MySQL数据库基础教程：从概念到实战

MySQL数据库基础教程：从概念到实战

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/zty857016148/article/details/145065639

本文将带你全面了解数据库的基础知识，从数据库的基本概念到MySQL的具体实现，包括服务器架构、SQL语句分类以及存储引擎等内容。通过本文的学习，你将建立起对数据库的系统认知，并掌握MySQL的核心操作方法。

一、什么是数据库

1.1 基本概念

什么是数据库？

1. 广义上：数据库是一个组织、存储和管理数据的仓库，它允许用户以结构化的方式存储、访问、修改和检索数据。这些数据通常按照特定的数据模型进行组织，如关系型数据模型、非关系型数据模型等。

2. 狭义上：数据库指的是用于存储结构化数据的磁盘文件

数据库VS普通文件

• 普通文件确实提供了数据的存储能力，但是文件并没有提供很好的数据管理能力（如增删查改等操作），通常需要编写程序进行读写、检索、分析处理。
• 文件存储数据有一下缺点：
  1. 文件的安全性问题
  2. 文件不利于数据的查询和管理，不利于存储海量数据。
  3. 文件在程序中控制不方便
• 数据库是集组织、存储和管理数据的一整套解决方案，用户只需要给出要求和关键字就能够得到对应的结果。

mysql和mysqld

• MySQL数据库是基于C(mysql)/S(mysqld)模式的一种网络服务
• mysqld：mysqld是MySQL数据库的核心服务器进程，负责处理数据库的所有请求和操作。它是一个后台服务程序，常驻于后台，监听和处理客户端的连接请求，执行SQL语句，管理数据库和表结构，处理事务和并发控制等。（通常进程名以d结尾的是守护进程，常驻后台）
• mysql：mysql是MySQL数据库的客户端命令行工具，用于与MySQL服务器进行交互并执行数据库管理任务。它允许用户通过命令行界面或脚本进行数据库的创建、表的创建、数据的插入、查询等操作。

数据库的存储介质

• 磁盘
• 内存

1.2 基本操作

服务管理

• systemctl start mysql：启动MySQL数据库服务
• systemctl stop mysql：停止MySQL数据库服务
• systemctl restart mysql：重启MySQL数据库服务

登录客户端

mysql登录选项

mysql -h 127.0.0.1 -P 3306 -u root -p

• -h：指明目标主机（部署了mysql服务）
• -P：指明要访问的端口号
• -u：指明登录用户
• -p：指明需要输入密码

基本操作

使用mysql建立一个数据库，并建立一张表结构，插入一些数据（对比一下在Linux文件系统中是如何表现的）

创建数据库

create database helloworld;

使用数据库

use helloworld;

创建表

create table student(
    id int,
    name varchar(32),
    gender varchar(2)
);

表中插入数据

insert into student (id, name, gender) values (1, '张三', '男');

查询表中数据

select * from student;

1. 建立数据库本质就是在datadir路径下创建一个同名的目录文件（datadir是配置文件中指定的用于存储数据的路径）
2. 在数据库内建立表，本质就是在库目录下创建表文件（表文件的后缀是.ibd）
3. 由此可见数据库的本质就是文件！只不过这些文件不由程序员直接操作，而是由数据库服务mysqld帮我们进行操作。
4. 可以看到数据的逻辑结构是表结构。关系型数据模型将数据存储在二维表格中，每个表格由行和列组成。行代表记录，列代表字段，每个字段都有固定的数据类型。
5. 所有的SQL语句都以;封号结尾

1.3 服务器、数据库、表的关系

• 所谓安装数据库服务器，只是在机器上安装了一个数据库管理系统程序，这个管理程序可以管理多个数据库，一般开发人员会针对每一个应用创建一个数据库。
• 为保存应用中实体的数据，一般会在数据库中创建多个表，以保存程序中实体的数据。
• 数据库服务器、数据库和表的关系如下：

1.4 主流数据库

• SQL Server： 微软的产品，.Net程序员的最爱，中大型项目。
• Oracle： 甲骨文产品，适合大型项目，复杂的业务逻辑，并发一般来说不如MySQL。
• MySQL：世界上最受欢迎的数据库，属于甲骨文，并发性好，不适合做复杂的业务。主要用在电商，SNS，论坛。对简单的SQL处理效果好。
• PostgreSQL :加州大学伯克利分校计算机系开发的关系型数据库，不管是私用，商用，还是学术研究使用，可以免费使用，修改和分发。
• SQLite： 是一款轻型的数据库，是遵守ACID的关系型数据库管理系统，它包含在一个相对小的C库中。它的设计目标是嵌入式的，而且目前已经在很多嵌入式产品中使用了它，它占用资源非常的低，在嵌入式设备中，可能只需要几百K的内存就够了。
• H2： 是一个用Java开发的嵌入式数据库，它本身只是一个类库，可以直接嵌入到应用项目中。

二、MySQL架构

MySQL 是一个可移植的数据库，几乎能在当前所有的操作系统上运行，如 Unix/Linux、Windows、Mac 和 Solaris。各种系统在底层实现方面各有不同，但是 MySQL 基本上能保证在各个平台上的物理体系结构的一致性。

MySQL的架构可以自顶向下分为多个层次，每个层次都有其特定的功能和组件，它们共同协作以实现MySQL数据库的高效、灵活和可扩展性。以下是MySQL架构的详细解释：

客户端

1. MySQL Connectors（连接器）

• 含义：MySQL为各编程语言提供的访问接口，如JDBC等，通过这些接口，程序可以直接访问MySQL。
• 功能：充当应用程序与MySQL数据库之间的桥梁，允许应用程序执行数据库操作，如查询、插入、更新和删除数据等。

2. MySQL Shell

• 含义：一个较为高级的MySQL客户端和代码编辑器，需要单独安装。
• 特点：除了具有MySQL客户端的功能外，还具有能够被JS、Python等语言调用的接口，通常供数据库开发人员使用。

服务端

1. 连接层

• 主要功能：处理客户端与MySQL服务器之间的连接，包括接收连接请求、验证用户身份、管理连接线程等。
• 组件及作用：
• 网络端口：用于监听来自客户端的连接请求，默认监听端口为3306，但可通过配置文件设置多个监听端口。
• 连接管理线程：处理端口监听到的连接请求，将请求一对一地转发给执行线程进行处理。执行线程通过线程池进行管理，以提高线程的复用并减少创建线程的开销。

2. 服务层

• 核心部分：是MySQL架构中的核心，包含了多个关键组件。
• 组件及作用：
• SQL接口：用于接收客户端发送的各种SQL命令，并返回查询结果。
• 解析器：将请求的SQL语句解析生成一个解析树，包括词法分析和语法分析两个步骤。
• 查询优化器：将解析树转化成执行计划，并根据统计信息和索引选择最优的执行计划来执行SQL语句。
• 缓存：用于提高查询语句的性能。MySQL 8.0之前的版本包含查询缓存，用于缓存SELECT查询的结果集；但MySQL 8.0及之后的版本已移除查询缓存，因为在实际应用中，缓存更新和维护的开销较大。此外，缓冲池也是缓存的一种，用于缓存InnoDB表的数据页和索引页，以加速数据读取。

3. 存储引擎层

• 主要功能：实现数据的实际存储和检索，支持多种存储引擎。
• 组件及作用：MySQL支持多种存储引擎，如InnoDB、MyISAM、Memory等，每种引擎具有不同的特性，适用于不同的应用场景。用户可以根据需求选择合适的存储引擎进行数据存储和检索。

4. 文件系统层

• 主要功能：管理数据文件、日志文件等物理存储。
• 组件及作用：包含具体的日志文件和数据文件以及MySQL相关的程序，用于存储MySQL的数据、索引、配置信息、日志文件等。其中，重做日志（Redo Log）记录事务修改的数据，用于崩溃恢复；回滚日志（Undo Log）保存旧版本数据，支持事务回滚和多版本并发控制；二进制日志（Binary Log）记录所有更改数据库结构和数据的操作，用于主从复制和点恢复。

三、SQL语句分类

• DDL【data definition language】 数据定义语言，用来定义和维护存储数据的结构（包括库和表）
  代表指令: create（创建）, drop（丢弃）, alter（变更）
• DML【data manipulation language】 数据操纵语言，用来对数据内容进行操作（针对表中的数据内容）
  代表指令： insert（插入），delete（删除），update（更新）
  DML中又单独分了一个DQL，数据查询语言，代表指令： select
• DCL【Data Control Language】 数据控制语言，主要负责权限管理和事务
  代表指令： grant，revoke，commit

四、存储引擎

4.1 查看存储引擎

SQL语句：

show engines;

4.2 存储引擎对比

数据库的存储引擎比较与选择-天翼云开发者社区 - 天翼云 (ctyun.cn)