数据库简介

一 数据库管理软件的由来

基于我们之前所学,数据要想永久保存,都是保存于文件中,毫无疑问,一个文件仅仅只能存在于某一台机器上。

如果我们暂且忽略直接基于文件来存取数据的效率问题,并且假设程序所有的组件都运行在一台机器上,那么用文件存取数据,并没有问题。

很不幸,这些假设都是你自己意淫出来的,上述假设存在以下几个问题。。。。。。

1、程序所有的组件就不可能运行在一台机器上

#因为这台机器一旦挂掉则意味着整个软件的崩溃,并且程序的执行效率依赖于承载它的硬件,而一台机器机器的性能总归是有限的,受限于目前的硬件水平,就一台机器的性能垂直进行扩展是有极限的。

#于是我们只能通过水平扩展来增强我们系统的整体性能,这就需要我们将程序的各个组件分布于多台机器去执行。

2、数据安全问题

#根据1的描述,我们将程序的各个组件分布到各台机器,但需知各组件仍然是一个整体,言外之意,所有组件的数据还是要共享的。但每台机器上的组件都只能操作本机的文件,这就导致了数据必然不一致。

#于是我们想到了将数据与应用程序分离:把文件存放于一台机器,然后将多台机器通过网络去访问这台机器上的文件(用socket实现),即共享这台机器上的文件,共享则意味着竞争,会发生数据不安全,需要加锁处理。。。。

3、并发 

根据2的描述,我们必须写一个socket服务端来管理这台机器(数据库服务器)上的文件,然后写一个socket客户端,完成如下功能:

#1.远程连接(支持并发)
#2.打开文件
#3.读写(加锁)
#4.关闭文件

总结:

#我们在编写任何程序之前,都需要事先写好基于网络操作一台主机上文件的程序(socket服务端与客户端程序),于是有人将此类程序写成一个专门的处理软件,这就是mysql等数据库管理软件的由来,但mysql解决的不仅仅是数据共享的问题,还有查询效率,安全性等一系列问题,总之,把程序员从数据管理中解脱出来,专注于自己的程序逻辑的编写。

二 数据库概述 

1 什么是数据(Data)

描述事物的符号记录称为数据,描述事物的符号既可以是数字,也可以是文字、图片,图像、声音、语言等,数据由多种表现形式,它们都可以经过数字化后存入计算机

在计算机中描述一个事物,就需要抽取这一事物的典型特征,组成一条记录,就相当于文件里的一行内容,如:

1 egon,male,18,1999,山东,计算机系,2017,oldboy

单纯的一条记录并没有任何意义,如果我们按逗号作为分隔,依次定义各个字段的意思,相当于定义表的标题

1 name,sex,age,birth,born_addr,major,entrance_time,school #字段
2 egon,male,18,1999,山东,计算机系,2017,oldboy #记录

这样我们就可以了解egon,性别为男,年龄18岁,出生于1999年,出生地为山东,2017年考入老男孩计算机系

2 什么是数据库(DataBase,简称DB)

数据库即存放数据的仓库,只不过这个仓库是在计算机存储设备上,而且数据是按一定的格式存放的

过去人们将数据存放在文件柜里,现在数据量庞大,已经不再适用

数据库是长期存放在计算机内、有组织、可共享的数据即可。

数据库中的数据按一定的数据模型组织、描述和储存,具有较小的冗余度、较高的数据独立性和易扩展性,并可为各种 用户共享

3 什么是数据库管理系统(DataBase Management System 简称DBMS)

在了解了Data与DB的概念后,如何科学地组织和存储数据,如何高效获取和维护数据成了关键

这就用到了一个系统软件---数据库管理系统

如MySQL、Oracle、SQLite、Access、MS SQL Server

mysql主要用于大型门户,例如搜狗、新浪等,它主要的优势就是开放源代码,因为开放源代码这个数据库是免费的,他现在是甲骨文公司的产品。 oracle主要用于银行、铁路、飞机场等。该数据库功能强大,软件费用高。也是甲骨文公司的产品。 sql server是微软公司的产品,主要应用于大中型企业,如联想、方正等。

4 数据库服务器、数据管理系统、数据库、表与记录的关系(重点理解!!!)

记录:1 刘海龙  324245234 22(多个字段的信息组成一条记录,即文件中的一行内容)

表:student,scholl,class_list(即文件)

数据库:oldboy_stu(即文件夹)

数据库管理系统:如mysql(是一个软件)

数据库服务器:一台计算机(对内存要求比较高)

总结:

    数据库服务器-:运行数据库管理软件

    数据库管理软件:管理-数据库

    数据库:即文件夹,用来组织文件/表

    表:即文件,用来存放多行内容/多条记录

5 数据库管理技术的发展历程(了解)

一 人工管理阶段

20世纪50年代中期以前,计算机主要用于科学计算。

当时的硬件水平:外存只有纸带、卡片、磁带,没有磁盘等直接存取的存储设备

当时的软件状况:没有操作系统,没有管理数据的软件,数据的处理方式是批处理。

人工管理数据具有以下特点:

1 数据不保存:计算机主要用于科学计算,数据临时用,临时输入,不保存

2 应用程序管理数据:数据要有应用程序自己管理,应用程序需要处理数据的逻辑+物理结构,开发负担很重

3 数据不共享:一组数据只对应一个程序,多个程序之间涉及相同数据时,必须各自定义,造成数据大量冗余

4 数据不具有独立性:数据的逻辑结构或物理结构发生变化后,必须对应用程序做出相应的修改,开发负担进一步加大

二 文件系统阶段

20世纪50年代后期到60年代中期

硬件水平:有了磁盘、磁鼓等可直接存取的存储设备

软件水平:有了操作系统,并且操作系统中已经有了专门的数据管理软件,即文件系统;处理方式上不仅有了批处理,而且能够联机实时处理

文件系统管理数据具有以下优点:

1 数据可以长期保存:计算机大量用于数据处理,因而数据需要长期保存,进行增删改查操作

2 由文件系统管理数据:文件系统这个软件,把数据组织成相对独立的数据文件,利用按文件名,按记录进行存取。实现了记录内的结构性,但整体无结构。并且程序与数据之间由文件系统提供存取方法进行转换,是应用程序与数据之间有了一定的独立性,程序员可以不必过多考虑物理细节。

文件系统管理数据具有以下缺点:

1 数据共享性差,冗余度大:一个文件对应一个应用程序,不同应用有相同数据时,也必须建立各自的文件,不能共享相同的数据,造成数据冗余,浪费空间,且相同的数据重复存储,各自管理,容易造成数据不一致性

2 数据独立性差:一旦数据的逻辑结构改变,必须修改应用程序,修改文件结构的定义。应用程序的改变,也将引起文件的数据结构的改变。因此数据与程序之间缺乏独立性。可见,文件系统仍然是一个不具有弹性的无结构的数据集合,即文件之间是孤立的,不能反映现实世界事物之间的内存联系。

三 数据系统阶段

20世纪60年代后期以来,计算机用于管理的规模越来越大,应用越来越广泛,数据量急剧增长,同时多种应用,多种语言互相覆盖地共享数据结合要求越来越强烈

硬件水平:有了大容量磁盘,硬件架构下降

软件水平:软件价格上升(开发效率必须提升,必须将程序员从数据管理中解放出来),分布式的概念盛行。

数据库系统的特点:

1 数据结构化(如上图odboy_stu)

2 数据共享,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

  a:数据的安全性保护

  b:数据的完整性检查

  c:并发控制

  d:数据库恢复

三 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是什么

#mysql就是一个基于socket编写的C/S架构的软件
#客户端软件
  mysql自带:如mysql命令,mysqldump命令等
  python模块:如pymysql

数据库管理软件分类

#分两大类:
  关系型:如sqllite,db2,oracle,access,sql server,MySQL,注意:sql语句通用
  非关系型:mongodb,redis,memcache

#可以简单的理解为:
    关系型数据库需要有表结构
    非关系型数据库是key-value存储的,没有表结构

四 下载安装

Linux版本

#二进制rpm包安装
yum -y install mysql-server mysql
1.解压tar包
cd /software
tar -xzvf mysql-5.6.21-linux-glibc2.5-x86_64.tar.gz
mv mysql-5.6.21-linux-glibc2.5-x86_64 mysql-5.6.21

2.添加用户与组
groupadd mysql
useradd -r -g mysql mysql
chown -R mysql:mysql mysql-5.6.21

3.安装数据库
su mysql
cd mysql-5.6.21/scripts
./mysql_install_db --user=mysql --basedir=/software/mysql-5.6.21 --datadir=/software/mysql-5.6.21/data

4.配置文件
cd /software/mysql-5.6.21/support-files
cp my-default.cnf /etc/my.cnf
cp mysql.server /etc/init.d/mysql
vim /etc/init.d/mysql   #若mysql的安装目录是/usr/local/mysql,则可省略此步
修改文件中的两个变更值
basedir=/software/mysql-5.6.21
datadir=/software/mysql-5.6.21/data

5.配置环境变量
vim /etc/profile
export MYSQL_HOME="/software/mysql-5.6.21"
export PATH="$PATH:$MYSQL_HOME/bin"
source /etc/profile

6.添加自启动服务
chkconfig --add mysql
chkconfig mysql on

7.启动mysql
service mysql start

8.登录mysql及改密码与配置远程访问
mysqladmin -u root password 'your_password'     #修改root用户密码
mysql -u root -p     #登录mysql,需要输入密码
mysql>GRANT ALL PRIVILEGES ON *.* TO 'root'@'%' IDENTIFIED BY 'your_password' WITH GRANT OPTION;     #允许root用户远程访问
mysql>FLUSH PRIVILEGES;     #刷新权限
1. 解压
tar zxvf  mariadb-5.5.31-linux-x86_64.tar.gz   
mv mariadb-5.5.31-linux-x86_64 /usr/local/mysql //必需这样,很多脚本或可执行程序都会直接访问这个目录

2. 权限
groupadd mysql             //增加 mysql 属组 
useradd -g mysql mysql     //增加 mysql 用户 并归于mysql 属组 
chown mysql:mysql -Rf  /usr/local/mysql    // 设置 mysql 目录的用户及用户组归属。 
chmod +x -Rf /usr/local/mysql    //赐予可执行权限 

3. 拷贝配置文件
cp /usr/local/mysql/support-files/my-medium.cnf /etc/my.cnf     //复制默认mysql配置 文件到/etc目录 

4. 初始化
/usr/local/mysql/scripts/mysql_install_db --user=mysql          //初始化数据库 
cp  /usr/local/mysql/support-files/mysql.server    /etc/init.d/mysql    //复制mysql服务程序 到系统目录 
chkconfig  mysql on     //添加mysql 至系统服务并设置为开机启动 
service  mysql  start  //启动mysql

5. 环境变量配置
vim /etc/profile   //编辑profile,将mysql的可执行路径加入系统PATH
export PATH=/usr/local/mysql/bin:$PATH 
source /etc/profile  //使PATH生效。

6. 账号密码
mysqladmin -u root password 'yourpassword' //设定root账号及密码
mysql -u root -p  //使用root用户登录mysql
use mysql  //切换至mysql数据库。
select user,host,password from user; //查看系统权限
drop user ''@'localhost'; //删除不安全的账户
drop user root@'::1';
drop user root@127.0.0.1;
select user,host,password from user; //再次查看系统权限,确保不安全的账户均被删除。
flush privileges;  //刷新权限

7. 一些必要的初始配置
1)修改字符集为UTF8
vi /etc/my.cnf
在[client]下面添加 default-character-set = utf8
在[mysqld]下面添加 character_set_server = utf8
2)增加错误日志
vi /etc/my.cnf
在[mysqld]下面添加:
log-error = /usr/local/mysql/log/error.log
general-log-file = /usr/local/mysql/log/mysql.log
3) 设置为不区分大小写,linux下默认会区分大小写。
vi /etc/my.cnf
在[mysqld]下面添加:
lower_case_table_name=1

修改完重启:#service  mysql  restart

Window版本

#1、下载:MySQL Community Server 5.7.16
http://dev.mysql.com/downloads/mysql/

#2、解压
如果想要让MySQL安装在指定目录,那么就将解压后的文件夹移动到指定目录,如:C:\mysql-5.7.16-winx64

#3、添加环境变量
【右键计算机】--》【属性】--》【高级系统设置】--》【高级】--》【环境变量】--》【在第二个内容框中找到 变量名为Path 的一行,双击】 --> 【将MySQL的bin目录路径追加到变值值中,用 ; 分割】
 
#4、初始化
mysqld --initialize-insecure

#5、启动MySQL服务
mysqld # 启动MySQL服务

#6、启动MySQL客户端并连接MySQL服务
mysql -u root -p # 连接MySQL服务器
上一步解决了一些问题,但不够彻底,因为在执行【mysqd】启动MySQL服务器时,当前终端会被hang住,那么做一下设置即可解决此问题:



注意:--install前,必须用mysql启动命令的绝对路径
# 制作MySQL的Windows服务,在终端执行此命令:
"c:\mysql-5.7.16-winx64\bin\mysqld" --install
 
# 移除MySQL的Windows服务,在终端执行此命令:
"c:\mysql-5.7.16-winx64\bin\mysqld" --remove



注册成服务之后,以后再启动和关闭MySQL服务时,仅需执行如下命令:
# 启动MySQL服务
net start mysql
 
# 关闭MySQL服务
net stop mysql

五 mysql软件基本管理

1. 启动查看

[root@egon ~]# systemctl start mariadb #启动
[root@egon ~]# systemctl enable mariadb #设置开机自启动
Created symlink from /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/mariadb.service to /usr/lib/systemd/system/mariadb.service.
[root@egon ~]# ps aux |grep mysqld |grep -v grep #查看进程,mysqld_safe为启动mysql的脚本文件,内部调用mysqld命令
mysql     3329  0.0  0.0 113252  1592 ?        Ss   16:19   0:00 /bin/sh /usr/bin/mysqld_safe --basedir=/usr
mysql     3488  0.0  2.3 839276 90380 ?        Sl   16:19   0:00 /usr/libexec/mysqld --basedir=/usr --datadir=/var/lib/mysql --plugin-dir=/usr/lib64/mysql/plugin --log-error=/var/log/mariadb/mariadb.log --pid-file=/var/run/mariadb/mariadb.pid --socket=/var/lib/mysql/mysql.sock
[root@egon ~]# netstat -an |grep 3306 #查看端口
tcp        0      0 0.0.0.0:3306            0.0.0.0:*               LISTEN  
[root@egon ~]# ll -d /var/lib/mysql #权限不对,启动不成功,注意user和group
drwxr-xr-x 5 mysql mysql 4096 Jul 20 16:28 /var/lib/mysql
安装完mysql 之后,登陆以后,不管运行任何命令,总是提示这个
mac mysql error You must reset your password using ALTER USER statement before executing this statement.
解决方法:
step 1: SET PASSWORD = PASSWORD('your new password');
step 2: ALTER USER 'root'@'localhost' PASSWORD EXPIRE NEVER;
step 3: flush privileges;

2. 登录,设置密码

初始状态下,管理员root,密码为空,默认只允许从本机登录localhost
设置密码
[root@egon ~]# mysqladmin -uroot password "123"        设置初始密码 由于原密码为空,因此-p可以不用
[root@egon ~]# mysqladmin -uroot -p"123" password "456"        修改mysql密码,因为已经有密码了,所以必须输入原密码才能设置新密码

命令格式:
[root@egon ~]# mysql -h172.31.0.2 -uroot -p456
[root@egon ~]# mysql -uroot -p
[root@egon ~]# mysql                    以root用户登录本机,密码为空

3. 忘记密码

linux平台下,破解密码的两种方式

[root@egon ~]# rm -rf /var/lib/mysql/mysql #所有授权信息全部丢失!!!
[root@egon ~]# systemctl restart mariadb
[root@egon ~]# mysql
[root@egon ~]# vim /etc/my.cnf    #mysql主配置文件
[mysqld]
skip-grant-table
[root@egon ~]# systemctl restart mariadb
[root@egon ~]# mysql
MariaDB [(none)]> update mysql.user set password=password("123") where user="root" and host="localhost";
MariaDB [(none)]> flush privileges;
MariaDB [(none)]> \q
[root@egon ~]# #打开/etc/my.cnf去掉skip-grant-table,然后重启
[root@egon ~]# systemctl restart mariadb
[root@egon ~]# mysql -u root -p123 #以新密码登录

windows平台下,5.7版本mysql,破解密码的两种方式:

#1 关闭mysql
#2 在cmd中执行:mysqld --skip-grant-tables
#3 在cmd中执行:mysql
#4 执行如下sql:
update mysql.user set authentication_string=password('') where user = 'root';
flush privileges;

#5 tskill mysqld #或taskkill -f /PID 7832
#6 重新启动mysql
#1. 关闭mysql,可以用tskill mysqld将其杀死
#2. 在解压目录下,新建mysql配置文件my.ini
#3. my.ini内容,指定
[mysqld]
skip-grant-tables

#4.启动mysqld
#5.在cmd里直接输入mysql登录,然后操作
update mysql.user set authentication_string=password('') where user='root and host='localhost';

flush privileges;

#6.注释my.ini中的skip-grant-tables,然后启动myqsld,然后就可以以新密码登录了

4. 在windows下,为mysql服务指定配置文件

强调:配置文件中的注释可以有中文,但是配置项中不能出现中文

#在mysql的解压目录下,新建my.ini,然后配置
#1. 在执行mysqld命令时,下列配置会生效,即mysql服务启动时生效
[mysqld]
;skip-grant-tables
port=3306
character_set_server=utf8
default-storage-engine=innodb
innodb_file_per_table=1


#解压的目录
basedir=E:\mysql-5.7.19-winx64
#data目录
datadir=E:\my_data #在mysqld --initialize时,就会将初始数据存入此处指定的目录,在初始化之后,启动mysql时,就会去这个目录里找数据



#2. 针对客户端命令的全局配置,当mysql客户端命令执行时,下列配置生效
[client]
port=3306
default-character-set=utf8
user=root
password=123

#3. 只针对mysql这个客户端的配置,2中的是全局配置,而此处的则是只针对mysql这个命令的局部配置
[mysql]
;port=3306
;default-character-set=utf8
user=egon
password=4573


#!!!如果没有[mysql],则用户在执行mysql命令时的配置以[client]为准

5. 统一字符编码

#1. 修改配置文件
[mysqld]
default-character-set=utf8 
[client]
default-character-set=utf8 
[mysql]
default-character-set=utf8

#mysql5.5以上:修改方式有所改动
[mysqld]
character-set-server=utf8
collation-server=utf8_general_ci
[client]
default-character-set=utf8
[mysql]
default-character-set=utf8

#2. 重启服务
#3. 查看修改结果:
\s
show variables like '%char%'

六 初识sql语句

有了mysql这个数据库软件,就可以将程序员从对数据的管理中解脱出来,专注于对程序逻辑的编写

mysql服务端软件即mysqld帮我们管理好文件夹以及文件,前提是作为使用者的我们,需要下载mysql的客户端,或者其他模块来连接到mysqld,然后使用mysql软件规定的语法格式去提交自己命令,实现对文件夹或文件的管理。该语法即sql(Structured Query Language 即结构化查询语言)

SQL语言主要用于存取数据、查询数据、更新数据和管理关系数据库系统,SQL语言由IBM开发。SQL语言分为3种类型:
#1、DDL语句    数据库定义语言: 数据库、表、视图、索引、存储过程,例如CREATE DROP ALTER
#2、DML语句    数据库操纵语言: 插入数据INSERT、删除数据DELETE、更新数据UPDATE、查询数据SELECT
#3、DCL语句    数据库控制语言: 例如控制用户的访问权限GRANT、REVOKE
#1. 操作文件夹
        增:create database db1 charset utf8;
        查:show databases;
        改:alter database db1 charset latin1;
        删除: drop database db1;


#2. 操作文件
    先切换到文件夹下:use db1
        增:create table t1(id int,name char);
        查:show tables
        改:alter table t1 modify name char(3);
              alter table t1 change name name1 char(2);
        删:drop table t1;
    

#3. 操作文件中的内容/记录
        增:insert into t1 values(1,'egon1'),(2,'egon2'),(3,'egon3');
        查:select * from t1;
        改:update t1 set name='sb' where id=2;
        删:delete from t1 where id=1;

        清空表:
            delete from t1; #如果有自增id,新增的数据,仍然是以删除前的最后一样作为起始。
            truncate table t1;数据量大,删除速度比上一条快,且直接从零开始,

            auto_increment 表示:自增
            primary key 表示:约束(不能重复且不能为空);加速查找

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