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认识数据库—MySQL

楔子

假设现在你已经是某大型互联网公司的高级程序员，让你写一个火车票购票系统，来 hold 住十一期间全国的购票需求，你怎么写？

由于在同一时段抢票的人数太多，所以你的程序不可能写在一台机器上，应该是多台机器一起分担用户的购票请求。

那么问题就来了，票务信息的数据存在哪里？存在文件里么？

如果存储在文件里，那么存储在哪一台机器上呢？是每台机器上都存储一份么？

首先，如果其中一台机器上卖出的票另外两台机器是感知不到的，

其次，是如果我们将数据和程序放在同一个机器上，如果程序和数据有一个出了问题都会导致整个服务不可用

最后，是操作文件，修改文件对 python 代码来说是一件很麻烦的事

基于上面这些问题，单纯的将数据存储在和程序同一台机器上的文件中是非常不明智的。

初始数据库

为什么要使用数据库？

根据上面的例子，我们已经知道：

  第一，将文件和程序存在一台机器上是很不合理的。第二，操作文件是一件很麻烦的事

所以就出现了一个新的概念 —— 数据库

你可以理解为 数据库 是一个可以在一台机器上独立工作的，并且可以给我们提供高效、便捷的方式对数据进行增删改查的一种工具。

如此就帮助我们解决了上面出现的问题，如果将所有的数据都存储在一个独立的机器上，而对用户提供服务的机器只是存放你写的代码。

数据库的优势

1. 程序稳定性：这样任意一台服务所在的机器崩溃了都不会影响数据和另外的服务。2. 数据一致性：所有的数据都存储在一起，所有的程序操作的数据都是统一的，就不会出现数据不一致的现象

3. 并发：数据库可以良好的支持并发，所有的程序操作数据库都是通过网络，而数据库本身支持并发的网络操作，不需要我们自己写 socket

4. 效率：使用数据库对数据进行增删改查的效率要高出我们自己处理文件很多

认识数据库

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 xiaobai, 不详,83,1935, 山东,beijing

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

id,name,sex,age,birth,born_addr,company # 字段 / 列名

1,xiaobai, 不详,83,1935, 山东,beijing # 数据

这样我们就可以了解小白，性别不详，年龄 83 岁，出生于 1935 年，住的北京

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、可共享的数据集合。

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

记录：1 朱葛 13234567890 22（多个字段的信息组成一条记录，即文件中的一行内容）

表：userinfo,studentinfo,courseinfo（即文件）

数据库：db（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

初始 MySQL

RDBMS 术语 

在我们开始学习 MySQL 数据库前，让我们先了解下 RDBMS 的一些术语：

• 数据库: 数据库是一些关联表的集合。.
• 数据表: 表是数据的矩阵。在一个数据库中的表看起来像一个简单的电子表格。
• 列: 一列(数据元素) 包含了相同的数据, 例如邮政编码的数据。
• 行：一行（= 元组，或记录）是一组相关的数据，例如一条用户订阅的数据。
• 冗余：存储两倍数据，冗余可以使系统速度更快。(表的规范化程度越高，表与表之间的关系就越多；查询时可能经常需要在多个表之间进行连接查询；而进行连接操作会降低查询速度。例如，学生的信息存储在 student 表中，院系信息存储在 department 表中。通过 student 表中的 dept_id 字段与 department 表建立关联关系。如果要查询一个学生所在系的名称，必须从 student 表中查找学生所在院系的编号（dept_id），然后根据这个编号去 department 查找系的名称。如果经常需要进行这个操作时，连接查询会浪费很多的时间。因此可以在 student 表中增加一个冗余字段 dept_name，该字段用来存储学生所在院系的名称。这样就不用每次都进行连接操作了。)
• 主键：主键是唯一的。一个数据表中只能包含一个主键。你可以使用主键来查询数据。
• 外键：外键用于关联两个表。
• 复合键：复合键（组合键）将多个列作为一个索引键，一般用于复合索引。
• 索引：使用索引可快速访问数据库表中的特定信息。索引是对数据库表中一列或多列的值进行排序的一种结构。类似于书籍的目录。
• 参照完整性: 参照的完整性要求关系中不允许引用不存在的实体。与实体完整性是关系模型必须满足的完整性约束条件，目的是保证数据的一致性。

mysql 了解

数据库管理软件分类

管理数据的工具有很多种，不止 mysql 一个。关于分类其实可以从各个纬度来进行划分，但是我们最常使用的分类还是根据他们存取数据的特点来划分的，主要分为关系型和非关系型。

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

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

关系型数据库（RDBMS）:RDBMS（relational database management system）指的是关系型数据库管理系统
例如：学生的信息（学号、姓名、性别、年龄、籍贯 | 学号、专业、班级、课程....）——>是以表的形式存在于数据库中（成千上万张表，并且表与表之间有相应的关系），那么这样的数据库就是所谓的关系型数据库

主流的关系型数据库：oracle、mysql、DB2（IBM）、Sybase、SQL server（Microsoft 微软）、IBM Informix

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。优点：容易理解、方便使用、数据一致、读写实时等
事务：一组 dml 语句 inster update delete...
commit
rollback
特点：1、原子性 -10000 +10000
2、一致性 
3、隔离性 A=x B=y x=x1 y=y1
4、持久性


关系型数据库的最大特点就是事务的一致性：所以也在对事物一致性的维护中有很大的开销
1.  登陆 ATM 机，输入密码；2.  连接数据库，验证密码；3.  验证成功，获得用户信息，比如余额等；4.  用户输入需要转账的金额，按下确认键；5.  从后台数据库中减掉用户账户上的对应金额；6.  从后台数据库中给对方账户增加相应的金额；7.  确认，退卡，走人；对于上面的转账这个事情，如果有一步出现了错误，那么就取消整个转账的动作；简单来说，就是转账这 6 步，要么都完成，要么就啥也不做。在数据库中，事务也是这个道理。事务：事务由一条或者多条 sql 语句组成，在事务中的操作，这些 sql 语句要么都执行，要么都不执行，这就是一个事务。在关系型数据库中，导致性能欠佳的最主要原因是多表的关联查询，以及复杂的数据分析类型的复杂 SQL 报表查询。应用场景：1、对数据的一致性要求较高；2、对读写的实时性要求较高；3、典型的银行及支付系统类；

关系型数据库介绍

非关系型数据库：【nosql 数据库】分布式系统
大数据特点：海量、高速、多样、价值
多样：数据类型（结构化     半结构化       非结构化）|          |                     |
                         RDBMS   XML-BLOG        图片、音频

常见的非关系型数据库：MangoDB、Redis、Membase 等
应用场景：1、对数据库性能要求较高；2、需要灵活性更强的 IT 系统；3、不需要高度的数据一致性；

非关系型数据库介绍

http://db-engines.com/en/ranking   查看数据库排名

mysql

Oracle 对 MySQL 版本重新进行了划分，分成了社区版和企业版，企业版是需要收费的，当然收费的就会提供更多的功能。

社区版：MySQL Community Edition  (GPL) --社区版  
1、可以看做是企业版的“广泛体验版（小白鼠版）”，未经各个专有系统平台的压力测试和性能测试
2、基于 GPL 协议发布，可以随意下载使用
3、没有任何官方技术支持服务

企业版：MySQL Enterprise Edition  -- 企业版     MySQL Cluster CGE   -- 集群版
1、提供了比较全面的高级功能、管理工具及技术支持
2、安全性、稳定性、可扩展性比较好

mysql 优点

• Mysql 是开源的，所以你不需要支付额外的费用。
• Mysql 支持大型的数据库。可以处理拥有上千万条记录的大型数据库。
• MySQL 使用标准的 SQL 数据语言形式
• Mysql 可以允许于多个系统上，并且支持多种语言。这些编程语言包括 C、C++、Python、Java、Perl、PHP、Eiffel、Ruby 和 Tcl 等。
• Mysql 对 PHP 有很好的支持，PHP 是目前最流行的 Web 开发语言。
• MySQL 支持大型数据库，支持 5000 万条记录的数据仓库，32 位系统表文件最大可支持 4GB，64 位系统支持最大的表文件为 8TB。
• Mysql 是可以定制的，采用了 GPL 协议，你可以修改源码来开发自己的 Mysql 系统。

Mysql 的获取：
www.mysql.com