此外，随着云计算技术的发展，数据库系统也逐渐向云上转移，出现了云数据库的概念。云数据库通过计算机网络提供数据管理服务，具有部署和虚拟化在“云端”的特点。同时，数据库技术也呈现出多元化的趋势，非关系型数据库如NoSQL数据库因其能适应更多应用场景而得到发展。此外，数据库管理系统(DBMS)的核心组件集一般可以分为管理组件、网络组件、计算组件、存储组件四大模块。

三、主流数据库的介绍

主流的数据库系统包括关系型数据库和非关系型数据库两大类

（一）关系型数据库

关系型数据库（Relational Database Management System, RDBMS）是一种基于关系模型理论的数据库管理系统。关系模型由英国计算机科学家艾伦·科德在1970年提出，其核心思想是将数据组织成一系列二维表格（关系）的形式，并通过表格之间的关联关系来描述和操作数据。

关系数据库系统是基于关系模型的数据库系统，关系模型的数据结构使用简单易懂的二维数据表

，可用简单的“实体-关系”(E-R)图来表示

E-R图中包含了关系、实体(数据对象)、和属性三个要素

实体：也称为实例，对应现实世界中可区别于其他对象的“事件”邻事物'。
属性：实体所具有的某一特性，一个实体可以有多个属性
联系：实体集之间的对应关系称为联系，也称为关系。
所有实体及实体之间联系的集合构成一个关系数据库

通过上图可以看到，关系表中存放着其它表与表之间的对应关系，如用户名编号为1的张三用户，他的账号和密码对应的是账号表中的编号3

关系数据库的存储结构是二维表格

每个二维表中

每一行称为一条记录，用来描述一个对象的信息

每一列称为一个字段，用来描述对象的一个属性

简单来说，行加列就是一个二维表

优点：

1.使用表存储数据，格式统一，便于维护

2.使用SQL语言操作，标准统一，使用方便

缺点：

1、读写性能比较差，尤其是海量数据的高效率读写；

2、固定的表结构，灵活度稍欠；

3、高并发读写需求，传统关系型数据库来说，硬盘I/O是一个很大的瓶颈。

常见的关系型数据库

MySQL：开源的关系型数据库管理系统，由 Oracle 公司维护，非常适合 Web 应用程序，以其灵活性和高性能著称。

Oracle Database：由甲骨文公司开发，广泛应用于企业级应用，提供高度可伸缩性和安全性。

Microsoft SQL Server：由微软公司开发，适合于 Windows 环境，且在 Azure 上有良好的云支持。

PostgreSQL：开源对象关系数据库系统，支持丰富的数据类型和索引，具有强大的功能和稳定性。

IBM Db2：IBM 公司出品的关系型数据库，针对大型企业级应用设计，支持大数据和混合云环境。

SQLite：轻量级嵌入式数据库，广泛应用于移动应用和桌面应用。

MariaDB：MySQL 的一个分支，也是一个开源的关系型数据库，兼容 MySQL，同时提供了一些增强特性和改进

（二）非关系型数据库

非关系型数据库（Non-relational Database，也称NoSQL数据库）是一种不同于传统关系型数据库的数据存储系统，它不采用关系模型和SQL语言，而是采用其他数据模型和查询语言来存储和检索数据。非关系型数据库的主要特点在于其灵活的数据模型、高可扩展性和分布式存储的能力，以适应互联网时代的大规模、高速和多样化的数据处理需求。

主要特点：

数据模型多样性：

键值存储（Key-Value Store）：如Redis、Amazon DynamoDB，以键值对的形式存储数据，适用于快速查找和缓存场景。

文档型数据库（Document-Oriented）：如MongoDB、Couchbase，以JSON、XML等文档形式存储数据，每个文档都可以拥有独特的结构。

列族存储（Column Family）：如Apache Cassandra、HBase，数据按列族存储，同一列族内的数据具有较强的关联性，适用于大数据分析和实时查询。

图形数据库（Graph Database）：如Neo4j，以节点、边和属性构成的图形模型表示数据，擅长处理复杂的关系网络数据。

弱一致性：非关系型数据库倾向于牺牲强一致性（ACID）以换取更高的可用性和扩展性，通常采用CAP定理中的CP/AP模型。
水平扩展：非关系型数据库通过分布式架构和数据分区技术实现水平扩展，能够在多台服务器上分散数据存储和处理负载，以应对大规模并发访问和数据增长。
灵活的数据结构：非关系型数据库允许数据结构在运行时动态变化，无需预先定义严格的数据表结构。

使用场景：

实时数据处理：对实时数据进行快速写入和查询，如日志记录、点击流分析。
大数据处理：处理PB级别数据，提供大数据存储和分析能力。
高并发场景：在高并发访问的情况下，能够提供高可用性和低延迟的读写服务。
内容管理系统：文档型数据库适合存储和检索带有复杂结构的内容信息。
社交网络：图形数据库在处理用户之间的社交关系时效果尤为突出。

非关系型数据库已经成为现代IT架构中的重要组成部分，与关系型数据库互补，共同支撑各类业务场景的数据存储和处理需求。

优点：

1、格式灵活：存储数据的格式可以是key,value形式、文档形式、图片形式等等，文档形式、图片形式等等，使用灵活，应用场景广泛，而关系型数据库则只支持基础类型。

2、速度快：nosql可以使用硬盘或者随机存储器作为载体，而关系型数据库只能使用硬盘；

3、高扩展性；

4、成本低：nosql数据库部署简单，基本都是开源软件。

缺点：

1、不提供sql支持，学习和使用成本较高；

2、无事务处理；

3、数据结构相对复杂，复杂查询方面稍欠。

4、好多数据写在内存中

常见的非关系型数据库

MongoDB：流行的开源文档型数据库，采用 JSON 格式的文档存储数据。

Cassandra：由 Apache 基金会开发的分布式列族数据库，适用于大规模分布式环境。

Redis：内存中数据结构存储系统，也支持持久化，常用于缓存和实时数据存储。

Apache HBase：基于 Google Bigtable 设计的分布式列式数据库，运行在 Hadoop 生态系统之上。

Amazon DynamoDB：亚马逊提供的完全托管的 NoSQL 数据库服务，专为可扩展性和高吞吐量设计。

Elasticsearch：开源搜索引擎，基于 Lucene，提供分布式全文搜索和分析功能。

（三）关系与非关系型的区别

关系型数据库（Relational Database）和非关系型数据库（NoSQL Database）在数据存储、组织、查询和扩展性等方面具有显著的区别：

1.数据结构与模型

关系型数据库：基于关系模型理论，数据以表格形式存储，每个表格由行和列组成，且表格之间通过主键和外键建立关系，形成一个严格的二维表格体系。关系型数据库遵循ACID（原子性、一致性、隔离性、持久性）原则。

非关系型数据库：又称为NoSQL数据库，数据可以以多种形式存储，包括但不限于文档型、键值对、列族存储和图形数据库。非关系型数据库不要求固定的表结构和关系，支持灵活的数据模型，强调水平扩展和高性能读写。

2.数据一致性：

关系型数据库：通常提供强一致性的保证，通过事务处理确保数据完整性，遵循严格的数据约束

非关系型数据库：在很多情况下提供的是最终一致性，牺牲部分一致性以换取更高的可用性和扩展性，特别是在分布式环境下，不同的NoSQL数据库对数据一致性的保证程度各异。

3.查询语言

关系型数据库：使用结构化查询语言（SQL）进行数据操作，SQL是一种标准化的语言，提供了丰富的查询、更新和管理数据的手段。

非关系型数据库：没有统一的查询语言，各具特色的查询方式。例如，MongoDB使用MongoDB Query Language（MQL），Cassandra使用CQL（Cassandra查询语言），键值存储一般使用简单的GET/PUT操作。

4.扩展性

关系型数据库：传统关系型数据库通过垂直扩展（增加单台服务器的硬件资源）来应对性能需求的增长，现代关系型数据库也开始支持水平扩展（通过集群和分区），但扩展性相比非关系型数据库略显受限。

非关系型数据库：天生支持水平扩展，设计之初就考虑到分布式环境下的数据存储和处理，可通过增加更多服务器节点来分散数据和负载，具有较好的水平扩展能力。

5.数据冗余与JOIN操作

关系型数据库：通过JOIN操作关联不同表中的数据，数据可能存在一定程度的冗余以优化查询性能，但也可能导致数据一致性问题。

非关系型数据库：通常不支持JOIN操作，数据冗余程度取决于数据模型的设计，有的NoSQL数据库通过嵌套数据或引用避免JOIN，有些则允许适度冗余以加速查询。

6.数据存储位置

关系型数据库：将数据写到磁盘当中，读写系统会受到磁盘IO限制或瓶颈

非关系型数据库：将数据存到内存当中

7.适用场景

关系型数据库：适用于对事务性要求较高、数据结构固定且关系复杂的应用场景，如金融、电商后台系统等。

非关系型数据库：适用于处理大量非结构化或半结构化数据、需要高并发读写、对扩展性要求较高的场景，如社交网络、物联网、实时分析等领域

四、MySQL数据库介绍

MySQL是一款广泛使用、开源的关系型数据库管理系统（RDBMS），由瑞典MySQL AB公司开发，后被Sun Microsystems收购，现属于Oracle公司。MySQL以其高效、稳定、易于使用和成本低廉的特点，在全球范围内受到了广大开发者的青睐，尤其在Web应用开发中占据主导地位。

MySQL数据库主要特点包括：

开源免费：MySQL遵循GPL协议，用户可以免费下载、使用和修改源代码，这对于企业和个人开发者来说大大降低了成本。
高性能：MySQL经过精心设计，提供了极佳的查询性能，支持索引、查询优化器、缓存机制等功能，能够处理大量并发连接和数据量。
完备的SQL支持：MySQL支持标准SQL语法，同时也提供了一些扩展功能，可以根据需求定制SQL查询。
可移植性强：MySQL可在多种操作系统平台上运行，包括Windows、Linux、macOS以及其他类Unix系统。
安全性：MySQL提供了多种安全措施，包括用户权限管理、SSL加密连接、密码复杂度校验等功能，以保护数据库中的数据安全。
高可用性和可扩展性：MySQL支持主从复制、集群（如MySQL Cluster、MySQL Fabric）、分区表等技术，以实现高可用性和大规模数据处理能力。
多种存储引擎：MySQL支持多种存储引擎，如InnoDB（支持事务处理和行级锁定）、MyISAM（读密集型场景）、MEMORY（数据存储在内存中）等，可根据实际应用场景选择合适的存储引擎。
社区活跃：MySQL拥有庞大的开发者社区，有许多第三方插件、工具和教程，为开发者提供丰富的技术支持和解决方案。

MySQL已被广泛应用于Web应用、移动应用、数据分析、云计算等多个领域，是LAMP（Linux、Apache、MySQL、PHP/Perl/Python）开源技术栈的重要组成部分

五、MySQL的安装

MySQL的安装方式有三种

yum安装

优点：安装速度快，自动生成配置文件与程序用户

缺点：centos自带版本较低，需要搭建yum仓库，一般企业不推荐使用yum安装

编译安装

优点：安全，可以自己选择安装版本，功能齐全

缺点：编译文件多，速度较慢

二进制安装

优点：速度快，效率高

缺点：二进制包文件较大，下载缓慢，且有漏洞。

一般推荐使用编译安装的

1.安装Mysql环境依赖包

2.创建程序用户管理

3.准备好源码包，并解压

注意：这里准备的是mysql与boost的集成包

4.执行cmake命令进行编译

注意：在指定-DWITH_BOOST=boost时，由于本次安装使用的是mysql-boost集成包安装，直接指明boost即可，如分开安装，则需要指明路径，如-DWITH_BOOST=/usr/local/boost。

5.执行make && make install进行编译安装

注意：此过程较为缓慢，可以调用所有CPU一起加快编译速度，make -j cpu核数

例如make -j 4 就是调用4核cpu一起编译

6.更改管理主/组

7.修改配置文件

8.设置环境变量，申明/宣告mysql命令便于系统识别

9.初始化数据库

10.建立service文件

cp /usr/local/mysql/usr/lib/systemd/system/mysqld.service /usr/lib/systemd/system/

11.启动服务

准备好压缩包，放在/opt目录下  mysql-boost-5.7.20.tar.gz

1.安装Mysql环境依赖包

yum -y install gcc gcc-c++ ncurses ncurses-devel bison cmake

gcc
gcc-c++
ncurses     #字符终端下图形互动功能的动态库
ncurses-devel #ncurses开发包
bison #语法分析器
cmake #mysql需要用cmake编译安装

2.创建程序用户管理
useradd -s /sbin/nologin mysql

3.解压源码包

tar zxf mysql-boost-5.7.20.tar.gz -C /opt

4.执行cmake命令进行编译

cd /opt/mysql-5.7.20/

cmake \
-DCMAKE_INSTALL_PREFIX=/usr/local/mysql \       #指定mysql的安装路径
-DMYSQL_UNIX_ADDR=/usr/local/mysql/mysql.sock \ #指定mysql进程监听套接字文件（数据库连接文件）的存储路径
-DSYSCONFDIR=/etc \ #指定配置文件的存储路径
-DSYSTEMD_PID_DIR=/usr/local/mysql \ #指定进程文件的存储路径
-DDEFAULT_CHARSET=utf8 \ #指定默认使用的字符集编码，如 utf8
-DDEFAULT_COLLATION=utf8_general_ci \           #指定默认使用的字符集校对规则
-DWITH_EXTRA_CHARSETS=all \                       #指定支持其他字符集编码
-DWITH_INNOBASE_STORAGE_ENGINE=1 \ #安装INNOBASE存储引擎
-DWITH_ARCHIVE_STORAGE_ENGINE=1 \ #安装ARCHIVE存储引擎
-DWITH_BLACKHOLE_STORAGE_ENGINE=1 \ #安装BLACKHOLE存储引擎
-DWITH_PERFSCHEMA_STORAGE_ENGINE=1 \ #安装FEDERATED存储引擎
-DMYSQL_DATADIR=/usr/local/mysql/data \ #指定数据库文件的存储路径

-DWITH_BOOST=boost

#使用mysql-boost集成包安装直接指明boost，如分开安装，则需要指明路径，

#如-DWITH_BOOST=/usr/local/boost
-DWITH_SYSTEMD=1                               #生成便于systemctl管理的文件

5.make && make install

注意：如果在CMAKE的过程中有报错，当报错解决后，需要把源码目录中的CMakeCache.txt文件删除，然后再重新CMAKE，否则错误依旧

6.更改管理主/组
chown -R mysql:mysql /usr/local/mysql/
chown mysql:mysql /etc/my.cnf

7.修改配置文件
vim /etc/my.cnf                               #删除原配置项，再重新添加下面内容
[client]                                   #客户端设置
port = 3306
socket=/usr/local/mysql/mysql.sock

[mysqld]                                   #服务全局设置
user = mysql                            #设置管理用户
basedir=/usr/local/mysql                   #指定数据库的安装目录
datadir=/usr/local/mysql/data               #指定数据库文件的存储路径
port = 3306                                   #指定端口
character-set-server=utf8                   #设置服务器字符集编码格式为utf8
pid-file = /usr/local/mysql/mysqld.pid       #指定pid 进程文件路径
socket=/usr/local/mysql/mysql.sock           #指定数据库连接文件
bind-address = 0.0.0.0                       #设置监听地址，0.0.0.0代表允许所有，如允许多个IP需空格隔开
skip-name-resolve                           #禁用DNS解析
max_connections=2048                       #设置mysql的最大连接数
default-storage-engine=INNODB               #指定默认存储引擎
max_allowed_packet=16M                       #设置数据库接收的数据包大小的最大值
server-id = 1                               #指定服务ID号

sql_mode=NO_ENGINE_SUBSTITUTION,STRICT_TRANS_TABLES,

NO_AUTO_CREATE_USER,NO_AUTO_VALUE_ON_ZERO,NO_ZERO_IN_DATE,

NO_ZERO_DATE,ERROR_FOR_DIVISION_BY_ZERO,PIPES_AS_CONCAT,ANSI_QUOTES
sql_mode常用值如下:
NO_ENGINE_SUBSTITUTION
如果需要的存储引擎被禁用或未编译,那么抛出错误。不设置此值时,用默认的存储引擎替代,并抛出一个异常

STRICT_TRANS_TABLES
在该模式下,如果一个值不能插入到一个事务表中,则中断当前的操作,对非事务表不做限制

NO_AUTO_CREATE_USER
禁正GRANT创建密码为空的用户

NO_AUTO_VALUE_ON_ZERO
mysql中的自增长列可以从O开始。默认情况下自增长列是从1开始的，如果你插入值为0的数据会报错

NO_ZERO_IN_DATE
不允许日期和月份为零

NO_ZERO_DATE
mysql数据库不允许插入零日期,插入零日期会抛出错误而不是警告

ERROR_FOR_DIVISION_BY_ZERO
在INSERT或UPDATE过程中，如果数据被零除，则产生错误而非警告。默认情况下数据被零除时MysQL返回NULL

PIPES_As_CONCAT
将"||"视为字符串的连接操作符而非或运算符，这和Oracle数据库是一样的，也和字符串的拼接函数Concat相类似

ANSI_QUOTES
启用ANSI_QUOTES后，不能用双引号来引用字符串，因为它被解释为识别符

8.设置环境变量，申明/宣告mysql命令便于系统识别
echo "PATH=$PATH:/usr/local/mysql/bin" >> /etc/profile
source /etc/profile

9.初始化数据库
cd /usr/local/mysql/bin/
./mysqld \
--initialize-insecure \               #生成初始化密码为空
--user=mysql \ #指定管理用户
--basedir=/usr/local/mysql \ #指定数据库的安装目录
--datadir=/usr/local/mysql/data       #指定数据库文件的存储路径

10.建立service文件

cp /usr/local/mysql/usr/lib/systemd/system/mysqld.service /usr/lib/systemd/system/

systemctl daemon-reload #刷新识别
systemctl enable --now mysqld #开机自启并立即启动

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