询数据等技术的实现方法。MySQL的核心是插件式存储引擎，支持多种存储引擎。

5.1 查看存储引擎

MySQL中可选择使用不同的存储引擎，不同存储引擎的效果不同，可理解为汽车引擎，V6、水平对置、W12、转子马达之间存在差异。查看当前支持哪些存储引擎，可使用以下命令：

mysql> show engines;

若觉得不方便查看，可输入“mysql> show engines \G;”表示格式化显示。当前MySQL支持的存储引擎有很多，可查看创建数据库时默认使用的存储引擎，查看配置文件“vim /etc/my.cnf”即可。这其实就是当时配置my.cnf时指定的存储引擎InnoDB，也是MySQL中常用的存储引擎之一。也可在表创建成功后，查看使用了哪个引擎，命令如下：

mysql> show create table T1;

创建表时，若不指定，就使用my.cnf中的默认存储引擎；若指定了，就使用用户指定的存储引擎，可根据实际业务场景决定，非常灵活。

5.2 存储引擎间的区别

存储引擎	事务支持	ACID兼容性	锁定级别	数据表类型	支持的索引类型	外键约束	全文搜索	备注
InnoDB	是	是	行级锁	事务表	B+Tree、全文	是	是	MySQL默认存储引擎，适用于事务处理
MRG_MYISAM	否	否	表级锁	非事务表	BTree	否	否	合并（合并式）存储引擎，不常用
MEMORY	是	是	表级锁	临时表	哈希表	否	否	将数据存储在内存中，适用于临时数据
BLACKHOLE	否	否	表级锁	非事务表	无	否	否	黑洞存储引擎，丢弃所有写入数据
MyISAM	否	否	表级锁	非事务表	BTree、全文	否	是	早期MySQL默认存储引擎，性能较快
CSV	否	否	表级锁	非事务表	无	否	否	存储数据以逗号分隔值（CSV）格式
ARCHIVE	否	否	表级锁	非事务表	无	否	否	用于存储归档数据，数据压缩比较高
PERFORMANCE_SCHEMA	否	否	无锁定	系统表	无	否	否	用于性能监控和分析系统性能
FEDERATED	是	是	表级锁	非事务表	无	是	否	用于访问远程数据库的存储引擎