MySQL第一章

搬砖的小刘
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第1章 MySQL数据库概述

1.1 为什么要用数据库？

  • 数据库是什么？

    • 集合存储和管理数据的地方
    • DB：数据库（Database）

  • 为什么要用数据库？

    • 集中存储和管理
    • 按照一定的结构组织和管理，便于检索和维护

  • 数据的持久化？

    • 数据存储在内存中，虽然效率更高，但是一旦程序崩溃或断定，数据就会丢失
    • 将数据写到可掉电式设备中，通常按一定格式写到文件中，才能永久保存

  • 用普通文件存储行不行？

    • 把数据写入到硬盘上的文件中，当然可以实现持久化的目标，但是不利于后期的检索和管理等。

  • MySQL、Oracle、SqlServer是什么？

    • MySQL、Oracle、SqlServer都是数据库管理系统（DBMS，Database Management System）是一种操纵和管理数据库的大型软件，例如建立、使用和维护数据库。

1.2 MySQL数据库管理系统

在互联网行业，MySQL数据库毫无疑问已经是最常用的数据库。MySQL数据库由瑞典MySQL AB公司开发。公司名中的“AB”是瑞典语“aktiebolag”股份公司的首字母缩写。该公司于2008年1月16号被Sun（Stanford University Network）公司收购。然而2009年，SUN公司又被Oracle收购。因此，MySQL数据库现在隶属于Oracle（甲骨文）公司。MySQL中的“My”是其发明者（Michael Widenius，通常称为Monty）根据其女儿的名字来命名的。对这位发明者来说，MySQL数据库就仿佛是他可爱的女儿。

MySQL的优点有很多，其中主要的优势有如下几点：

  • 可移植性：MySQL数据库几乎支持所有的操作系统，如Linux、Solaris、FreeBSD、Mac和Windows。
  • 免费：MySQL的社区版完全免费，一般中小型网站的开发都选择 MySQL 作为网站数据库。
  • 开源：2000 年，MySQL公布了自己的源代码，并采用GPL（GNU General Public License）许可协议，正式进入开源的世界。开源意味着可以让更多人审阅和贡献源代码，可以吸纳更多优秀人才的代码成果。
  • 关系型数据库：MySQL可以利用标准SQL语法进行查询和操作。
  • 速度快、体积小、容易使用：与其他大型数据库的设置和管理相比，其复杂程度较低，易于学习。MySQL的早期版本（主要使用的是MyISAM引擎）在高并发下显得有些力不从心，随着版本的升级优化（主要使用的是InnoDB引擎），在实践中也证明了高压力下的可用性。从2009年开始，阿里的“去IOE”备受关注，淘宝DBA团队再次从Oracle转向MySQL，其他使用MySQL数据库的公司还有Facebook、Twitter、YouTube、百度、腾讯、去哪儿、魅族等等，自此，MySQL在市场上占据了很大的份额。
  • 安全性和连接性：十分灵活和安全的权限和密码系统，允许基于主机的验证。连接到服务器时，所有的密码传输均采用加密形式，从而保证了密码安全。由于MySQL是网络化的，因此可以在因特网上的任何地方访问，提高数据共享的效率。
  • 丰富的接口：提供了用于C、C++、Java、PHP、Python、Ruby和Eiffel、Perl等语言的API。
  • 灵活：MySQL并不完美，但是却足够灵活，能够适应高要求的环境。同时，MySQL既可以嵌入到应用程序中，也可以支持数据仓库、内容索引和部署软件、高可用的冗余系统、在线事务处理系统等各种应用类型。
  • MySQL最重要、最与众不同的特性是它的存储引擎架构，这种架构的设计将查询处理（Query Processing）及其他系统任务（Server Task）和数据的存储/提取相分离。这种处理和存储分离的设计可以在使用时根据性能、特性，以及其他需求来选择数据存储的方式。MySQL中同一个数据库，不同的表格可以选择不同的存储引擎。其中使用最多的是InnoDB 和MyISAM，MySQL5.5之后InnoDB是默认的存储引擎。

针对不同用户，MySQL提供三个不同的版本。

（1）MySQL Enterprise Server（企业版）：能够以更高的性价比为企业提供数据仓库应用，该版本需要付费使用，官方提供电话技术支持。

（2）MySQL Cluster（集群版）：MySQL 集群是 MySQL 适合于分布式计算环境的高可用、高冗余版本。它采用了 NDB Cluster 存储引擎，允许在 1 个集群中运行多个 MySQL 服务器。它不能单独使用，需要在社区版或企业版基础上使用。

（3）MySQL Community Server（社区版）：在开源GPL许可证之下可以自由的使用。该版本完全免费，但是官方不提供技术支持。本书是基于社区版讲解和演示的。在MySQL 社区版开发过程中，同时存在多个发布系列，每个发布处在不同的成熟阶段。

  • MySQL5.7（RC）是当前稳定的发布系列。RC（Release Candidate候选版本）版只针对严重漏洞修复和安全修复重新发布，没有增加会影响该系列的重要功能。从MySQL 5.0、5.1、5.5、5.6直到5.7都基于5这个大版本，升级的小版本。5.0版本中加入了存储过程、服务器端游标、触发器、视图、分布式事务、查询优化器的显著改进以及其他的一些特性。这也为MySQL 5.0之后的版本迈向高性能数据库的发展奠定了基础。
  • MySQL8.0.26（GA）是最新开发的稳定发布系列。GA（General Availability正式发布的版本）是包含新功能的正式发布版本。这个版本是MySQL数据库又一个开拓时代的开始。

1.3 关系型数据库和关系型数据库

以下是2021年《DB-Engines Ranking》对各数据库受欢迎程度进行调查后的统计结果（查看数据库最新排名：db-engines.com/en/ranking）

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上面的数据库分为：关系型数据库和非关系数据库。

  • MySQL、Oracle、SqlServer等是关系型数据库管理系统。
  • MongoDB、Redis、Elasticsearch等是非关系型数据库管理系统。

1、关系型数据库

关系型数据库，采用关系模型来组织数据，简单来说，关系模型指的就是二维表格模型。类似于Excel工作表。

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2、No-SQL

大数据时代的来临，数据不仅仅是文本格式，还有视频，音频，图片多媒体结构的数据。数据多样性的特点需要非关系型数据库来进行存储。NoSQL最常见的解释是“non-relational”， “Not Only SQL”也被很多人接受。NoSQL仅仅是一个概念，泛指非关系型的数据库，区别于关系数据库。

NoSQL数据库种类繁多，但是一个共同的特点都是去掉关系数据库的关系型特性。因为数据之间无关系性，数据库的结构简单，所以具有非常高的读写性能，尤其在大数据量下，同样表现优秀。因为数据之间无关系性，这样就非常容易扩展，无形之间也在架构的层面上带来了可扩展的能力。

非关系型数据库分为以下几类：

（1）键值存储——每个单独的项都存储为键值对。键值存储是所有NoSQL数据库中最简单的数据库。例如Redis, Riak等。

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（2）文档数据库——文档存储是基于键值对存储的，其结构较之于键值对存储更为复杂，可以说在键值对的基础上更深入了一步，将每个键与称为文档的复杂数据结构配对。文档存储是假定一个特定文档的结构可以使用一种特定的模式来说明，文档存储不会去关心那些所谓的标准化，只要数据在该结构下是有意义的就可以。例如MongoDB、Apache CouchDB、Couchbase等。

（3）宽列存储——基于列的数据库会将每一列分开单独存放，这种设计看起来很像基于行的数据库在每一列上都加了索引一样。数据库索引这种数据结构以牺牲存储空间和更多的写文件（索引更新）为代价使查找速度得到提升。索引是将行号映射到数据上，而基于列数据库是将数据映射到行号上面，这样的方式用于计算是很简单的。例如查找有多少人的爱好包含archery（箭术）是很容易计算出来的。除此之外将每一列单独存放可以优化压缩因为每张表中只存一类数据。而且在基于列的数据库中要想增加一列新的数据是很容易的，因为现有的那些列是不会受新增列的影响的。但是要想增加一整条记录就需要适应所有的表，防止各个表的数据之间对应关系出现错误。因此这使得基于行的数据库在事务处理的时候要优胜于基于列的数据库，因为它很好的实现了数据的实时更新。例如：Cassandra，Hbase，Scylla。

（4）图形存储——这些存储关于图形、网络的信息，例如社会关系、路线图、交通链接。例如：Neo4j，AllegroGraph。图形或者网络数据有两部分组成：

Node：实体本身，在一个社会关系中可以认为是一个人。

Edge：实体之间的关系。这个关系可以用一条线来表示，这条线有它自己的属性、方向。

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1.4 表的关系

在关系数据库管理系统中，很多表之间是有关系的，表之间的关系分为一对一关系、一对多关系和多对多关系。

1．一对一

该关系中第一个表中的一个行只可以与第二个表中的一个行相关，且第二个表中的一个行也只可以与第一个表中的一个行相关。

例如，“员工基本信息表”和“员工紧急情况联系信息表”。“员工基本信息表”中存储的是频繁使用的信息，“员工紧急情况联系信息表”中存储的是不常用的信息，这两个表中的一条记录都代表一个员工的信息。“员工基本信息表”中的一条记录在“员工紧急情况联系信息表”中只能找到唯一的一条对应记录，反过来也一样，即它们是一一对应关系。这两个表存在相同意义的“员工编号”字段，使它们建立了一对一关系。

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2．一对多

第一个表中的一个行可以与第二个表中的一个或多个行相关，但第二个表中的一个行只可以与第一个表中的一个行相关。

例如，“部门表”和“员工基本信息表”。“部门表”中的一条记录，在“员工基本信息表”中可以找到一条或多条记录对应，但反过来“员工基本信息表”中的一条记录在“部门表”中只能找到一条记录对应，即一个部门可以有多个员工，但是一个员工只能属于一个部门。这两个表存在相同意义的“部门编号”字段，使它们建立了一对多关系。

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3．多对多

该关系中第一个表中的一个行可以与第二个表中的一个或多个行相关。第二个表中的一个行也可以与第一个表中的一个或多个行相关。通常两个表的多对多关系会借助第三张表，转换为两个一对多的关系。

例如，选课系统的“学生信息表”和“课程信息表”是多对多关系。一个学生可以选择多门课，一门课程可以被多个学生选择，即“学生信息表”中一条记录可以与“课程信息表”多条记录对应，反过来“课程信息表”的一条记录也可以与“学生信息表”中多条记录对应。它们之间借助第三张“选课信息表”实现关联关系，而“学生信息表”与“选课信息表”是一对多关系，“课程信息表”与“选课信息表”也是一对多关系。“选课信息表”中“学号”字段与“学生信息表”中“学号”字段意义相同。“课程信息表”中“课程编号”字段与“课程信息表”中“课程编号”字段意义相同。

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