MySQL 学习笔记（第一期）：数据库基础与 MySQL 初探

MySQL 学习笔记（第一期）：数据库基础与 MySQL 初探

本系列笔记涵盖数据库基础理论、MySQL 安装与使用、SQL 语言、备份恢复、高可用架构及项目实战。第一期聚焦数据库核心概念、关系型数据库理论及 MySQL 入门使用，为后续学习打下坚实基础。

---

一、数据的分类

在数据获取和使用过程中，根据结构类型可分为三类：

类型	特点	示例
结构化数据	用二维表逻辑表达，固定格式和有限长度，先有结构后有数据	关系型数据库中的表
半结构化数据	不符合关系型数据模型，但包含标签或标记分隔语义，先有数据后有结构	JSON、XML、HTML
非结构化数据	没有固定结构，无法用二维表表示，整体存储	音视频、二进制文件、位置信息

结构化数据范例（二维表）

name	age
唐三	123
叶凡	456

半结构化数据范例（JSON）

json

[
  {"id": 1, "name": "唐三", "age": 123},
  {"id": 2, "name": "叶凡", "age": 456}
]

---

二、数据管理发展历史

阶段	时间	特点
人工管理	1950年代中期以前	科学计算，磁带/纸带存储，无管理软件，批处理
文件系统管理	1950年代后期~1960年代中期	磁盘出现，文件系统管理，长期保存，批处理+联机处理
数据库系统阶段	1960年代后期至今	大容量磁盘，DBMS管理，复杂数据模型，高独立性，低冗余

文件系统优缺点

• 优点：格式多样，数据长期保存，一定独立性
• 缺点：应用程序对接不便，无并发控制，无安全控制，数据冗余不可避免

---

三、数据库管理系统（DBMS）

3.1 核心概念

术语	说明
数据库（Database）	长期存储在计算机内的、有组织的、可共享的大量数据集合
DBMS	操纵和管理数据库的大型软件，如 MySQL、Oracle
DBA	数据库管理员，负责设计、测试、部署、维护数据库
应用程序	通过 DBMS 访问数据库的软件程序

3.2 DBMS 特点与基本功能

特点

• 复杂数据模型，数据冗余小，易扩充
• 数据和程序独立（物理独立 + 逻辑独立）
• 统一查询接口
• 并发控制、备份恢复、完整性/安全性保障

基本功能

1. 数据定义（DDL）
2. 数据操作（DML）
3. 数据组织、存储与管理
4. 数据库运行管理（并发、事务、恢复）
5. 数据库维护（载入、转换、转储、重组）
6. 数据库保护（恢复、并发、完整性、安全性）
7. 通信（与操作系统、网络软件交互）

3.3 数据库发展分类

• 层次数据库：树状模型，一对多关系（代表：IBM IMS）
• 网状数据库：网络结构，多对多关系
• 关系型数据库（RDBMS）：二维表模型，代表：MySQL、Oracle、PostgreSQL、SQL Server

3.4 RDBMS 核心术语

术语	含义
数据库	表的集合
表	数据的矩阵，行列结构
列（column）	相同类型数据的集合
行（row）	一条记录（元组）
冗余	存储两倍数据，提高安全性但降低性能
主键（Primary Key）	唯一标识一行，一个表只能有一个
外键（Foreign Key）	关联两个表
复合键	多列组合作为索引键
索引	加速查询，类似书的目录
参照完整性	不允许引用不存在的实体

MySQL 表结构示例

ID	Name	Price	Qty
1	白菜	2.00	200
2	土豆	2.60	300
3	青菜	6.00	150

---

四、关系型数据库理论

4.1 E-R 模型（实体关系模型）

• 实体（Entity） ：客观存在的事物，用矩形表示
• 属性（Attribute） ：实体的特性，用椭圆形表示
• 联系（Relationship） ：实体之间的关联规则，用菱形表示

4.2 联系类型

联系类型	说明	示例
一对一 (1:1)	A 对应一个 B，B 对应一个 A	人 ↔ 身份证
一对多 (1:n)	A 对应多个 B，B 只对应一个 A	班级 → 学生
多对多 (m:n)	A 对应多个 B，B 对应多个 A	学生 ↔ 课程

表结构示例

sql

-- 学生表（一对一关系的示例）
CREATE TABLE student (
    stu_id INT PRIMARY KEY,
    name VARCHAR(20)
);
-- 数据：(1, '唐三'), (2, '叶凡')

-- 老师表（用于一对多）
CREATE TABLE teacher (
    teacher_id INT PRIMARY KEY,
    name VARCHAR(20)
);
-- 数据：(1, 'gao'), (2, 'ma')

-- 课程表（一对多：一个老师多门课）
CREATE TABLE class (
    class_id INT PRIMARY KEY,
    name VARCHAR(20),
    teacher_id INT
);
-- 数据：(1, 'linux',1), (2, 'golang',1), (3, 'python',2), (4, 'java',2)

-- 学生与课程多对多关系表（中间表）
CREATE TABLE student_class (
    class_id INT,
    stu_id INT
);
-- 数据：(1,1), (1,2), (2,1), (3,2)

4.3 数据操作（CRUD）

操作	描述	SQL 关键字
增加	插入数据	INSERT
读取	查询数据	SELECT
更新	修改数据	UPDATE
删除	删除数据	DELETE

4.4 数据库规范化（范式）

设计关系数据库时，遵循范式可减少冗余、增进一致性。一般满足第三范式（3NF）即可。

第一范式（1NF）：原子性

• 要求：每个字段不可再分（不能是列表、集合或复合结构）
• 反例 ：联系方式字段存 13800138000, zhang@example.com
• 正例：拆分为手机号、邮箱两列

第二范式（2NF）：消除部分依赖

• 前提：满足 1NF
• 要求：非主键字段必须完全依赖于整个主键（针对复合主键）
• 反例 ：订单明细表主键 (订单ID, 商品ID)，但"商品名称"只依赖"商品ID"
• 解决方法：拆表（商品表 + 订单明细表）

第三范式（3NF）：消除传递依赖

• 前提：满足 2NF
• 要求：非主键字段之间不能有依赖关系（如 A→B→C，则 C 传递依赖 A）
• 反例：学生表（学生ID → 学院ID → 学院地址）
• 解决方法：拆表（学生表 + 学院表）

范式总结

范式	核心目标	关键规则
1NF	原子性	字段不可再分
2NF	消除部分依赖	非主属性完全依赖整个主键
3NF	消除传递依赖	非主属性之间不能相互依赖

实际开发中，一般满足 3NF 即可，不必追求更高范式。

4.5 SQL 结构化查询语言

SQL（Structured Query Language）用于存取、查询、更新和管理关系数据库。MySQL 采用 C/S 模式，使用专有协议通信。客户端发送 SQL 语句，服务端返回结果。

---

五、MySQL 安装与基本使用

5.1 MySQL 简介与历史

• 创始人：Michael "Monty" Widenius（女儿名 My，所以叫 MySQL）
• 1995 年发布第一个内部版本，1996 年对外发布 3.11.1
• 2000 年改为 GPL 许可，2001 年集成 InnoDB
• 2008 年被 Sun 收购，2009 年 Oracle 收购 Sun
• 主流分支：官方 MySQL、Percona Server、MariaDB

5.2 MySQL 特性

• 开源，免费
• 标准 SQL 语言
• 跨平台，支持多种语言
• 插件式存储引擎
• 单进程多线程
• 大量测试组件和扩展

5.3 MySQL 多实例

定义：在一台服务器上运行多个 MySQL 服务端进程，每个进程监听不同端口（如 3306、3307、3308），拥有独立配置和数据。

优点

• 节约硬件资源
• 便于对比测试不同版本
• 便于集中管理（安全、备份、启停）

缺点

• 资源抢占
• 单点风险（服务器宕机影响所有实例）

5.4 MySQL 组成和常用工具

服务端主要程序

程序	功能
mysqld_safe	安全启动脚本
mysqld	核心服务程序
mysqld_multi	多实例管理工具

客户端主要程序

程序	功能
mysql	交互式 CLI 客户端
mysqldump	备份工具
mysqladmin	管理工具
mysqlimport	数据导入工具

MyISAM 工具

程序	功能
myisamchk	检测 MyISAM 表
myisampack	打包 MyISAM 表（只读）

配置文件

主要配置文件：/etc/my.cnf，以及 /etc/my.cnf.d/ 目录下的文件。

配置文件读取顺序（从 mysql --help 查看）：

text

/etc/my.cnf -> /etc/mysql/my.cnf -> ~/.my.cnf

5.5 MySQL 客户端使用

常用选项

bash

mysql [OPTIONS] [database]

# 常用选项：
-u, --user=name       # 用户名
-p, --password[=name] # 密码
-h, --host=host       # 服务端主机
-P, --port=port       # 端口（默认 3306）
-S, --socket=name     # socket 文件
-D, --database=db     # 指定数据库
-e, --execute=sql     # 非交互式执行 SQL 后退出
-H, --html            # HTML 格式输出
-X, --xml             # XML 格式输出
-t, --table           # 表格格式（默认）
-E, --vertical        # 垂直显示
-v, --verbose         # 显示详细信息
--prompt=name         # 修改命令提示符

使用范例

bash

# 免密登录（注意安全）
mysql -uroot -pHuawei@123

# 显示版本
mysql -v

# 指定用户名、主机、端口
mysql -uroot -h127.0.0.1 -P3306

# 使用主机名
mysql --user=root --host=localhost --port=3306

# 默认使用 root 空密码登录（仅限测试）
mysql

# 打印参数列表（不连接）
mysql --print-defaults -uroot -hlocalhost --connect-timeout=2

# 以 HTML 格式输出查询结果
mysql -H -e "SELECT VERSION();"

# 非交互式执行 SQL 文件
mysql -e "source /root/test.sql"
# 或使用重定向
mysql < test.sql

# 垂直显示结果
mysql -e "SHOW DATABASES;" -E

# 修改命令提示符
mysql --prompt="[\\d]> "

# 指定数据库
mysql information_schema

客户端常用命令（在 mysql> 提示符下）

命令	简写	功能
help	?	显示帮助
clear	\c	清除当前输入
connect	\r	重新连接
delimiter	\d	设置语句分隔符
edit	\e	使用编辑器编辑命令
ego	\G	垂直显示结果
exit / quit	\q	退出
go	\g	发送命令到服务端
source	\.	执行 SQL 脚本文件
status	\s	获取服务端状态信息
system	\!	执行系统 shell 命令
use	\u	切换数据库
tee	\T	将输出追加到文件
notee	\t	停止输出到文件

使用范例

sql

-- 显示当前数据库
mysql> \s

-- 切换数据库
mysql> use mysql;

-- 调用系统命令
mysql> \! hostname
mysql> \! clear

-- 修改提示符
mysql> prompt [\\h-\\D]>

-- 执行 SQL 脚本
mysql> source /path/to/script.sql
mysql> \. /path/to/script.sql

-- 开启/关闭输出到文件
mysql> \T /tmp/output.txt
mysql> \t

-- 设置分隔符为 $（默认 ;）
mysql> delimiter $
mysql> SELECT * FROM student$
mysql> delimiter ;

mysqladmin 工具（管理工具）

常用命令：

bash

# 显示版本
mysqladmin -V
mysqladmin version

# 查看状态
mysqladmin status

# 设置连接超时 + 静默模式
mysqladmin -h1.2.3.4 --connect-timeout=2 -s ping

# 持续执行（每秒 ping 一次，共 3 次）
mysqladmin -i 1 -c 3 ping

# 关闭服务（不能启动）
mysqladmin shutdown

# 创建数据库
mysqladmin create db1

# 删除数据库（需确认）
mysqladmin drop db1
# 强制删除（无需确认）
mysqladmin -f drop db2

# 修改密码（旧密码为空时直接设置）
mysqladmin password "123456"
# 旧密码存在时
mysqladmin -uroot -p123456 password "abcde"

mycli 工具（增强型 MySQL 客户端）

bash

# 安装（依赖 Python）
yum install -y python39
pip3 install mycli==1.2.0

# 使用
mycli -uroot -pabcde

---

六、本期知识点一览表

知识模块	核心要点
数据分类	结构化（二维表）、半结构化（JSON/XML）、非结构化（音视频等）
数据管理发展	人工管理 → 文件系统 → 数据库系统
DBMS	定义、功能（DDL/DML/运行管理/保护/维护）、特点（独立性、低冗余）
关系型数据库	二维表模型，主键、外键、索引、参照完整性
E-R 模型	实体（矩形）、属性（椭圆）、联系（菱形），三种联系类型（1:1,1:n,m:n）
范式	1NF（原子性）、2NF（消除部分依赖）、3NF（消除传递依赖）
SQL	结构化查询语言，用于操作关系数据库
MySQL 历史与特性	开源、跨平台、插件式引擎、单进程多线程
MySQL 多实例	单机多进程，节省资源但有单点风险
核心工具	mysqld, mysql, mysqladmin, mysqldump, mycli
客户端选项	-u, -p, -h, -P, -e, -H, -E 等
客户端命令	\s, \u, !, \T, . , \G, 等
mysqladmin	管理操作：创建/删除数据库、修改密码、状态监控、关闭服务

---

下一期预告：SQL 语言之库/表操作与数据类型（DDL、数据类型详解、表约束、字符集与排序规则）