一、什么是数据库

数据库（Database）是按照数据结构来组织、存储和管理数据的仓库。是一个长期存储在计算机内的、有组织的、可共享的、统一管理的大量数据的集合。 数据库作为最重要的基础软件，是确保计算机系统稳定运行的基石。

数据库的概念实际包括两层意思：

1. 数据库是一个实体，它是能够合理保管数据的“仓库”，用户在该“仓库”中存放要管理的事务数据，“数据”和“库”两个概念结合成为数据库。
2. 数据库是数据管理的新方法和技术，它能更合适的组织数据、更方便的维护数据、更严密的控制数据和更有效的利用数据。

虽然存储数据也可以使用文件，但是利用文件保存数据存在以下缺点：

• 文件的安全性问题
• 文件不利于数据的查询和管理
• 文件不利于存储海量数据
• 文件在程序中不方便控制

因此为了解决数据的存储和管理问题，设计出来更加利于管理数据的数据库，它能够有效的管理数据。同时对数据库的掌握水平也是衡量一个程序员水平的重要指标。

二、主流数据库

• SQL Server：Microsoft 公司推出的关系型数据库管理系统，具有使用方便可伸缩性好与相关软件集成程度高等优点。
• 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，对简单的SQL处理效果好。
• PostgreSQL：是以加州大学计算机系开发的POSTGRES，4.2版本为基础的对象关系型数据库管理系统。因为许可证的灵活，任何人都可以以任何目的免费使用、修改和分发PostgreSQL。
• 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Java编写的关系型数据库，它可以被嵌入Java应用程序中使用，或者作为一个单独的数据库服务器运行。

三、MySQL数据库的基本使用

3.1 MySQL的安装

• MySQL在Linux系统中的安装

3.2 MySQL服务器管理

启动服务器：

systemctl start mysqld

重启服务器：

systemctl restart mysqld

关闭服务器：

systemctl stop mysqld

设置服务器随系统启动：

systemctl enable mysqld

3.3 连接MySQL服务器

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

说明：

• -h：指定主机地址，如果没有则默认的本地地址
• -P：指定MySQL服务器的端口号，如果没有则默认为3306
• -u：指定登录MySQL的用户
• -p：指定通过密码登录

3.4 MySQL服务器，数据库与表之间的关系

1. 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。
2. 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。

MySQL服务器，数据库与表之间的关系图如下：

3.5 使用案例

• 创建数据库

create database db_test;

• 使用数据库

use
 db_test;

• 创建数据库表

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');
insert into student (id, name, gender) values (2, '李四', '女');
insert into student (id, name, gender) values (3, '王五', '男');

• 查询表中的数据

select * from student;

3.6 数据存储

数据逻辑存储：

当使用select * from student语句进行查询的时候，我们会发现数据好像是存放在一张表结构当中的，这其实就是数据的逻辑存储。

数据实际存储：

MySQL创建的数据库和各种表结构实际都是文件的形式存放到磁盘上的，通过MySQL的配置文件/etc/mu.cnf就可以找到数据库中数据实际的存储路径：

可以发现，数据实际上是默认存放在/var/lib/mysql目录下的，可以发现该目录中存放这许多数据库相关的文件：

其中db_test就是刚才创建的数据库，实际在文件系统中也表现为一个目录。继续查看该目录：

其中db.opt文件实际上是指明当前数据库的默认字符编码以及字符校验规则。

而student.frm文件存放的是表结构数据，student.ibd文件存放的是表的内容以及索引数据。它们都是以二进制的方式进行存放的，因此只有使用MySQL数据库才能查看到实际的内容。

表结构：

表内容：

四、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架构主要分为四层：

1.连接层

主要提供与MySQL服务器的连接的支持，支持Java，C，Python等连接MySQL服务器。

2.服务层

服务层是MySQL的核心，主要包括系统管理和控制工具、连接池、SQL接口、解析器、查询优化器、缓存六个部分。

1. 系统管理和控制工具：例如备份恢复、安全管理、集群管理等。
2. 连接池：负责存储和管理客户端与数据库的连接，一个线程负责管理一个连接。
3. SQL接口：用于接收客户端发出的各种SQL命令，并且返回用户需要的查询结果，比如DML，DDL，存储过程，触发器，视图等。
4. 解析器：负责将SQL请求转换成一个SQL解析树，然后根据MySQL的规则校验SQL是否合法。
5. 查询优化器：当解析树通过解析器语法检查之后，将交由优化器转化成执行计划与存储引擎层交互。
6. 缓存：缓存机制是由一系列小缓存组成，比如表缓存，记录缓存，权限缓存，引擎缓存等。如果查询缓存有命中的结果，则直接返回缓存的数据。

3.存储引擎层

存储引擎负责MySQL中的数据存储与提取，与底层系统文件进行交互。MySQL存储引擎是插件式的，可插拔。服务器中的查询存储引擎通过接口与存储引擎进行通信，接口屏蔽了不同存储引擎之间的差异，现在有多种存储引擎，各有各种特点，常见的是MyISAM和InnoDB。

4.系统文件层

系统文件层主要负责将数据和日志存储的文件系统上，并完成与存储引擎层的交互，是文件的物理存储层。主要包括日志文件，数据文件，配置文件，pid文件，socket文件等。

五、SQL分类

结构化查询语言（Structured Query Language）简称SQL，是一种特殊目的的编程语言，是一种数据库查询和程序设计语言，用于存取数据以及查询、更新和管理关系数据库系统。

SQL语句可分为以下三类：

• DDL（Data Definition Language）数据定义语言，用来维护存储数据的结构。比如create语句、drop语句、alter语句等。
• DML（Data Manipulation Language）数据操作语言，用来对数据进行操作。比如insert语句、delete语句、update语句等。
• DCL（Data Control Language）数据控制语言，主要负责权限管理和事务。比如grant语句、revoke语句、commit语句。

说明以下，DML中又单独分了一个DQL（Data Query Language）数据查询语言，比如select语句、from语句、where语句等。

六、存储引擎

6.1 定义

存储引擎就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、如何更新数据、如何查询数据等技术的实现方法，MySQL中的存储引擎是插件式的存储引擎，它可以支持多种存储引擎。

6.2 查看存储引擎

通过show engines语句可以查看MySQL支持的存储引擎。比如：

其中MySQL底层默认使用的存储引擎是InnoDB，该存储引擎支持事务、行级锁、外键等。

6.3 存储引擎对比