Linux专题十二：mysql数据库以及redis数据库

一、MySQL 核心知识点（关系型数据库）

1. 基础概念与架构

（1）核心定义

数据库：存储数据的文件集合 + 数据库管理系统（DBMS），类比 "仓库 + 管理员"，一个数据库可包含多个表。
表：结构化数据存储单元，由行（记录）和列（字段）组成，类比 "仓库货架"。
MySQL 架构 ：C/S（客户端 - 服务器）结构：
- 服务器端：mysqld（守护进程，长期后台运行），默认端口 3306；
- 客户端：mysql（命令行客户端），通过网络连接服务器端。
版本：主流版本 5.5/5.6/5.7/8.0（无 6.0、7.0 版本**）。**

（2）核心用户与权限

默认管理员：root（与 Linux 系统管理员同名），初始无密码；

远程登录：需授权远程访问权限，示例指令：

bash 复制代码

-- 创建允许远程访问的用户（密码123456）
create user 'root'@'%' identified WITH mysql_native_password by '123456';
-- 授予所有权限
GRANT ALL PRIVILEGES ON *.* TO 'root'@'%';

（3）常用系统指令（Linux）

指令	功能说明
`service mysql status`	查看 MySQL 服务状态
`service mysql start/stop/restart`	启动 / 停止 / 重启 MySQL 服务
`mysql -uroot -p`	本地登录 MySQL（回车后输入密码）
`mysql -h 远程IP -P 3306 -u用户名 -p`	远程登录 MySQL（需开放 3306 端口）
`apt install libmysqlclient-dev`	安装 C/C++ 连接 MySQL 的开发库

2. 数据库与表的基础操作

（1）数据库操作

SQL 指令	功能说明
`create database c2411db;`	创建名为 c2411db 的数据库
`show databases;`	查看所有数据库
`use c2411db;`	切换到 c2411db 数据库（进入该数据库操作）
`select database();`	查看当前所在数据库（MySQL 专属，非标准 SQL）

（2）表操作（以 student 表为例）

SQL 指令	功能说明
`create table student(id int, name varchar(20), age int);`	创建 student 表，包含 id（整型）、name（字符串，最长 20 字符）、age（整型）字段
`show tables;`	查看当前数据库的所有表
`insert into student values(2, '小李', 13);`	插入一条记录（需按字段顺序，字符串用单引号）
`select * from student;`	查询 student 表所有记录
`select name from student;`	仅查询 student 表的 name 字段
`update student set name='小k' where id=2;`	修改 id=2 的记录，将 name 改为 ' 小 k'（where 指定修改范围，必加！）
`delete from student where id=2;`	删除 id=2 的记录（where 必加，否则删除全表数据）

（3）关键注意事项

update/delete必须加where子句，否则会修改 / 删除全表数据；
字符串类型（varchar）的值必须用单引号括起；
所有 SQL 指令需以;或\g结尾。

3. 事务（ACID 特性与隔离级别）

（1）核心定义

事务是一组不可分割的 SQL 操作序列，要么全部执行，要么全部不执行（类比银行转账：A 账户扣钱和 B 账户加钱必须同时成功或同时失败）。

（2）ACID 四大特性

特性	含义说明
原子性（Atomicity）	事务中所有操作要么全成功，要么全回滚（无部分执行）
一致性（Consistency）	事务执行前后，数据库数据保持逻辑正确（如转账前后 A+B 账户总额不变）
隔离性（Isolation）	多个并发事务之间相互隔离，互不干扰
持久性（Durability）	事务提交后，数据永久保存到数据库（断电、崩溃不丢失）

（3）事务操作指令

sql 复制代码

begin; -- 启动事务
-- 执行SQL操作（如转账：扣钱+加钱）
update account set money=money-100 where id=1; -- A账户扣100
update account set money=money+100 where id=2; -- B账户加100
commit; -- 提交事务（所有操作生效）
-- rollback; -- 若出错，执行rollback回滚（恢复到事务前状态）

（4）隔离级别（解决并发事务冲突）

隔离级别	核心特性	解决问题	存在问题
读未提交（Read Uncommitted）	允许读取其他事务未提交的数据	无	脏读、不可重复读、幻读
读已提交（Read Committed）	仅读取其他事务已提交的数据	脏读	不可重复读、幻读
可重复读（Repeatable Read）	MySQL InnoDB 默认级别，基于 MVCC 实现，事务内多次读同一数据结果一致	脏读、不可重复读	无（InnoDB 额外解决幻读）
串行化（Serializable）	事务按顺序执行，无并发	所有问题	性能极低，并发差

（5）并发事务常见问题

问题类型	通俗解释
脏读（Dirty Read）	读取到其他事务未提交的修改（数据可能被回滚，为无效数据）
不可重复读	同一事务内多次读同一数据，结果不一致（被其他事务提交修改）
幻读（Phantom Read）	同一事务内多次执行同一查询，结果集行数不一致（被其他事务提交插入 / 删除）

4. 视图与索引

（1）视图（View）

（2）完整代码

核心定义：基于 SQL 查询结果的虚拟表，仅存储查询语句定义，不存储数据（数据仍在基表），每次访问时实时计算结果。
核心特性 ：
1. 虚拟性：不存储数据，基表数据变化时视图结果同步变化；
2. 封装性：将复杂查询（多表关联、聚合）封装为视图，简化使用；
3. 定制化：可隐藏敏感字段，仅暴露需要的数据。

sql 复制代码

-- 创建视图（查询age>18的学生）
create view adult_student as select * from student where age>18;
-- 查询视图（实时执行上述查询）
select * from adult_student;

（2）索引（Index）

核心定义：对表中一列 / 多列数据构建的有序数据结构，类比书籍目录，加快查询速度（避免全表扫描）。
底层结构：主流数据库（MySQL InnoDB）默认使用 B + 树（层级浅、叶子节点有序、支持范围查询）。
核心特性（双刃剑） ：
- 优点：提升查询速度，减少 IO/CPU 消耗；
- 缺点：占用磁盘空间，降低写操作（插入 / 更新 / 删除）效率（需同步维护索引有序性）。

使用示例 ：

sql 复制代码

-- 为student表的id字段创建索引
create index idx_student_id on student(id);
-- 查看索引
show index from student;

5. C 语言连接 MySQL 示例

（1）核心步骤

包含头文件：#include <mysql/mysql.h>；
初始化 MySQL 连接句柄；
连接 MySQL 服务器；
执行 SQL 指令；
处理结果；
关闭连接。

（2）完整代码

cpp 复制代码

#include <stdio.h>
#include <mysql/mysql.h>
#include <stdlib.h>

// MySQL配置信息
#define HOST "localhost"
#define USER "root"
#define PASSWORD "123456"
#define DATABASE "c2411db"
#define PORT 3306

int main() {
    // 1. 初始化MySQL连接句柄
    MYSQL *conn = mysql_init(NULL);
    if (conn == NULL) {
        printf("mysql_init 失败：%s\n", mysql_error(conn));
        return 1;
    }

    // 2. 连接MySQL服务器
    if (!mysql_real_connect(conn, HOST, USER, PASSWORD, DATABASE, PORT, NULL, 0)) {
        printf("连接失败：%s\n", mysql_error(conn));
        mysql_close(conn);
        return 1;
    }
    printf("MySQL连接成功！\n");

    // 3. 执行SQL指令（查询student表）
    const char *sql = "select * from student;";
    if (mysql_query(conn, sql) != 0) {
        printf("查询失败：%s\n", mysql_error(conn));
        mysql_close(conn);
        return 1;
    }

    // 4. 处理查询结果
    MYSQL_RES *res = mysql_store_result(conn); // 存储查询结果
    if (res == NULL) {
        printf("获取结果失败：%s\n", mysql_error(conn));
        mysql_close(conn);
        return 1;
    }

    // 获取字段数
    int field_num = mysql_num_fields(res);
    // 遍历结果行
    MYSQL_ROW row;
    while ((row = mysql_fetch_row(res)) != NULL) {
        for (int i = 0; i < field_num; i++) {
            printf("%s\t", row[i] ? row[i] : "NULL");
        }
        printf("\n");
    }

    // 5. 释放资源
    mysql_free_result(res);
    mysql_close(conn);
    return 0;
}

（3）编译运行

bash 复制代码

gcc mysql_c_demo.c -o mysql_demo -lmysqlclient
./mysql_demo

二、Redis 核心知识点（非关系型数据库）

1. 基础概念与架构

（1）核心定义

Redis 是基于内存的非关系型数据库（NoSQL），支持持久化（内存数据存盘），适用于缓存、消息队列、排行榜等场景。
架构：C/S 结构，默认端口 6379，单线程模型（避免线程切换开销）。
默认数据库：16 个（下标 0-15），可通过select 下标切换。

（2）常用系统指令（Linux）

指令	功能说明
`redis-server`	启动 Redis 服务器
`redis-cli`	启动 Redis 客户端（本地连接）
`redis-cli -h 远程IP -p 6379`	远程连接 Redis 服务器
`ctrl+L`	客户端清屏

（3）基础客户端指令

指令	功能说明
`select 1`	切换到下标为 1 的数据库
`keys *`	查看当前数据库所有 key
`dbsize`	查看当前数据库 key 的数量
`exists key`	判断 key 是否存在（返回 1 存在，0 不存在）
`del key`	删除指定 key
`expire key 10`	设置 key 的过期时间（10 秒后失效）
`ttl key`	查看 key 剩余存活时间（-1 永久有效，-2 已过期）
`flushdb`	清空当前数据库所有 key
`flushall`	清空所有数据库所有 key（慎用！）
`type key`	查看 key 对应的值类型

2. 五大基本数据类型及操作总览表

数据类型	核心定义	典型用途	底层结构（Redis 3.0+）	核心特性
字符串（String）	存储单个值（文本 / 数字 / 二进制），键值对一对一	缓存简单数据、计数器、分布式锁、存储验证码 / 令牌	简单动态字符串（SDS）	可增减数值、支持追加、二进制安全
列表（List）	存储有序、可重复的元素集合，双向操作	消息队列（FIFO）、栈（LIFO）、最新消息列表、分页查询	双向链表（quicklist）	有序可重复、两端插入 / 删除高效、中间操作低效
集合（Set）	存储无序、不可重复的元素集合	去重、好友共同关注（交集）、抽奖、标签管理	哈希表（hashtable）	无序唯一、支持集合运算（交 / 并 / 差）
有序集合（ZSet）	存储无序、不可重复元素，每个元素绑定分数（score），按分数排序	排行榜（游戏 / 销量）、延时队列、带权重的任务调度、薪资等级排序	哈希表（hashtable）+ 跳表（skiplist）	唯一有序、按分数排序、集合运算支持
哈希（Hash）	存储键值对（field-value）的集合，类比 "对象"	存储用户信息 / 商品详情、缓存结构化数据、字段级更新	哈希表（hashtable）	结构化存储、字段级操作、节省键空间

分类型详细指令表（核心常用指令，按需查阅）

1. 字符串（String）

指令分类	核心指令	功能说明
基础增删改查	`set key value`	设置键值对（覆盖已存在的 key）
	`setnx key value`	仅当 key 不存在时设置（分布式锁核心）
	`get key`	获取 key 对应的值（不存在返回 nil）
	`del key`	删除指定 key
数值操作	`incr key`	对整数值 + 1（key 不存在则先设为 0 再加 1）
	`decr key`	对整数值 - 1
	`incrby key n`	对整数值 + n（n 为整数）
	`incrbyfloat key n`	对值 + n（n 为浮点数）
字符串操作	`append key value`	向 key 的值末尾追加字符串（不存在则等价于 set）
	`strlen key`	获取 key 的值的字符长度
	`getrange key start end`	获取子字符串（start/end 为下标，-1 表示最后一个字符）
批量操作	`mset key1 val1 key2 val2`	批量设置多个键值对
	`mget key1 key2`	批量获取多个 key 的值
过期原子操作	`setex key seconds value`	设置键值对，并指定过期时间（秒，原子操作，等价于 set+expire）

2. 列表（List）

指令分类	核心指令	功能说明
两端插入	`lpush key val1 val2`	从列表左侧插入一个 / 多个元素（返回插入后列表长度）
	`rpush key val1 val2`	从列表右侧插入一个 / 多个元素
两端删除	`lpop key`	从列表左侧删除并返回一个元素（列表为空返回 nil）
	`rpop key`	从列表右侧删除并返回一个元素
查看元素	`lrange key start end`	查看列表中 start 到 end 的元素（0=- 第一个，-1 = 最后一个，查全表用`lrange key 0 -1`）
	`lindex key index`	获取列表指定下标的元素（下标越界返回 nil）
长度 / 裁剪	`llen key`	获取列表的元素个数
	`ltrim key start end`	裁剪列表，仅保留下标 start 到 end 的元素（原子操作）
阻塞操作	`blpop key timeout`	阻塞式左侧弹出（列表为空则阻塞 timeout 秒，超时返回 nil）
	`brpop key timeout`	阻塞式右侧弹出（消息队列核心指令）

3. 集合（Set）

指令分类	核心指令	功能说明
基础增删查	`sadd key val1 val2`	向集合添加一个 / 多个元素（自动去重，返回新增元素个数）
	`srem key val1 val2`	从集合删除一个 / 多个元素（返回成功删除个数）
	`smembers key`	查看集合中所有元素（无序返回）
	`sismember key val`	判断 val 是否在集合中（返回 1 存在，0 不存在）
集合属性	`scard key`	获取集合的元素个数
	`spop key [n]`	随机删除并返回 1 个 /n 个元素（抽奖核心指令）
集合运算	`sinter key1 key2`	计算 key1 和 key2 的交集（共同拥有的元素）
	`sunion key1 key2`	计算 key1 和 key2 的并集（所有不重复元素）
	`sdiff key1 key2`	计算 key1 相对于 key2 的差集（仅 key1 有，key2 无的元素）
元素移动	`smove key1 key2 val`	将 key1 中的 val 移动到 key2（原子操作，返回 1 成功）

4. 有序集合（ZSet）

指令分类	核心指令	功能说明
基础增删查	`zadd key score1 val1 score2 val2`	向有序集合添加元素（指定分数，已存在则更新分数，返回新增元素个数）
	`zrem key val1 val2`	从有序集合删除一个 / 多个元素（返回成功删除个数）
	`zscore key val`	获取 val 对应的分数（不存在返回 nil）
排序查询	`zrange key start end [withscores]`	按分数升序查询元素（withscores 可选，返回元素 + 分数）
	`zrevrange key start end [withscores]`	按分数降序查询元素（排行榜核心指令）
排名 / 计数	`zrank key val`	获取 val 的升序排名（从 0 开始，不存在返回 nil）
	`zrevrank key val`	获取 val 的降序排名（排行榜核心指令）
	`zcount key min max`	统计分数在 min 和 max 之间的元素个数
分数操作	`zincrby key increment val`	给 val 的分数增加 increment（可负数，返回更新后分数）
范围删除	`zremrangebyscore key min max`	按分数范围删除元素（返回成功删除个数）

5. 哈希（Hash）

指令分类	核心指令	功能说明
基础增删改查	`hset key field val`	给哈希表设置字段 - 值对（返回新增字段个数，已存在则更新值）
	`hsetnx key field val`	仅当 field 不存在时设置（返回 1 成功，0 失败）
	`hget key field`	获取哈希表中 field 对应的值（不存在返回 nil）
	`hdel key field1 field2`	从哈希表删除一个 / 多个字段（返回成功删除个数）
批量操作	`hmset key field1 val1 field2 val2`	批量给哈希表设置字段 - 值对（返回 OK 成功）
	`hmget key field1 field2`	批量获取哈希表中多个字段的值（返回值列表，不存在的字段对应 nil）
查看哈希属性	`hgetall key`	获取哈希表中所有字段和值（按 "字段 - 值" 交替返回）
	`hkeys key`	获取哈希表中所有字段名
	`hvals key`	获取哈希表中所有字段值
	`hlen key`	获取哈希表的字段个数
数值操作	`hincrby key field n`	给哈希表中 field 的整数值 + n（n 为整数，不存在则先设为 0 再加 n）

3. 高级功能

（1）GEO（地理位置）

核心用途：存储地理位置信息（经纬度），支持计算距离、查找附近的地点（附近的人、周边商户）。| 指令 | 功能说明 ||-----------------------------------------------------------------------|--------------------------------------------------------------------------|| geoadd shop:location 116.403963 39.915112 shop1 116.414501 39.914667 shop2 | 存储 shop1、shop2 的经纬度 || geopos shop:location shop1 | 获取 shop1 的经纬度 || geodist shop:location shop1 shop2 km | 计算 shop1 和 shop2 的距离（单位 km） || georadius shop:location 116.408 39.914 2 km withdist | 以指定经纬度为中心，查找 2km 内的店铺（返回距离） |

（2）事务

Redis 事务是批量执行命令的机制，基于 "事务队列" 实现，不支持回滚（语法错误则全不执行，运行错误则部分执行）。| 指令 | 功能说明 ||-------------------------------|--------------------------------------------------------------------------|| multi | 开启事务（后续命令入队，不立即执行） || set num 100 | 命令入队（返回 QUEUED） || decr num | 命令入队（返回 QUEUED） || exec | 提交事务（执行队列中所有命令） || discard | 取消事务（清空队列） || watch num | 监控 num 键（乐观锁，若其他客户端修改 num，事务取消） |

（3）持久化（RDB vs AOF）

持久化方式	核心原理	优点	缺点
RDB	定期生成内存数据快照（二进制文件），默认开启	效率高，恢复速度快	数据完整性差，可能丢失快照后的部分数据
AOF	记录所有写命令（类似日志），恢复时重新执行所有命令，需手动开启	数据完整性高，支持实时持久化	日志文件大，恢复速度慢

4. 缓存常见问题

（1）缓存穿透

定义：请求的数据在缓存和数据库中均不存在，导致请求直接穿透到数据库，引发数据库压力骤增。
解决方案：缓存空值（不存在的 key 缓存为 null，设置短期过期）、过滤无效请求（校验参数合法性）。

（2）缓存雪崩

定义：大量缓存 key 集中过期，或缓存服务宕机，导致所有请求穿透到数据库。
解决方案：key 过期时间加随机值（避免集中过期）、部署缓存集群（提高可用性）、数据库限流降级。

三、MySQL 与 Redis 核心区别

对比维度	MySQL（关系型数据库）	Redis（非关系型数据库）
数据结构	结构化（表、行、列），支持 SQL 查询	非结构化（字符串、列表、集合等），支持特定指令操作
存储介质	磁盘（内存缓存查询结果）	内存（支持持久化到磁盘）
核心用途	存储结构化数据（如用户信息、订单数据），支持复杂查询（多表关联、事务）	缓存、消息队列、排行榜、地理位置查询，追求高并发、低延迟
并发性能	中等（支持多线程，但磁盘 IO 慢）	高（单线程 + 内存操作，无 IO 瓶颈）
事务支持	支持 ACID 特性，隔离级别可配置	支持批量命令执行，不支持回滚

四、补充：

不需要死记硬背这些指令这些操作指令多敲就记得住，工作的时候需要什么操作直接去查再去用就行了，不需要刻意去记，但是基本的定义如事务是什么?隔离级别有哪些就需要去牢牢的记住。