Python从入门到精通day34

关系型数据库和MySQL概述

关系型数据库概述

1. 1. 数据持久化是指将数据存储到可长期保存数据的存储介质中，即便出现掉电等异常情况，数据也不会丢失，从而确保数据的安全性和可复用性，这是数据库最核心的基础功能之一。
2. 2. 数据库发展史数据库的发展历程大致可分为五个阶段，依次为：网状数据库、层次数据库、关系数据库、NoSQL数据库、NewSQL数据库。其中，关系数据库的出现是数据库发展史上的重要里程碑。1970年，IBM公司的研究员E.F.Codd在《Communication of the ACM》期刊上发表了题为《A Relational Model of Data for Large Shared Data Banks》的论文，首次提出了关系模型的核心概念，为关系数据库的发展奠定了坚实的理论基础。此后，Codd又陆续发表多篇学术文章，深入阐述了范式理论以及衡量关系系统的12条标准，用严谨的数学理论进一步完善了关系数据库的体系，推动了关系数据库从理论走向实际应用。
3. 3. 关系数据库特点。
• • 理论基础：以关系代数为核心，融合集合论、一阶谓词逻辑和关系运算，确保数据操作的逻辑性和严谨性。
• • 具体表象：采用二维表（包含行和列）的形式组织和存储数据，行代表一条具体的记录，列代表数据的属性，结构清晰、易于理解和操作。
• • 编程语言：统一使用结构化查询语言（SQL），用于执行数据查询、插入、修改、删除等各类操作，通用性强，适用于所有关系型数据库。
• • 核心语言分类：
• • DDL：数据定义语言
• • DML：数据操作语言
• • DCL：数据控制语言
• • TCL：事务控制语言
4. 4. ER模型（实体关系模型）和概念模型图。ER模型，全称为实体关系模型（Entity-Relationship Model），由美籍华裔计算机科学家陈品山先生提出，是一种高层的概念数据模型描述方式，用于清晰梳理数据库中实体、属性以及实体之间的关系，为数据库设计提供核心思路（相关图示可结合实际建模场景补充）。在实际项目开发中，我们通常会借助专业的数据库建模工具（如PowerDesigner）绘制概念数据模型，随后设置好目标数据库系统，将概念模型自动转换为物理模型，最终由工具根据物理模型和目标数据库类型，导出创建二维表的SQL语句，部分工具还支持直接生成数据表，极大提升了数据库设计和开发的效率。
5. 

ER模型的核心组成元素及表示方式如下：

• • 实体：用矩形框表示，代表现实世界中具有独立意义的事物，如“用户”“订单”“商品”等。
• • 属性：用椭圆框表示，代表实体的特征或属性，如“用户”的“姓名”“年龄”“手机号”等。
• • 关系：用菱形框表示，代表两个或多个实体之间的关联，如“用户”与“订单”之间的“下单”关系。
• • 重数：用于描述实体之间关系的数量对应关系，主要分为三种：1:1（一对一）、1:N（一对多）、M:N（多对多）。
• 

1. 5. 关系数据库产品。
• • Oracle：目前全球使用最广泛的数据库管理系统，作为通用型数据库，具备完整的数据管理功能；作为关系数据库，它是完备关系的成熟产品；作为分布式数据库，可实现高效的分布式数据处理。在Oracle较新版本中，还引入了多承租方架构，能够轻松部署和管理数据库云，适配企业级大规模数据场景。
• • DB2：由IBM公司研发，主要运行于Unix（含IBM自研的AIX系统）、Linux以及Windows服务器版等操作系统，是一款历史悠久的关系数据库产品，被认为是最早支持SQL语言的数据库之一，拥有强大的商业智能功能，广泛应用于金融、电信等大型企业的核心业务系统。
• • SQL Server：由微软（Microsoft）开发并推广的关系型数据库产品，最初主要适配中小企业的数据管理需求，近年来随着功能的不断完善，应用范围持续扩展，部分大型企业乃至跨国公司也开始基于它构建自身的数据管理系统，其优势在于与Windows系统、微软其他办公及开发工具的兼容性极强。
• • MySQL：开源免费的关系数据库管理系统，任何人都可在GPL（General Public License）许可下下载源码，并根据自身需求进行个性化修改。MySQL凭借高效的运行速度、可靠的稳定性和良好的适应性，成为最流行的开源数据库，广泛应用于各类网站和应用开发场景。
• • PostgreSQL：基于BSD许可证发行的开源关系数据库产品，兼具开源的灵活性和企业级的稳定性，支持多种数据类型和自定义功能，在开源数据库领域占据重要地位，适用于对数据安全性和扩展性有较高要求的场景。

MySQL 简介

MySQL 最早是由瑞典的 MySQL AB 公司开发的一个开放源码的关系数据库管理系统，该公司于2008年被昇阳微系统公司（Sun Microsystems）收购。在2009年，甲骨文公司（Oracle）收购昇阳微系统公司，因此 MySQL 目前也是 Oracle 旗下产品。

MySQL最早由瑞典的MySQL AB公司开发，是一款开源的关系数据库管理系统。2008年，MySQL AB公司被昇阳微系统公司（Sun Microsystems）收购；2009年，甲骨文公司（Oracle）收购昇阳微系统公司，自此MySQL正式成为Oracle旗下的产品。在过去的发展中，MySQL凭借高性能、低成本、高可靠性的核心优势，迅速成为全球最流行的开源数据库，被广泛应用于中小型网站开发。随着MySQL版本的不断迭代和功能的持续成熟，它也逐渐适配大规模网站和企业级应用，维基百科、谷歌（Google）、脸书（Facebook）、百度、淘宝、腾讯、新浪、去哪儿等国内外知名平台，均采用MySQL提供数据持久化服务。

不过，甲骨文公司收购昇阳微系统公司后，大幅上调了MySQL商业版的售价，同时停止支持另一款自由软件项目OpenSolaris的发展，这引发了自由软件社区的广泛担忧——大家担心Oracle会逐步减少对MySQL社区版（MySQL所有发行版本中唯一免费的版本）的支持。为了保障开源数据库的可持续发展，MySQL的创始人麦克尔·维德纽斯以MySQL为基础，创建了MariaDB分支（以他女儿的名字命名）。目前，已有许多原本使用MySQL的企业（如维基百科），陆续完成了从MySQL到MariaDB的迁移，确保自身业务的数据安全和稳定运行。

安装 MySQL

Windows 环境

1. 1. 通过官方网站提供的下载链接下载“MySQL社区版服务器”安装程序，如下图所示，建议大家下载离线安装版的MySQL Installer。
2. 

1. 2. 运行安装程序，按以下步骤完成安装：
• • 选择自定义安装。
• 

• • 选择需要安装的组件。
• 

• • 如果缺少依赖项，需要先安装依赖项。
• 

• • 准备开始安装。
• 

• • 安装完成。
• 

• • 准备执行配置向导。
• 

1. 3. 执行安装后的配置向导（核心步骤）：
• • 配置服务器类型和网络。
• 

• • 配置认证方法（保护密码的方式）。
• 

• • 配置用户和角色。
• 

• • 配置Windows服务名以及是否开机自启。
• 

• • 配置日志。
• 

• • 配置高级选项。
• 

• • 应用配置。
• 

4.启动/停止MySQL服务：可在Windows系统的“服务”窗口中，找到对应的MySQL服务，手动启动或停止。

1. 5. 配置PATH环境变量（关键步骤）：
• • 打开 Windows 的“系统”窗口并点击“高级系统设置”。
• 

• • 在“系统属性”的“高级”窗口，点击“环境变量”按钮。
• 

• • 修改PATH环境变量，将MySQL安装路径下的bin文件夹的路径配置到PATH环境变量中。
• 

• • 配置完成后，可以尝试在“命令提示符”下使用 MySQL 的命令行工具。
• 

Linux环境（以CentOS 7.x + MySQL 5.7.x为例）

Linux环境下安装MySQL需通过命令行操作，以下为详细步骤（若需在其他Linux系统安装其他版本MySQL，可自行查询对应教程）：

1. 1. 安装 MySQL。可以在 MySQL 官方网站下载安装文件。首先在下载页面中选择平台和版本，然后找到对应的下载链接，直接下载包含所有安装文件的归档文件，解归档之后通过包管理工具进行安装。

   wget https://dev.mysql.com/get/Downloads/MySQL-5.7/mysql-5.7.26-1.el7.x86_64.rpm-bundle.tartar -xvf mysql-5.7.26-1.el7.x86_64.rpm-bundle.tar

   如果系统上有 MariaDB 相关的文件，需要先移除 MariaDB 相关的文件。

   yum list installed | grep mariadb | awk '{print $1}' | xargs yum erase -y

   更新和安装可能用到的底层依赖库。

   yum updateyum install -y libaio libaio-devel

   接下来可以按照如下所示的顺序用 RPM（Redhat Package Manager）工具安装 MySQL。

   rpm -ivh mysql-community-common-5.7.26-1.el7.x86_64.rpmrpm -ivh mysql-community-libs-5.7.26-1.el7.x86_64.rpmrpm -ivh mysql-community-libs-compat-5.7.26-1.el7.x86_64.rpmrpm -ivh mysql-community-devel-5.7.26-1.el7.x86_64.rpmrpm -ivh mysql-community-client-5.7.26-1.el7.x86_64.rpmrpm -ivh mysql-community-server-5.7.26-1.el7.x86_64.rpm

   可以使用下面的命令查看已经安装的 MySQL 相关的包。

   rpm -qa | grep mysql

2. 2. 配置 MySQL。MySQL 的配置文件在/etc目录下，名为my.cnf，默认的配置文件内容如下所示。

   cat /etc/my.cnf

   # For advice on how to change settings please see# http://dev.mysql.com/doc/refman/5.7/en/server-configuration-defaults.html[mysqld]## Remove leading # and set to the amount of RAM for the most important data# cache in MySQL. Start at 70% of total RAM for dedicated server, else 10%.# innodb_buffer_pool_size = 128M## Remove leading # to turn on a very important data integrity option: logging# changes to the binary log between backups.# log_bin## Remove leading # to set options mainly useful for reporting servers.# The server defaults are faster for transactions and fast SELECTs.# Adjust sizes as needed, experiment to find the optimal values.# join_buffer_size = 128M# sort_buffer_size = 2M# read_rnd_buffer_size = 2Mdatadir=/var/lib/mysqlsocket=/var/lib/mysql/mysql.sock# Disabling symbolic-links is recommended to prevent assorted security riskssymbolic-links=0log-error=/var/log/mysqld.logpid-file=/var/run/mysqld/mysqld.pid

   通过配置文件，我们可以修改 MySQL 服务使用的端口、字符集、最大连接数、套接字队列大小、最大数据包大小、日志文件的位置、日志过期时间等配置。当然，我们还可以通过修改配置文件来对 MySQL 服务器进行性能调优和安全管控。
3. 3. 启动 MySQL 服务。可以使用下面的命令来启动 MySQL。

   service mysqld start

   在 CentOS 7 中，更推荐使用下面的命令来启动 MySQL。

   systemctl start mysqld

   启动 MySQL 成功后，可以通过下面的命令来检查网络端口使用情况，MySQL 默认使用3306端口。

   netstat -ntlp | grep mysql

   也可以使用下面的命令查找是否有名为mysqld的进程。

   pgrep mysqld

4. 4. 使用 MySQL 客户端工具连接服务器。命令行工具：

   mysql -u root -p

   说明：启动客户端时，-u参数用来指定用户名，MySQL 默认的超级管理账号为root；-p表示要输入密码（用户口令）；如果连接的是其他主机而非本机，可以用-h来指定连接主机的主机名或IP地址。

   如果是首次安装 MySQL，可以使用下面的命令来找到默认的初始密码。

   cat /var/log/mysqld.log | grep password

   上面的命令会查看 MySQL 的日志带有password的行，在显示的结果中root@localhost:后面的部分就是默认设置的初始密码。进入客户端工具后，可以通过下面的指令来修改超级管理员（root）的访问口令为123456。

   setglobal validate_password_policy=0;setglobal validate_password_length=6;alteruser'root'@'localhost' identified by'123456';

   安全提示： MySQL较新版本默认禁止弱口令，上述操作仅适用于测试环境；生产环境中，严禁使用弱口令（避免被暴力破解），同时需将数据库服务器置于内网，不向公网开放3306端口，妥善保管root账号密码，应用系统访问数据库时，应创建专用账号并分配最小权限，降低数据泄露风险（近年来，数据库被攻击、数据被窃取、勒索比特币的事件频发，需重点做好安全防护）。

图形化客户端工具推荐：实际开发中，为提升操作效率，可使用图形化工具连接MySQL，常用工具包括MySQL Workbench（官方工具，免费开源）、Navicat for MySQL（界面简洁友好，功能强大，适合日常开发）。

macOS环境

macOS环境下安装MySQL操作简单，无需复杂的命令行配置，具体步骤如下：

1. 1. 下载安装文件：访问MySQL官方网站，根据自身电脑的芯片类型（Intel芯片或苹果M1/M2芯片），选择对应的DMG格式安装文件下载。
2. 

1. 2. 运行下载的DMG文件，按照安装向导的提示，逐步完成MySQL的安装（全程下一步即可，无需额外配置）。
2. 3. 启动/停止MySQL服务：安装成功后，打开macOS的“系统偏好设置”，找到“MySQL”选项，进入后可手动启动、停止MySQL服务器，同时也可配置MySQL核心文件的存储路径。
3. 

备注：macOS环境下的环境变量配置、客户端连接方式，可参考Windows或Linux环境的相关操作，流程基本一致。

MySQL 基本命令

查看命令

1. 1. 查看所有数据库

show databases;

1. 2. 查看所有字符集

showcharacter set;

1. 3. 查看所有的排序规则

showcollation;

1. 4. 查看所有的引擎

show engines;

1. 5. 查看所有日志文件

showbinary logs;

1. 6. 查看数据库下所有表

show tables;

获取帮助

在MySQL命令行工具中，可通过help命令或“?”快速获取相关帮助，解决操作中的疑问：

1. 1. 查看show命令的帮助。

   ? show

2. 2. 查看有哪些帮助内容。

   ? contents

3. 3. 获取函数的帮助。

   ? functions

4. 4. 获取数据类型的帮助。

   ? data types

其他命令

1. 1. 新建/重建服务器连接 - connect / resetconnection。
2. 2. 清空当前输入 - \c。在输入错误时，可以及时使用\c清空当前输入并重新开始。
3. 3. 修改终止符（定界符）- delimiter。默认的终止符是;，可以使用该命令修改成其他的字符，例如修改为$符号，可以用delimiter $命令。
4. 4. 打开系统默认编辑器 - edit。编辑完成保存关闭之后，命令行会自动执行编辑的内容。
5. 5. 查看服务器状态 - status。
6. 6. 修改默认提示符 - prompt。
7. 7. 执行系统命令 - system。可以将系统命令跟在system命令的后面执行，system命令也可以缩写为\!。
8. 8. 执行 SQL 文件 - source。source命令后面跟 SQL 文件路径。
9. 9. 重定向输出 - tee / notee。可以将命令的输出重定向到指定的文件中。
10. 10. 切换数据库 - use。
11. 11. 显示警告信息 - warnings。
12. 12. 退出命令行 - quit或exit。备注：所有MySQL命令均需严格区分大小写（关键字建议大写，表名、字段名建议小写，避免出现大小写冲突），末尾需加终止符（默认分号），否则命令不会执行。