一、数据库的基础简介

1、什么是数据库

什么是数据？

数据是描述事物的符号记录，可以是数字、文字、图形、图像、声音、语言等，数据有多种形式，它 们都可以经过数字化（以1和0）后存入计算机。

什么是数据库？

数据库是存储数据的仓库，是长期存放在计算机内、有组织、可共享的大量数据的集合。数据库中的数据按照一定数据模型组织、描述和存储，具有较小的冗余度，较高的独立性和易扩展性，并为各种用户共享 。

特点总结为如下几点：

1）数据结构化

2） 数据的共享性高，冗余度低，易扩充

3） 数据独立性高

4）数据由 DBMS 统一管理和控制（安全性、完整性、并发控制、故障恢复）

解释：DBMS 数据库管理系统（能够操作和管理数据库的大型软件）

2、数据库与文件系统的区别？

文件系统：文件系统是操作系统用于明确存储设备（常见的是磁盘）或分区上的文件的方法和数据结 构；即在存储设备上组织文件的方法。操作系统中负责管理和存储文件信息的软件机构称为文件管理 系统，简称文件系统。

数据库系统：数据库管理系统(Database Management System)是一种操纵和管理数据库的大型软件， 用于建立、使用和维护数据库，简称 DBMS。它对数据库进行统一的管理和控制，以保证数据库的安全 性和完整性。

对比区别：

1. 管理对象不同：文件系统的管理对象是文件，并非直接对数据进行管理，不同的数据结构需要使用不同的文件类型进行保存（举例：txt 文件和 doc 文件不能通过修改文件名完成转换）；而数据库 直接对数据进行存储和管理 。

2. 存储方式不同：文件系统使用不同的文件将数据分类（.doc/.mp4/.jpg）保存在外部存储上；数 据库系统使用标准统一的数据类型进行数据保存（字母、数字、符号、时间）。

3. 调用数据的方式不同：文件系统使用不同的软件打开不同类型的文件；数据库系统由 DBMS 统一调 用和管理。

    

数据库系统的分层：

表示层：数据库-数据表-记录（字段）

逻辑层：数据库的存储引擎

物理层：数据库文件（*.sql）

 

文件系统：

表示层：文件名（文件类型.txt/.jpg ...）

逻辑层：文件系统类型（EXT4/EXT3/NFTS/XFS）

物理层：分区块（数据块data block）-->磁盘扇区

从数据库系统的物理层和文件系统的表示层可以看出，数据库系统的物理层（数据库文件（*.sql））就是文件系统的表示层信息（文件名），可以认为数据库系统是运行在文件系统之上的。

数据库系统的数据调用

数据库系统调用数据，是直接通过DBMS（数据库管理系统）调用。

 

文件系统的数据调用

 

文件系统调用数据,先需要调用可以打开该文件的程序，通过程序再去调用具体的数据信息。

 

优缺点总结：

1）由于 DBMS 的存在，用户不再需要了解数据存储和其他实现的细节，直接通过 DBMS 就能获取数据， 为数据的使用带来极大便利。

2）具有以数据为单位的共享性，具有数据的并发访问能力。DBMS 保证了在并发访问时数据的一致性。

3）低延时访问，典型例子就是线下支付系统的应用，支付规模巨大的时候，数据库系统的表现远远 优于文件系统。

4）能够较为频繁的对数据进行修改，在需要频繁修改数据的场景下，数据库系统可以依赖 DBMS 来 对数据进行操作且对性能的消耗相比文件系统比较小。

5）对事务的支持。DBMS 支持事务，即一系列对数据的操作集合要么都完成，要么都不完成。在 DBMS 上对数据的各种操作都是原子级的。

3、常见数据库类型

1）关系型数据库 关系数据库是建立在关系模型基础上的数据库，借助于集合代数等数学概念和方法来处理数据库 中的数据。现实世界中的各种实体以及实体之间的各种联系均用关系模型来表示。简单说，关系型数据库是由多张能互相联接的二维行列表格组成的数据库。 关系模型就是指二维表格模型，因而一个关系型数据库就是由二维表及其之间的联系组成的一个 数据组织。当前主流的关系型数据库有 Oracle、DB2、Microsoft SQL Server、Microsoft Access、MySQL、 浪潮 K-DB 等。 实体关系模型简称 E-R 模型，是一套数据库的设计工具，他运用真实世界中事物与关系的观念， 来解释数据库中的抽象的数据架构。实体关系模型利用图形的方式（实体-关系图）来表示数据库的概 念设计，有助于设计过程中的构思及沟通讨论。

2）非关系型数据库 非关系型数据库：又被称为 NoSQL（Not Only SQL )，意为不仅仅是 SQL，是一种轻量、开源、 不兼容 SQL 功能的数据库，对 NoSQL 最普遍的定义是“非关联型的”，强调 Key-Value 存储和文档数据库的优点，而不是单纯地反对 RDBMS（关系型数据库管理系统）

4、关系型数据库（MySQL）的特征及组成结构介绍

层次模型

网状模型

关系模型(Relation)

      关系模型以二维表结构来表示实体与实体之间的联系，关系模型的数据结构是一个“二维表框 架”组成的集合。每个二维表又可称为关系。在关系模型中，操作的对象和结果都是二维表。 关系模型是目前最流行的数据库模型。支持关系模型的数据库管理系统称为关系数据库管理系 统，Access 就是一种关系数据库管理系统。图所示为一个简单的关系模型，其中图(a)所示为关系模 式，图(b)所示为这两个关系模型的关系，关系名称分别为教师关系和课程关系，每个关系均含 3 个 元组，其主码均为“教师编号”。

在关系模型中基本数据结构就是二维表，不用像层次或网状那样的链接指针。记录之间的联系是 通过不同关系中同名属性来体现的。例如，要查找“刘晋”老师所上的课程，可以先在教师关系中根 据姓名找到教师编号“1984030”，然后在课程关系中找到“1984030”任课教师编号对应的课程名即 可。通过上述查询过程，同名属性教师编号起到了连接两个关系的纽带作用。由此可见，关系模型中 的各个关系模式不应当是孤立的，也不是随意拼凑的一堆二维表，它必须满足相应的要求。

关系式数据库的组成结构和名词解释 数据以表格的形式出现，每行为单独的一条记录，每列为一个单独的字段，许多的记录和字段组 成一张表单（table），若干的表单组成库（database）

● 记录（一条数据）

在数据库当中，表当中的行称之为记录

● 字段（id name ....）

在数据库当中，表当中的列称之为字段

● MySQL 数据类型

数据类型用于指定特定字段所包含数据的规则，它决定了数据保存在字段里的方式，包括分配给 字段的宽度，以及值是否可以是字母、数字、日期和时间等。任何数据或数据的组合都有对应的数据 类型，用于存储字母、数字、日期和时间、图像、二进制数据等。数据类型是数据本身的特征，其特 性被设置到表里的字段。 MySQL 常见基础数据类型： * 字符串类型（CHAR（0-255 固定长度）,VARCHAR（0-255 可变长度）） * 数值类型（INT（整数型）、FLOAT（浮点型）） * 日期和时间类型（DATE（年月日）、TIME（时分秒））

● MySQL 约束类型

约束是一种限制，它通过对表的行或列的数据做出限制，来确保表的数据的完整性、唯一性。

1、主键约束 primary key：主键约束相当于唯一约束+非空约束的组合，主键约束列不允许重复，也 不允许出现空值。每个表最多只允许一个主键，建立主键约束可以在列级别创建，也可以在表级别创 建。当创建主键的约束时，系统默认会在所在的列和列组合上建立对应的唯一索引。

2、外键约束 foreign key：外键约束是保证一个或两个表之间的参照完整性，外键是构建于一个表的 两个字段或是两个表的两个字段之间的参照关系。

3、唯一约束 unique：唯一约束是指定 table 的列或列组合不能重复，保证数据的唯一性。唯一约束不 允许出现重复的值，但是可以为多个 null。同一个表可以有多个唯一约束，多个列组合的约束。在创 建唯一约束时，如果不给唯一约束名称，就默认和列名相同。唯一约束不仅可以在一个表内创建，而 且可以同时多表创建组合唯一约束。

4、非空约束 not null 与默认值 default：非空约束用于确保当前列的值不为空值，非空约束只能出现 在表对象的列上。Null 类型特征：所有的类型的值都可以是 null，包括 int、float 等数据类型

● MySQL 索引

索引是一个单独的、物理的数据库结构，它是某个表中一字段或若干字段值的集合。表的存储由 两部分组成，一部分用来存放数据，另一部分存放索引页面。通常，索引页面相对于数据页面来说小 得多。数据检索花费的大部分开销是磁盘读写，没有索引就需要从磁盘上读表的每一个数据页，如果 有索引，则只需查找索引页面就可以了。所以建立合理的索引，就能加速数据的检索过程。

● MySQL 锁

数据库是一个多用户使用的共享资源。当多个用户并发地存取数据时，在数据库中就会产生多个 事务同时存取同一数据的情况。若对并发操作不加控制就可能会读取和存储不正确的数据，破坏数据库的一致性。 加锁是实现数据库并发控制的一个非常重要的技术。当事务在对某个数据对象进行操作前，先向 系统发出请求，对其加锁。加锁后事务就对该数据对象有了一定的控制，在该事务释放锁之前，其他 的事务不能对此数据对象进行更新操作。

● MySQL 的存储引擎

存储引擎就是存储数据，建立索引，更新查询数据等等技术的实现方式。存储引擎是基于表的， 而不是基于库的。所以存储引擎也可被称为表类型。Oracle，SqlServer 等数据库只有一种存储引擎。 MySQL 提供了插件式的存储引擎架构。所以 MySQL 存在多种存储引擎，可以根据需要使用相应引擎， 或者编写存储引擎。 MYISAM：默认引擎、插入和查询速度较快，支持全文索引，不支持事务、行级锁和外键约束等功能 INNODB：支持事务、行级锁和外键约束等功能 MEMORY：工作在内存中，通过散列字段保存数据，速度快、不能永久保存数据 ……

● 事务（Transaction）

是并发控制的基本单位。 可以把一系列要执行的操作称为事务，而事务管理就是管理这些操作要么完全执行，要么完全不 执行 经典案例：银行转账工作，从一个账号扣款并使另一个账号增款，这两个操作要么都执行，要么 都不执行。所以，应该把它们看成一个事务。事务是数据库维护数据一致性的单位，在每个事务结束 时，都能保持数据一致性。

注意：mysql 中并不是所有的数据引擎都支持事务管理的，只有 innodb 支持事务管理。

 

5、Mysql介绍

MySQL是一个关系型数据库管理系统，由瑞典 MySQL AB 公司开发，目前属于 Oracle 旗下公司。MySQL 最流行的关系型数据库管理系统，在 WEB 应用方面 MySQL 是最好的 RDBMS (Relational Database Management System，关系数据库管理系统) 应用软件之一。

MySQL 是一种关系数据库管理系统，关系数据库将数据保存在不同的表中，而不是将所有数据放在一 个大仓库内，这样就增加了速度并提高了灵活性。MySQL 所使用的 SQL 语言是用于访问数据库的最常 用标准化语言。 关系数据库管理系统(Relational Database Management System，RDBMS)，是将数据组织为相关的 行和列的系统，而管理关系数据库的计算机软件就是关系数据库管理系统 。

MySQL数据库主要用于存储各类信息数据，例如：员工姓名、身份证ID、商城订单及金额、销售业绩及报告，学生考试成绩、网站帖子、论坛用户信息、系统报表等等。

MySQL 软件采用了双授权政策，它分为社区版和商业版，由于其体积小、速度快、总体拥有成本低，尤其是开放源码这一特点，一般中小型网站的开发都选择 MySQL 作为网站数据库。由于其社区版的性能卓越，搭配 PHP 和 Apache 可组成良好的开发环境。

关系数据库管理系统(Relational Database Management System，RDBMS)，是将数据组织为相关的行和列的系统，而管理关系数据库的计算机软件就是关系数据库管理系统，常用的关系型数据库软件有MYSQL、Mariadb、Oracle、SQL Server、PostgreSQL、DB2等。）

RDBMS数据库的特点如下：

1、 数据以表格的形式出现；

2、 每行记录数据的真实内容；

3、 每列记录数据真实内容的数据域；

4、 无数的行和列组成一张表；

5、 若干的表组成一个数据库；

目前主流架构LNMP(Linux+Apache+MySQL+PHP)，MySQL更是得到各位IT运维、DBA的青睐，虽然MySQL数据库已被Orcacle公司收购，不过好消息是原来MySQL创始人已独立出来自己重新开发了MariaDB数据库，开源免费，目前越来越多的人开始尝试使用。MariaDB数据库兼容MySQL数据库所有的功能和相关参数。

MySQL数据库运行在服务器前，需要选择启动的引擎，好比一辆轿车，性能好的发动机会提升轿车的性能，从而启动、运行更加的高效。同样MYSQL也有类似发动机引擎，这里称之为MYSQL引擎。

MYSQL引擎包括：ISAM、MyISAM、InnoDB 、MEMORY、CSV、BLACKHOLE、ARCHIVE、PERFORMANCE_SCHEMA、Berkeley、Merge、Federated、Cluster/NDB等，其中MyISAM、InnoDB使用最为广泛，如下为Myisam BDB Memory InnoDB Archive引擎功能的对比：

引擎特性	Myisam	BDB	Memory	InnoDB	Archive
批量插入的速度	高	高	高	中	非常高
集群索引	不支持	不支持	不支持	支持	不支持
数据缓存	不支持	不支持	支持	支持	不支持
索引缓存	支持	不支持	支持	支持	不支持
数据可压缩	支持	不支持	不支持	不支持	支持
硬盘空间使用	低	低	NULL	高	非常低
内存使用	低	低	中等	高	低
外键支持	不支持	不支持	不支持	支持	不支持
存储限制	没有	没有	有	64TB	没有
事务安全	不支持	支持	不支持	支持	不支持
锁机制	表锁	页锁	表锁	行锁	行锁
B树索引	支持	支持	支持	支持	不支持
哈希索引	不支持	不支持	支持	支持	不支持
全文索引	支持	不支持	不支持	不支持	不支持

 

性能总结：MyISAM MySQL 5.0 之前的默认数据库引擎，最为常用。拥有较高的插入，查询速度，但不支持事务；

InnoDB事务型数据库的首选引擎，支持ACID事务，ACID包括：原子性（Atomicity）、一致性（Consistency）、隔离性（Isolation）、持久性（Durability），一个支持事务（Transaction）的数据库，必需要具有这四种特性，否则在执行事务过程无法保证数据的正确性。

MYSQL5.5之后默认引擎为InnoDB，Innodb支持行级锁定, 支持事物、外键等功能。

BDB源自 Berkeley DB，事务型数据库的另一种选择，支持Commit 和Rollback 等其他事务特性；

Memory所有数据置于内存的存储引擎，拥有极高的插入，更新和查询效率。但是会占用和数据量成正比的内存空间。并且其内容会在 MySQL 重新启动时丢失；

Mysql常用的两大引擎有MyISAM和innoDB，那他们有什么明显的区别呢，什么场合使用什么引擎呢？

MyISAM类型的数据库表强调的是性能，其执行数度比InnoDB类型更快，但不提供事务支持，不支持外键，如果执行大量的SELECT(查询)操作，MyISAM是更好的选择，支持表锁。

InnoDB

提供事务支持事务、外部键、行级锁等高级数据库功能，执行大量的INSERT或UPDATE，出于性能方面的考虑，可以考虑使用InnoDB引擎。