数据库基础知识

第一章数据库基础知识

本章以概念为主，主要是了解数据库的基本概念，数据库技术的发展，数据模型，重点是关系型数据。

第一节：信息，数据与数据处理

一、信息与数据：

1、信息：是现实世界事物的存在方式或运动状态的反映。或认为，信息是一种已经被加工为特定形式的数据。

信息的主要特征是：信息的传递需要物质载体，信息的获取和传递要消费能量；信息可以感知；信息可以存储、压缩、加工、传递、共享、扩散、再生和增值

2、数据：数据是信息的载体和具体表现形式，信息不随着数据形式的变化而变化。数据有文字、数字、图形、声音等表现形式。

3、数据与信息的关系：一般情况下将数据与信息作为一个概念而不加区分。

二、数据处理与数据管理技术：

1、数据处理：数据处理是对各种形式的数据进行收集、存储、加工和传输等活动的总称。

2、数据管理：数据收集、分类、组织、编码、存储、检索、传输和维护等环节是数据处理的基本 *** 作，称为数据管理。数据管理是数据处理的核心问题。

3、数据库技术所研究的问题不是如何科学的进行数据管理。

4、数据管理技术的三个阶段：人工管理，文件管理和数据库系统。

第二节：数据库技术的发展

一、数据库的发展：数据库的发展经历了三个阶段：

1、层次型和网状型：

代表产品是1969年IBM公司研制的层次模型数据库管理系统IMS。

2、关系型数据型库：

目前大部分数据库采用的是关系型数据库。1970年IBM公司的研究员E．F．Codd提出了关系模型。其代表产品为sysemR和Inges。

3、第三代数据库将为更加丰富的数据模型和更强大的数据管理功能为特征，以提供传统数据库系统难以支持的新应用。它必须支持面向对象，具有开放性，能够在多个平台上使用。

二、数据库技术的发展趋势：

1、面向对象的方法和技术对数据库发展的影响：

数据库研究人员借鉴和吸收了面向对旬的方法和技术，提出了面向对象数据模型。

2、数据库技术与多学科技术的有机组合：

3、面向专门应用领域的数据库技术

三、数据库系统的组成：

数据库系统（DBS）是一个采用数据库技术，具有管理数据库功能，由硬件、软件、数据库及各类人员组成的计算机系统。

1、数据库（DB）：

数据库是以一定的组织方式存放于计算机外存储器中相互关联的数据集合，它是数据库系统的核心和管理对象，其数据是集成的、共享的以及冗余最小的。

2、数据库管理系统（DBMS）：

数据库管理系统是维护和管理数据库的软件，是数据库与用户之间的界面。作为数据库的核心软件，提供建立、 *** 作、维护数据库的命令和方法。

3、应用程序：

对数据库中数据进行各种处理的程序，由用户编写。

4、计算机软件：

5、计算机硬件：

包括CPU、内存、磁盘等。要求有足够大的内存来存放 *** 作系统、数据库管理系统的核心模块以及数据库缓冲；足够大的磁盘能够直接存取和备份数据；比较主的通道能力；支持联网，实现数据共享。

6、各类人员。

四、数据库系统的特点：

1、数据共享：

2、面向全组织的数据结构化：

数据不再从属于一个特定应用，而是按照某种模型组织成为一个结构化的整。它描述数据要身的特性，也描述数据与数据之间的种种联系。

3、数据独立性：

4、可控数据冗余度：

5、统一数据控制功能：

数据安全性控制：指采取一定的安全保密措施确保数据库中的数据不被非法用户存取而造成数据的泄密和破坏；

数据完整性控制：是指数据的正确性、有效性与相容性。

并发控制：多个用户对数据进行存取时，采取必要的措施进行数据保护；

数据恢复：系统能进行应急处理，把数据恢复到正确状态。

第三节：数据模型

一、数据组织：

关系型数据库中的数据层次如下：

1、数据项（field）：又称字段，用于描述实体的一个属性，是数据库的基本单位。一般用属性名作项名；

2、记录（Record）：又称为结点，由若干个数据项组成，用于描述一个对象；

3、文件（File）：由若干个记录组成；

4、数据库（DataBase）：由逻辑相关的文件组成。

二、数据模型：

数据的组织形式称为数据模型，它决定数据（主要是结点）之间联系的表达方式。主要包括层次型、网状型、关系型和面向对象型四种。层次型和网状型是早期的数据模型，又称为格式化数据系统数模型。

以上四种模型决定了四种类型的数据库：层次数据库系统，网状数据库系统，关系型数据库系统以及面向对象数据库系统。

目前微机上使用的主要是关系型数据库。

1、层次型：是以记录为结点的有向树；图如教材P7图1--2

2、网状型：树的集合，它的表示能力以及精巧怀强于层次型，但独立性下降。

3、关系型：

在关系型中，数据被组织成若干张二维表，每张表称为一个关系。

一张表格中的一列称为一个“属性”，相当于记录中的一个数据项（或称为字段），属性的取值范围称为域。

表格中的一行称为一个“元组”，相当于记录值。

可用一个或若干个属性集合的值标识这些元组，称为“关键字”。

每一行对应的属性值叫做一个分量。

表格的框架相当于记录型，一个表格数据相当于一个同质文件。所有关系由关系的框架和若干元组构成，或者说关系是一张二维表。

关系型的特点：描述的一致性；可直接表示多对多关系；关系必须是规范化的；关系模型建立在数学概念基础上。

4、面向对象型：主要采用对象和灯的概念。

第四节：关系型数据库

一、关系型数据库的发展：

1、数据库产品种类繁多：像dBASE，FoxBASE，Clipper，Paradox，Acess等。

2、采用SQL语言：SQL（StructuredQueryLanguage）“结构化查询语言”，是通用的关系型数据库 *** 作语言，可以查询、定义、 *** 纵和控制数据库。它是一种非过程化语言。

3、支持面向对象的程序设计：

4、提供良好的图形界面和窗口；

5、支持开放的客户机/服务器和分布式处理；

6、提供新一代的数据库管理系统开发工具：支持GUI（图形界面）、ODBC（开放数据库连接）、OLE（对象的链接与嵌入）、DLL（动态链接）等。

二、关系型数据库管理系统（RDBMS）及其产品：

主要著名的关系型数据库产品有Oracle、Sybase、Informix、DB2、Inges、Paradox、Access、SQLServer等。数据库应用系统开发工具是PowerBuilder和Delphi。

 MySQL数据库:

MySQL是一种开放源代码的关系型数据库管理系统（RDBMS），使用最常用的数据库管理语言--结构化查询语言（SQL）进行数据库管理。

MySQL是开放源代码的，因此任何人都可以在General Public License的许可下下载并根据个性化的需要对其进行修改。

MySQL因为其速度、可靠性和适应性而备受关注。大多数人都认为在不需要事务化处理的情况下，MySQL是管理内容最好的选择。

数据库简介:

MySQL是一种开放源代码的关系型数据库管理系统（RDBMS），MySQL数据库系统使用最常用的数据库管理语言--结构化查询语言（SQL）进行数据库管理。

由于MySQL是开放源代码的，因此任何人都可以在General Public License的许可下下载并根据个性化的需要对其进行修改。MySQL因为其速度、可靠性和适应性而备受关注。大多数人都认为在不需要事务化处理的情况下，MySQL是管理内容最好的选择。

MySQL这个名字，起源不是很明确。一个比较有影响的说法是，基本指南和大量的库和工具带有前缀“my”已经有10年以上，而且不管怎样，MySQL AB创始人之一的Monty Widenius的女儿也叫My。这两个到底是哪一个给出了MySQL这个名字至今依然是个迷，包括开发者在内也不知道。

MySQL的海豚标志的名字叫“sakila”，它是由MySQL AB的创始人从用户在“海豚命名”的竞赛中建议的大量的名字表中选出的。获胜的名字是由来自非洲斯威士兰的开源软件开发者Ambrose Twebaze提供。根据Ambrose所说，Sakila来自一种叫SiSwati的斯威士兰方言，也是在Ambrose的家乡乌干达附近的坦桑尼亚的Arusha的一个小镇的名字。

MySQL，虽然功能未必很强大，但因为它的开源、广泛传播，导致很多人都了解到这个数据库。它的历史也富有传奇性。

MySQL数据库历史:

MySQL的历史最早可以追溯到1979年，那时Oracle也才小打小闹，微软的SQL Server影子都没有。有一个人叫Monty Widenius, 为一个叫TcX的小公司打工，并用BASIC设计了一个报表工具，可以在4M主频和16KB内存的计算机上运行。过了不久，又将此工具，使用C语言重写，移植到Unix平台，当时，它只是一个很底层的面向报表的存储引擎。这个工具叫做Unireg。

可是，这个小公司资源有限，Monty天赋极高，面对资源有限的不利条件，他反而更能发挥潜能，总是力图写出最高效的代码。并因此养成了习惯。与Monty同在一起的还有一些别的同事，很少有人能坚持把那些代码持续写到20年后，而Monty却做到了。

1990年，TcX的customer 中开始有人要求要为它的API提供SQL支持，当时，有人想到了直接使用商用数据库算了，但是Monty觉得商用数据库的速度难令人满意。于是，他直接借助于mSQL的代码，将它集成到自己的存储引擎中。但不巧的是，效果并不太好。于是, Monty雄心大起，决心自己重写一个SQL支持。

1996年，MySQL 10发布,只面向一小拨人，相当于内部发布。到了96年10月，MySQL 3111发布了，呵呵，没有2x版本。最开始，只提供了Solaris下的二进制版本。一个月后，Linux版本出现了。

紧接下来的两年里，MySQL依次移植到各个平台下。它发布时，采用的许可策略，有些与众不同：允许免费商用，但是不能将MySQL与自己的产品绑定在一起发布。如果想一起发布，就必须使用特殊许可，意味着要花银子。当然，商业支持也是需要花银子的。其它的，随用户怎么用都可以。这种特殊许可为MySQL带来了一些收入，从而为它的持续发展打下了良好的基础。（细想想，PostgreSQL曾经有几年限入低谷，可能与它的完全免费，不受任何限制有关系）。

MySQL322应该是一个标志性的版本，提供了基本的SQL支持。

MySQL关系型数据库于1998年1月发行第一个版本。它使用系统核心提供的多线程机制提供完全的多线程运行模式，提供了面向C、C++、Eiffel、Java、Perl、PHP、Python以及Tcl等编程语言的编程接口（APIs），支持多种字段类型并且提供了完整的 *** 作符支持查询中的SELECT和WHERE *** 作。

MySQL是开放源代码的，因此任何人都可以在General Public License的许可下下载并根据个性化的需要对其进行修改。MySQL因为其速度、可靠性和适应性而备受关注。

1999-2000年，有一家公司在瑞典成立了，叫MySQL AB (AB是瑞典语“股份公司”的意思)。 雇了几个人,与Sleepycat合作，开发出了 Berkeley DB引擎, 因为BDB支持事务处理，所以，MySQL从此开始支持事务处理了。

2000年4月，MySQL对旧的存储引擎进行了整理，命名为MyISAM。同时，2001年，Heikiki Tuuri向MySQL提出建议，希望能集成他们的存储引擎InnoDB，这个引擎同样支持事务处理，还支持行级锁。

如今，遗憾的是，BDB和InnoDB好像都被Oracle收购了，为了消灭竞争对手，哪怕是开源的，都是不择手段。

MySQL与InnoDB的正式结合版本是40。

到了MySQL50，2003年12月，开始有View,存储过程之类的东东，当然，其间, bug也挺多。

在2008年1月16号 MySQL被Sun公司收购。

最近，MySQL的创始人Monty Widenius已经向Sun提交了辞呈。head都要走了。

据说，被Sun收购的公司多薄命，不知道MySQL今后前途如何，希望一路走好。相信MySQL的生命力还是很长久的。

时至今日 mysql 和 php 的结合绝对是完美很多大型的网站也用到mysql数据库mysql的发展前景是非常光明的!

MySQL常用命令:

1:使用SHOW语句找出在服务器上当前存在什么数据库：

mysql> SHOW DATABASES;

2:2、创建一个数据库MYSQLDATA

mysql> CREATE DATABASE MYSQLDATA;

3:选择你所创建的数据库

mysql> USE MYSQLDATA; (按回车键出现Database changed 时说明 *** 作成功！)

4:查看现在的数据库中存在什么表

mysql> SHOW TABLES;

5:创建一个数据库表

mysql> CREATE TABLE MYTABLE (name VARCHAR(20), sex CHAR(1));

6:显示表的结构：

mysql> DESCRIBE MYTABLE;

7:往表中加入记录

mysql> insert into MYTABLE values (”hyq”,”M”);

8:用文本方式将数据装入数据库表中（例如D:/mysqltxt）

mysql> LOAD DATA LOCAL INFILE “D:/mysqltxt” INTO TABLE MYTABLE;

9:导入sql文件命令（例如D:/mysqlsql）

mysql>use database;

mysql>source d:/mysqlsql;

10:删除表

mysql>drop TABLE MYTABLE;

11:清空表

mysql>delete from MYTABLE;

12:更新表中数据

mysql>update MYTABLE set sex=”f” where name=’hyq’;

全局管理权限对应解释：

FILE: 在MySQL服务器上读写文件。

PROCESS: 显示或杀死属于其它用户的服务线程。

RELOAD: 重载访问控制表，刷新日志等。

SHUTDOWN: 关闭MySQL服务。

数据库/数据表/数据列权限：

ALTER: 修改已存在的数据表(例如增加/删除列)和索引。

CREATE: 建立新的数据库或数据表。

DELETE: 删除表的记录。

DROP: 删除数据表或数据库。

INDEX: 建立或删除索引。

INSERT: 增加表的记录。

SELECT: 显示/搜索表的记录。

UPDATE: 修改表中已存在的记录。

特别的权限：

ALL: 允许做任何事(和root一样)。

USAGE: 只允许登录–其它什么也不允许做。

MySQL数据库导入方法:

MySQL数据库的导入,有两种方法：

1) 先导出数据库SQL脚本，再导入；

2) 直接拷贝数据库目录和文件。

在不同 *** 作系统或MySQL版本情况下，直接拷贝文件的方法可能会有不兼容的情况发生。

所以一般推荐用SQL脚本形式导入。下面分别介绍两种方法。

2 方法一 SQL脚本形式

*** 作步骤如下：

21 导出SQL脚本

在原数据库服务器上，可以用phpMyAdmin工具，或者mysqldump命令行，导出SQL脚本。

211 用phpMyAdmin工具

导出选项中，选择导出“结构”和“数据”，不要添加“DROP DATABASE”和“DROP TABLE”选项。

选中“另存为文件”选项，如果数据比较多，可以选中“gzipped”选项。

将导出的SQL文件保存下来。

212 用mysqldump命令行

命令格式

mysqldump -u 用户名 -p 数据库名 > 数据库名sql

范例：

mysqldump -u root -p abc > abcsql

（导出数据库abc到abcsql文件）

提示输入密码时，输入该数据库用户名的密码。

22 创建空的数据库

通过主控界面/控制面板，创建一个数据库。假设数据库名为abc，数据库全权用户为abc_f。

23 将SQL脚本导入执行

同样是两种方法，一种用phpMyAdmin（mysql数据库管理）工具，或者mysql命令行。

231 用phpMyAdmin工具

从控制面板，选择创建的空数据库，点“管理”，进入管理工具页面。

在"SQL"菜单中，浏览选择刚才导出的SQL文件，点击“执行”以上载并执行。

注意：phpMyAdmin对上载的文件大小有限制，php本身对上载文件大小也有限制，如果原始sql文件

比较大，可以先用gzip对它进行压缩，对于sql文件这样的文本文件，可获得1:5或更高的压缩率。

gzip使用方法：

# gzip xxxxxsql

得到

xxxxxsqlgz文件。

提示输入密码时，输入该数据库用户名的密码。

3 直接拷贝

如果数据库比较大，可以考虑用直接拷贝的方法，但不同版本和 *** 作系统之间可能不兼容，要慎用。

31 准备原始文件

用tar打包为一个文件

32 创建空数据库

33 解压

在临时目录中解压，如：

cd /tmp

tar zxf mydbtargz

34 拷贝

将解压后的数据库文件拷贝到相关目录

cd mydb/

cp /var/lib/mysql/mydb/

对于FreeBSD:

cp /var/db/mysql/mydb/

35 权限设置

将拷贝过去的文件的属主改为mysql:mysql，权限改为660

chown mysql:mysql /var/lib/mysql/mydb/

chmod 660 /var/lib/mysql/mydb/

Mssql转换mysql的方法:

1导表结构

使用MySQL生成create脚本的方法。找到生成要导出的脚本，按MySQL的语法修改一下到MySQL数据库中创建该表的列结构什么的。

2导表数据

在MSSQL端使用bcp导出文本文件:

bcp “Select FROM dbnamedbotablename;” queryout tablenametxt -c -Slocalhost\db2005 -Usa

其中”"中是要导出的sql语句,-c指定使用\t进行字段分隔,使用\n进行记录分隔,-S指定数据库服务器及实例,-U指定用户名,-P指定密码

在MySQL端使用mysqlimport 导入文本文件到相应表中

mysqlimport -uroot -p databasename /home/test/tablenametxt

其中-u指定用户名,-p指定密码,databasename指定数据库名称,表名与文件名相同

MySQL备份与恢复:

MySQL备份恢复数据的一般步骤

备份一个数据库的例子：

1、备份前读锁定涉及的表

mysql>LOCK TABLES tbl1 READ,tbl1 READ,…

如果，你在mysqldump实用程序中使用--lock-tables选项则不必使用如上SQL语句。

2、导出数据库中表的结构和数据

shell>mysqldump --opt db_name>db_namesql

3、启用新的更新日志

shell>mysqladmin flush-logs

这样可以记录你备份后的数据改变为恢复数据准备。

4、解除表的读锁

mysql>UNLOCK TABLES;

为了加速上述过程，你可以这样做：

shell> mysqldump --lock-tables --opt db_name>db_namesql; mysqladmin flush-logs

但是这样可能会有点小问题。上命令在启用新的更新日志前就恢复表的读锁，

在更新繁忙的站点，可能有备份后的更新数据没有记录在新的日志中。

现在恢复上面备份的数据库

1、对涉及的表使用写锁

mysql>LOCK TABLES tbl1 WRITE,tbl1 WRITE,…

2、恢复备份的数据

shell>mysql db_name < db_namesql

3、恢复更新日志的内容

shell>mysql --one-database db_name < hostnamennn

假设需要使用的日志名字为hostnamennn

4、启用新的更新日志

shell>mysqladmin flush-logs

5、解除表的写锁

mysql>UNLOCK TABLES;

希望上面的例子能给你启发，因为备份数据的手法多种多样，你所使用的和上面所述可能大不一样，但是对于备份和恢复中，表的锁定、启用新的更新日志的时机应该是类似的，仔细考虑这个问题。

MySQL数据库优化:

选择InnoDB作为存储引擎

大型产品的数据库对于可靠性和并发性的要求较高，InnoDB作为默认的MySQL存储引擎，相对于MyISAM来说是个更佳的选择。

优化数据库结构

组织数据库的schema、表和字段以降低I/O的开销，将相关项保存在一起，并提前规划，以便随着数据量的增长，性能可以保持较高的水平。

设计数据表应尽量使其占用的空间最小化，表的主键应尽可能短。·对于InnoDB表，主键所在的列在每个辅助索引条目中都是可复制的，因此如果有很多辅助索引，那么一个短的主键可以节省大量空间。

仅创建你需要改进查询性能的索引。索引有助于检索，但是会增加插入和更新 *** 作的执行时间。

InnoDB的ChangeBuffering特性

InnoDB提供了changebuffering的配置，可减少维护辅助索引所需的磁盘I/O。大规模的数据库可能会遇到大量的表 *** 作和大量的I/O，以保证辅助索引保持最新。当相关页面不在缓冲池里面时，InnoDB的changebuffer将会更改缓存到辅助索引条目，从而避免因不能立即从磁盘读取页面而导致耗时的I/O *** 作。当页面被加载到缓冲池时，缓冲的更改将被合并，更新的页面之后会刷新到磁盘。这样做可提高性能，适用于MySQL55及更高版本。

InnoDB页面压缩

InnoDB支持对表进行页面级的压缩。当写入数据页的时候，会有特定的压缩算法对其进行压缩。压缩后的数据会写入磁盘，其打孔机制会释放页面末尾的空块。如果压缩失败，数据会按原样写入。表和索引都会被压缩，因为索引通常是数据库总大小中占比很大的一部分，压缩可以显著节约内存，I/O或处理时间，这样就达到了提高性能和伸缩性的目的。它还可以减少内存和磁盘之间传输的数据量。MySQL51及更高版本支持该功能。

注意，页面压缩并不能支持共享表空间中的表。共享表空间包括系统表空间、临时表空间和常规表空间。

使用批量数据导入

在主键上使用已排序的数据源进行批量数据的导入可加快数据插入的过程。否则，可能需要在其他行之间插入行以维护排序，这会导致磁盘I/O变高，进而影响性能，增加页的拆分。关闭自动提交的模式也是有好处的，因为它会为每个插入执行日志刷新到磁盘。在批量插入期间临时转移唯一键和外键检查也可显著降低磁盘I/O。对于新建的表，最好的做法是在批量导入后创建外键/唯一键约束。

一旦你的数据达到稳定的大小，或者增长的表增加了几十或几百兆字节，就应该考虑使用OPTIMIZETABLE语句重新组织表并压缩浪费的空间。对重新组织后的表进行全表扫描所需要的I/O会更少。

优化InnoDB磁盘I/O

增加InnoDB缓冲池大小可以让查询从缓冲池访问而不是通过磁盘I/O访问。通过调整系统变量innodb_flush_method来调整清除缓冲的指标使其达到最佳水平。

MySQL的内存分配

在为MySQL分配足够的内存之前，请考虑不同领域对MySQL的内存需求。要考虑的关键领域是：并发连接——对于大量并发连接，排序和临时表将需要大量内存。在撰写本文时，对于处理3000+并发连接的数据库，16GB到32GB的RAM是足够的。

内存碎片可以消耗大约10%或更多的内存。像innodb_buffer_pool_size、key_buffer_size、query_cache_size等缓存和缓冲区要消耗大约80%的已分配内存。

日常维护

定期检查慢的查询日志并优化查询机制以有效使用缓存来减少磁盘I/O。优化它们，以扫描最少的行数，而不是进行全表扫描。

其他可以帮助DBA检查和分析性能的日志包括：错误日志、常规查询日志、二进制日志、DDL日志(元数据日志)。

定期刷新缓存和缓冲区以降低碎片化。使用OPTIMIZETABLE语句重新组织表并压缩任何可能被浪费的空间。

现在流行的数据库软件都能满足你的需求，比如Oracle、 sybase、SQL server、mySQL、DB2等等，当然考虑自己的水平，如果水平不是太好的话可以用SQL server、mySQL，但是如果能力比较强、计算机性能比较强劲、需要存储的文件比较多(存储文件数是以万为单位，同时访问量也是以万为单位)，还是建议用其他的一些软件,但是如果仅仅是几百M的文件你随便选择就可以了，他们之间没有太大区别，关于如何建立实在是帮不了你，所谓难者不会会者不难，你看一下相关书籍就懂得如何建立数据库了，首先学习SQL查询语言，然后再看关于各个数据库介绍的书籍

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