数据库初识

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有梦想的电信狗

0.

前言

​

数据库是现代应用的核心，它为数据的安全存储、高效查询和便捷管理提供了解决方案。

本文以

MySQL

为例，从基础概念到实际操作，带你快速入门并理解数据库的整体架构与常见用法。

id="1_MySQL_16">1.

MySQL的登录

命令：mysql

127.0.0.1

-u_root-p

命令中选项的解释：

• -h：指明登录部署了mysql服务的主机ip地址，这里127.0.0.1表示本机

• -P：指明我们要访问的端口号，不输入-P时，默认使用配置文件中的端口

• -u：指明登陆用户

• -p：指明登录时需要输入密码

密码输入后，不会回显

• 登入mysql后，输入quit退出

2.

什么是数据库

• mysql与mysqld

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• mysql：是数据库服务的客户端
• mysqld：是数据库服务的服务器端。

  可执行程序带上d，表示这是一个守护进程。

• mysql本质：是基于C(mysql)S(mysqld)模式的一种网络服务
  • Cilent
  • Server

mysql是一套提供数据存取的服务的网络程序

• 口语中说的数据库，一般指的是，在磁盘或者内存中存储的特定结构组织的数据，也就是将来在磁盘上存储的一套数据库方案

• 数据库服务，可以特指mysqld

id="3__58">3.

为什么要用数据库存储数据

• 数据库：结构化的存储在磁盘上的文件
• 数据库：为用于提供数据存储服务的一整套解决方案

为什么要有数据库？

• 提升数据安全性：文件方式存储容易丢失或损坏，安全性差，缺少完整的访问控制和权限管理。

  数据库提供访问控制、备份与恢复机制，更安全可靠。

• 便于数据查询和管理：文件只能顺序读取或简单查找，而数据库支持高效的查询语言（SQL）、索引、事务管理，极大提高数据管理能力。

• 支持海量数据存储：文件在面对海量数据时效率低下，不易扩展。

  数据库可以高效组织、分片和扩展，满足大规模应用需求。

  数据库能够同时支持磁盘存储和内存优化，实现大数据量下的高效操作。

• 方便程序操作：使用文件存放存储，程序员需要自己维护文件的读写、索引、并发控制，开发复杂。

  数据库提供统一的接口和

  API，用户只需提出“存储字段”和“查询需求”，数据库就能高效返回结果，减少开发者对底层存储的直接管理，使应用更易维护和扩展。

id="_72">为什么用数据库存储数据

• 安全性：数据库支持用户权限、加密、备份与恢复机制，保障数据不丢失、不泄露。

• 高效性：数据库利用索引和优化器快速定位数据，比单纯的文件操作更快。

• 可扩展性：支持存储海量数据，并能通过分库分表、集群扩展性能，可灵活扩展容量和性能。

• 易管理性：通过

  SQL

  API，开发者可以方便地进行增删改查、统计分析，减少冗余和不一致。

• 一致性与可靠性：数据库事务机制保证数据在并发操作下仍然正确可靠。

• 支持并发，多个用户或程序可同时安全访问数据。

• 保障完整性，通过约束和事务机制保证数据正确性。

总结一句话：数据库是为了解决文件存储在安全性、管理性、查询效率、扩展性和程序操作上的不足，使数据能够更安全、更高效、更可控地存储与使用。

Linux中MySQL数据库的使用样例

• Ubuntu

  22.04中mysql服务中配置文件存放的路径：/etc/mysql/mysql.conf.d/mysqld.cnf

• 打开Ubuntu

  22.04

  /etc/mysql/mysql.conf.d/mysqld.cnf

punctuation">[mysqld

class="token

• 查看已有的数据库

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mysql服务中数据存放的路径

• 在数据库中建表：

建立数据库的本质是在磁盘中建立了一个文件夹：

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• 创建数据库表

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• 表中插入数据

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总结结论：

• 建立一个数据库，本质是在Linux下建立一个目录
• 在数据库内建立表，本质就是在Linux下创建对应的文件！

• **数据库本质其实也是文件！

  ！

  **只不过这些文件并不由程序员直接操作，而是由数据库服务帮我们进行操作

以上工作是谁做的？

是mysqld服务帮我们做的

5.

常见主流数据库

• SQL

  Sever：

  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

id="6__170">6.

服务器，数据库，表关系

• 所谓安装数据库服务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:

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7.

MySQL整体架构

• MySQL

  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

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这张图大致把

MySQL

四层结构：

---

id="1_Client_Connectors_193">1.

最上层：客户端连接层（Client

JDBC、ODBC、.NET、PHP、Python、Perl、C

API

等。

作用：为不同的编程语言或应用程序提供访问

MySQL

语句、获取结果。

---

2.

MySQL

id="1Connection_Pool_205">（1）Connection

客户端连接管理：建立连接、用户认证（用户名、密码）、权限校验。

处理连接复用、安全性、并发控制。

（2）SQL

Interface（SQL

DML（增删改查）、DDL（建表/改表）、存储过程、视图、触发器等。

id="3Parser_214">（3）Parser（解析器）

• 词法解析（Lexical）：把

  SQL

  语句分解成一个个词法单元。

• 语法解析（Syntactic）：检查

  SQL

  是否合理，例如表名是否存在。

（4）Optimizer（优化器）

• 选择最优的

  SQL

  执行方案。

• 例如：决定走哪个索引、选择连接顺序、是否使用全表扫描等。

• 优化器的好坏直接影响查询效率。

id="5Caches_226">（5）Caches（缓存）

• 全局缓存和引擎特定缓存。

• 常见如

  Query

  Pool（页缓存、索引缓存）。

• 缓存能减少磁盘

  id="6Services__Utilities_232">（6）Services

  &

  Utilities（服务与工具）

• 提供数据库的周边功能：
  • 备份与恢复
  • 安全机制
  • 主从复制、集群
  • 分区表
  • 可视化工具（Workbench）

---

id="3_Pluggable_Storage_Engines_243">3.

存储引擎层（Pluggable

核心特点之一：存储引擎可插拔。

常见存储引擎：

• InnoDB（默认，支持事务、外键，行级锁）
• MyISAM（轻量级，读多写少场景）
• Memory（数据存放在内存，速度快，但不持久化）
• Archive（适合归档存储，压缩高效）
• Federated（访问远程

  MySQL

  数据库）

• Merge、Cluster、Example

  MySQL

  接口，但负责数据的实际存储与读取。

  ---

  id="4__258">4.

  最底层：文件系统与日志层

  • File

    System（文件系统）

    • 数据最终存放到操作系统文件系统（如

      NTFS、ext4、SAN、NAS）。

  • Logs

    and

    Files（日志与文件）

    • MySQL

      运行时生成各种日志：

      log（二进制日志，用于复制与恢复）

    • Error

      log（InnoDB

      files（实际数据和索引文件）

---

总结一句话

MySQL

文件系统层”。

• 上层（Server

  层）处理

  解析、优化、缓存、安全。

• 中间（存储引擎层）负责数据的存取方式（可插拔）。

• 底层（文件系统）最终把数据写入磁盘，并通过日志保证事务一致性与高可用性。

id="8_SQL_282">8.

SQL语句分类和存储引擎

SQL分类

• DDL【data

  definition

  language】数据定义语言，用来维护存储数据的结构
  代表指令：create,

  drop,

  alter

• DML【data

  manipulation

  language】数据操纵语言，用来对数据进行操作
  代表指令：insert，delete，update

  • 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

id="_294">存储引擎

• 存储引擎是：数据库管理系统如何存储数据、如何为存储的数据建立索引和如何更新、查询数据等技术的实现方法

MySQL的核心就是插件式存储引擎，支持多种存储引擎。

查看存储引擎：

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MySQL

存储引擎对比

Feature	MyISAM	BDB	Memory	InnoDB	Archive	NDB
Storage Limits	No	No	Yes	64TB	No	Yes
Transactions (commit, etc.)	✘	✔	✘	✔	✘	✔
Locking granularity	Table	Page	Table	Row	Row	Row
MVCC/Snapshot Read	✘	✘	✘	✔	✘	✘
Geospatial support	✔	✘	✘	✔	✘	✘
B-Tree indexes	✔	✔	✔	✔	✘	✔
Hash indexes	✘	✘	✔	✔	✘	✔
Full text index	✔	✘	✘	✔	✘	✘
Clustered index	✘	✘	✘	✔	✘	✔
Data Caches	✘	✘	✘	✔	✘	✔
Index Caches	✔	✘	✘	✔	✘	✔
Compressed data	✘	✘	✘	✔	✔	✘
Encrypted data function)	✔	✘	✘	✔	✘	✘
Storage cost used)	Low	Low	N/A	High	Very Low	Low
Memory cost	Low	Low	Medium	High	Low	High
Bulk Insert Speed	High	High	High	Low	Very High	High
Cluster database support	✘	✘	✘	✘	✘	✔
Replication support	✔	✘	✘	✔	✘	✔
Foreign key support	✘	✘	✘	✔	✘	✘
Backup/Point-in-time recovery	✔	✘	✘	✔	✘	✔
Query cache support	✔	✔	✔	✔	✔	✔
Update Statistics Dictionary	✔	✘	✘	✔	✘	✔

---

总结要点：

• InnoDB：MySQL

  默认引擎，支持事务、行级锁、外键，适合大多数应用。

• MyISAM：读写性能高，支持全文索引，但不支持事务，表级锁。

• Memory：数据存储在内存中，速度快，但断电数据丢失。

• Archive：高压缩率，适合日志、归档数据存储。

• NDB

  (Cluster)：支持分布式集群，适合高可用、高并发场景。

• BDB：较旧的事务引擎，现在已基本弃用。

---

id="9__349">9.

通过本文的学习，我们了解了数据库的作用、MySQL

的基本使用方式及其架构特点。

数据库不仅是数据存放的工具，更是应用高效运行的关键。

---

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