『深夜_MySQL』详解数据库 && 探索数据库是如何存储的

1. 数据库基础

1.1 什么是数据库

存储数据用文件就可以了,那为什么还要弄个数据库?

一般的文件缺失提供了数据的存储功能,但是文件并没有提供非常好的数据管理能力(用户角度,内容方面)

文件保存数据有以下几个缺点:

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

数据库存储介质:

  • 磁盘
  • 内存

为例解决上述问题,专家们设计出更加利于管理数据的东西------数据库,它能更有效的管理数据。数据库的水平是衡量一个程序员水平的重要指标。

1.2 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。

数据库大体可以分为关系型数据库非关系型数据库。

  • 关系型数据库: 是指采用了关系模型 来组织数据的数据库。简单来说,关系模型指的就是二维表格模型,也就是由二维表格及其之前的联系所组成的一个数据组织。

关系型数据库基于标准的SQL实现,但内部的一些实现有所区别,常用的关系型数据库有:Oracle、MySQL、SQL Server、MariaDB。

  • 非关系型数据库:不规定基于SQL实现,现在更多是指NoSQL(Not Only SQL)数据库,例如
  1. 基于键值对(Key-Value):如memcached、redis
  2. 基于文档型:如mongodb
  3. 基于列族:如hbase
  4. 基于图型:如neo4j

关系型数据库与非关系数据库的区别如下所示:

关系型数据库 非关系型数据库
使用SQL 不强制要求,一般不基于SQL实现
事务支持 支持 不支持
复杂操作 支持 不支持
海量读写操作 效率低 效率高
基于结构 基于表和列,结构固定 灵活性比较高
使用场景 业务方面的OLTP系统 用于数据的缓存、或基于统计分析的OLAP系统

注: OLTP(On-Line Transaction Procesing)是指联机事务处理,OLAP(On-Line Analytical Processing)是指联机分析处理。

注: 我们的测试版本是Mysql 8.0.41 arm64版本,下面结果可能会和旧版本结果有所不同,属于正常现象

1.3 基本使用

1.3.1 连接服务器

输入:

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

注意: 如果没有写-h 127.0.0.1 则默认是连接本地

如果没有写-P 3306 则默认是连接3306端口号

1.3.2 认识数据库

我们输入

ps ajx | grep mysql

可以看到我们的后台同时启动了 mysqld 以及mysql, 那么他们有什么区别呢?

  1. mysql它是数据库服务的客户端
  2. mysqld它是数据库服务的服务器端
  3. mysql本质:基于C(mysql)S(mysqld)模式的一种网络服务。

mysql 就是一套给我提供数据存取服务的网络程序。

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 -- 将来在磁盘上存储的一套数据库方案。

数据库服务提供者--mysqld

数据库本质:对数据内容存储的一套解决方案,你给我字段或者要求,我直接给你结果就行

由此,我们访问存取数据的操作,不再是对于磁盘进行操作了,而是对mysql客户端进行操作,mysql客户端在将我们的操作提交给服务器,服务器在根据我们的操作,进行存取访问磁盘数据,将结果返回给客户端。

1.3.3 见一见数据库

我们左边启动mysql客户端,右边进入mysql/data文件夹中

我们查看所有数据库,与右边对比查看,发现数据库对应着就是Linux下的一个目录

我们打开一个数据库,在里面建一个表

我们发现在数据库中的表,对应就是Linux下的一个文件

由此我们得出结论

  1. 建立数据库,本质就是Linux下的一个目录
  2. 在数据库内建立表,本质就是在Linux下创建对应的文件
  3. 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

那么,我们还有一个疑惑,我们并没有创建文件,创建目录啊,这个工作是谁做的?

mysqld服务帮我们做的

1.3.4 服务器、数据库、表关系

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。

1.3.5 使用案例

  • 创建数据库

create database helloworld;

  • 使用数据库

use helloworld;

  • 创建数据库表

create table personInfo(

id varchar(4),

name varchar(32),

gender varchar(2)

);

完成表创建后,我们发现在helloworld目录下,多出来一个与表personInfo同名的文件

注意:在Linux下,5.7 版本中 会产生两个同名文件 .frm和.ibd

  • 在表中插入数据

insert into personInfo values(1,'张三','男');

insert into personInfo values(2,'李四','男');

insert into personInfo values(3,'王五','女');

  • 查询表中的数据

select * from personInfo

1.3.6 数据逻辑存储

在mysql中数据的存储是按照二维表格的逻辑进行存储的。

1.4 MySQL 架构

MySQL是一种可移植的数据库,几乎能在当前所有的操作系统上运行,如Unit/Linux、Windows、Mac和Solaris。各种操作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。

由于MySQL Server 会接收大量的查询、增加、删除、修改操作,需要使用Connection Pool 管理各个数据库请求。而再往下的SQL Interface、Parser、Optimizer、Cashes完成对SQL执行语句的解析操作,再将解析后的指令操作交由下层的各个数据库引擎执行(数据库引擎是可选的,用户选择哪个存储引擎,就由该存储引擎执行对应的操作,该操作表明存储引擎是支持热插拔的),存储引擎类似于操作系统中的驱动程序,可对磁盘等存储设备做出操作。

1.5 SQL分类

下面对各个SQL操作语句做出列分类,关于各个操作语句如何使用,将于后续文章介绍。

  • 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、updata
    • DML中又单独分列一个DQL,数据查询语言,代表指令:select
  • DCL(Data Control Language) 数据控制语言,主要负责全新啊管理和事物。代表指令:grant、revoke、commit

1.6 存储引擎

1.6.1 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。

1.6.2 查看存储引擎

show engines;

下表列出各存储引擎的特性,本个专栏中只介绍InnoDB和MyISAM,因为Mysql中大部分场景都只使用这两个就可以解决问题,余下存储引擎不做介绍。关于InnoDB和MyISAM的特点,将于后序文章中详细介绍。

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