【Day 29 】Linux-数据库
一、数据库
（一）相关概念
1、数据库
数据库是存储数据的结构化仓库，其底层依赖文件系统来物理存储数据。但这些文件并非杂乱无章，而是通过特定的数据格式（如索引文件、数据页文件等）和组织方式（如行式存储、列式存储）来管理数据，以实现高效的查询、修改和查询。
| 维度 | 结构化数据（如关系型数据库） | 非结构化数据（如文本、图片、视频） |
|---|---|---|
| 存储格式 | 固定格式（表、字段、数据类型） | 无固定格式（二进制、自由文本等） |
| 组织方式 | 按预定义模型和关系组织 | 无序或松散组织，依赖元数据描述 |
| 查询方式 | 支持 SQL 等结构化查询语言，精准高效 | 依赖全文检索、特征提取等，查询复杂度高 |
2、RDBMS
（1）定义：
关系型数据库管理系统（RDBMS）通过表格（Table） 来组织数据，表格之间通过关系（Relationship） 建立连接。是最常见的数据库类型。
（2）逻辑结构层级（从高到低）
1. 数据库
一个独立的存储空间用于隔离不同业务的数据）。每个数据库包含独立的表、索引、视图等对象，且与其他数据库在逻辑上隔离（默认不共享数据）。
2. 表
数据库中最核心的逻辑单元，以二维表格形式组织数据（行 + 列）。例如 “用户表” 包含 “用户 ID、姓名、手机号” 等列，每一行对应一个用户的具体信息。
3. 行（Row）与列（Column）
- 行（记录，Record）：表中的一行数据，对应一个具体实体。
- 列（字段，Field）：表中的一列数据，，定义了数据的类型和约束，描述实体的一个属性。
4. 约束（Constraint）
定义：用于限制数据取值的规则，保证数据的完整性、准确性和一致性。分为以下几类：
（1）主键约束（Primary Key）
定义：用于唯一标识表中的每一行记录，是表中记录的 “唯一身份标识”。
核心特性：
- 唯一性：一个表只能定义一个主键（可由单个字段或多个字段组合而成，即 “复合主键”）；
- 非空性：主键字段的值不能为
NULL（必须有具体值）；
作用：保障表的实体完整性（确保每条记录都能被唯一区分，无重复或歧义）。
（2）外键约束（Foreign Key）
定义：在两个表之间建立关联关系的字段（或字段组合），子表的外键通过引用父表的特定字段，强制维护表之间的参照完整性（即子表的关联记录必须在父表中真实存在）。
关联对象：子表的外键通常关联父表的主键或唯一键（需能唯一标识父表记录）；
作用：避免子表出现 “孤立数据”（即引用了父表中不存在的记录）。
约束规则：
- 插入约束：子表插入新记录时，外键字段的值必须匹配父表中被关联字段的已有值，否则插入失败（例：订单表的 “用户 ID” 必须对应用户表中已存在的 “用户 ID”）。
- 更新约束：若父表中被关联字段的值更新，子表的外键值可按预设规则同步处理（如
ON UPDATE CASCADE：子表外键值随父表同步更新），避免关联关系失效。 - 删除约束：若删除父表中被关联的记录，子表的外键记录按规则处理，防止孤立数据：
ON DELETE RESTRICT：禁止删除父表记录（若子表仍有关联）；ON DELETE CASCADE：删除父表记录时，自动删除子表中所有关联记录；ON DELETE SET NULL：删除父表记录时，将子表外键字段设为NULL（需外键允许NULL）。
关联的完整性保障：
- 实体完整性：依赖父表的主键 / 唯一键确保被关联记录的唯一性（子表引用的父表记录唯一）
- 域完整性：外键字段的数据类型、长度必须与父表被关联字段完全一致，避免类型不匹配导致的关联失效。
（3）域约束（Domain Constraint）
定义：用于限制表中单个字段（列） 合法取值范围的约束集合，为字段定义一个 “域”（即允许的取值集合），确保该字段的所有值都属于这个集合，保障字段级数据的合法性。
包含的具体约束类型：
- 数据类型约束：通过定义字段的数据类型（如
INT、VARCHAR(50)、DATE等），限制字段只能存储符合该类型的数据（例：age INT限制 “年龄” 只能是整数）。 - 非空约束（NOT NULL）：限制字段的值不能为
NULL（必须填写具体内容，例：username VARCHAR(50) NOT NULL确保 “用户名” 必填）。 - 检查约束（CHECK）：通过自定义条件表达式限制字段的取值（如范围、格式等，例：
score DECIMAL(5,2) CHECK (score >= 0 AND score <= 100)限制 “成绩” 在 0-100 之间）。 - 默认值约束（DEFAULT）：为字段指定默认值，当插入记录时未输入此字段的值，自动填充预设值（如 “状态” 默认 “活跃”）。
核心特点：仅作用于单个字段，与其他字段或表无关，专注于保障字段自身取值的合法性。
5. 索引（Index）
定义：逻辑上的 “快速查询工具”，基于表中的一列或多列构建，用于加速数据查询（类似书籍的目录）。索引不改变表的逻辑结构，但过多索引会降低数据写入速度，需按需创建。
6. 视图（View）
定义：由 SQL 查询定义的虚拟表，逻辑上可像表一样查询，但不实际存储数据。
作用：简化复杂查询、隐藏敏感数据（如只显示用户的 “姓名” 而隐藏 “身份证号”）。
7、RDBMS 的核心特性：
ACID （保证数据操作的可靠性）
- 原子性（Atomicity）：事务要么全完成，要么全不完成（如转账操作要么双方账户都更新，要么都不更新）。
- 一致性（Consistency）：事务执行后，数据从一个合法状态变为另一个合法状态（如余额不能为负）。
- 隔离性（Isolation）：多个事务同时执行时，彼此不干扰。
- 持久性（Durability）：事务完成后，数据修改永久保存。
8、操作 RDBMS 的标准语言：
SQL（Structured Query Language，结构化查询语言）是管理关系型数据库的标准编程语言。主要功能包括：
- 数据操作：查询、插入、更新、删除数据；
- 结构定义：创建 / 修改 / 删除数据库、表、索引等；
- 权限管理：控制用户对数据库 / 表的访问权限。
9、常见的RDBMS：
| 国际主流数据库 | 所属主体 | 特点 |
| MySQL | 最初由瑞典 MySQL AB 公司开发，后被 Sun 收购，最终随 Sun 被 Oracle 公司收购（现为 Oracle 旗下产品） | 开源免费（社区版），企业版需付费授权，支持关系型数据模型。 轻量、易用，适合中小型应用，广泛用于 Web 开发（如 LAMP/LNMP 架构）。 存储引擎灵活（如 InnoDB 支持事务和外键，MyISAM 侧重读性能） |
| MariaDB | 由 MySQL 原开发团队主导，基于 MySQL 分支开发，开源社区维护 | 完全兼容 MySQL（语法、API 一致），可作为 MySQL 的替代方案，避免 Oracle 对 MySQL 的闭源风险。 新增部分特性（如更多存储引擎、性能优化工具），开源免费，社区活跃 |
| Percona Server | 由 Percona 公司（开源组织）开发维护 | 基于 MySQL 的增强版，开源免费，兼容 MySQL 生态。 专注性能优化和高可用性，内置 Percona XtraBackup 等工具，适合对性能要求高的场景（如大型电商、金融）。 |
| PostgreSQL（简称 Postgres 或 PG） | 开源项目，由加州大学伯克利分校发起，社区维护。 | 高度合规的关系型数据库，支持复杂数据类型（如 JSON、数组、地理信息）和高级特性（如事务、存储过程、复杂查询优化）。 开源免费，稳定性强，适合企业级应用和数据复杂度高的场景（如科研、政务） |
| Oracle Database | Oracle 公司（甲骨文）的旗舰产品 | 闭源商业数据库，功能全面（支持分布式事务、高并发、容灾备份），稳定性和安全性极强。 适合超大型企业级应用（如金融、电信核心系统），但 licensing 费用高昂 |
| SQL Server | 微软公司开发的商业数据库 | 闭源商业软件，与 Windows 系统、.NET 生态集成紧密，易用性强。 支持关系型和非关系型数据（如 JSON、XML），适合中小型企业及微软技术栈的应用（如ASP.NET开发）。 |
| 国产数据库 | 所属主体 | 特点 |
| 达梦数据库（DM） | 武汉达梦数据库股份有限公司 | 完全自主研发，兼容 Oracle 语法和生态，支持事务、高可用和分布式架构。 广泛用于政务、金融等对国产化要求高的领域，满足数据安全合规需求。 |
| 人大金仓（KingbaseES | 北京人大金仓信息技术股份有限公司，源于中科院计算所研究成果 | 支持关系型数据和多种数据模型，兼容 PostgreSQL 和 Oracle，适配国产化软硬件（如鲲鹏、麒麟系统）。 重点服务政务、能源等行业，强调自主可控和安全性 |
| 阿里云 OceanBase | 阿里巴巴集团自主研发的分布式数据库 | 原生分布式架构，支持海量数据存储和高并发访问（曾支撑双 11 峰值流量）。 兼容 MySQL 语法，开源社区版与商业版并存，适合互联网、金融等大规模场景。 |
| 华为高斯数据库（GaussDB） | 华为公司研发的系列数据库产品。 | 涵盖关系型（GaussDB T）、分布式（GaussDB 100）、云原生（GaussDB Cloud）等多种形态。 兼容 Oracle、MySQL 生态，强调与华为硬件（如鲲鹏芯片）的协同优化，服务政企、运营商等领域。 |