前言

作为现代信息系统的核心支撑，数据库在各类应用中扮演着不可或缺的角色。无论是社交平台、外卖服务，还是企业财务管理与业务运营系统，其底层都依赖于数据库实现数据的高效存储、管理和访问。掌握数据库的基本概念、演进历程以及不同类型数据库的特点，是构建数据处理能力的第一步。这不仅有助于理解“数据—表—数据库”之间的层次结构，还能为实际开发中选择合适的技术方案提供理论依据——例如判断应使用 MySQL 这类关系型系统，还是 Redis 等非关系型工具。本文将从基础定义出发，梳理数据库的发展阶段，对比主流类型，并建立完整的知识框架，为后续实践与深入学习奠定坚实基础。

一、数据库概述

1. 基本概念解析

1.1 数据

定义：数据是对客观事物的符号化描述（Data），涵盖数字、文本、图像、音频等多种形式。

存储方式：以统一格式按记录进行组织，相同类型的数据集中存放。例如，“学生信息”作为一个独立的数据集合进行管理。

示例说明：在一个班级的学生数据中，每位同学构成一条记录，每条记录包含多个属性字段，如学号、姓名、性别等。

数据库层级结构：MySQL 服务 → 数据库实例 → 数据表 → 行（即记录）+ 列（即字段）。

1.2 表

结构组成：由行（记录）和列（字段）构成，是数据组织的基本单元。

主要特征：记录由若干字段组成；字段内容可为字符或数值；支持多用户并发访问；具备较低的数据冗余度和较高的独立性。

1.3 数据库

数据库是一组按照特定规则组织并相互关联的数据集合，本质上是多个数据表的集合体，用于集中管理相关信息。

1.4 数据库管理系统（DBMS）

定义：用于操作和控制数据库运行的专用软件系统。

核心功能包括：

• 数据库的创建与日常维护（如建表、备份恢复、性能监控、结构调整）；
• 数据定义功能（设定数据结构、存储模式及安全策略）；
• 数据操作能力（执行查询、统计、增删改等操作）；
• 运行时管理机制（实现并发控制、权限校验、事务管理）；
• 系统通信接口（支持与其他应用程序交互，如 Office 工具套件或 Access）。

工作流程：接收用户请求 → 转换为底层数据库指令 → 执行相应操作 → 获取结果集 → 格式化输出 → 返回给客户端。

1.5 数据库系统（DBS）

组成要素：硬件环境 + 操作系统 + 数据库文件 + DBMS 软件 + 应用程序 + 最终用户。

关键角色 —— DBA（数据库管理员）：负责系统的备份与恢复、权限分配、性能调优及用户账户管理。

典型应用软件示例：Navicat 可视化工具、人力资源管理系统、财务核算平台、图书馆借阅系统等。

2. 数据库技术发展简史

2.1 第一阶段：层次型与网状型数据库

早期数据库模型以层次结构或网络拓扑为基础，适用于固定路径访问的场景。

代表系统：IBM 于 1969 年推出的 IMS（Information Management System）。

2.2 第二阶段：关系型数据库兴起

核心理念：所有数据均以二维表格形式存储（行表示记录，列表示字段），利用数学中的集合论与关系代数实现数据的操作（如选择、投影、连接）。该模型直观易懂，便于查询与维护。

里程碑产品：

• System R：由 IBM 开发，首个验证关系模型可行性的实验性系统；
• Ingres：源自加州大学伯克利分校，后来演化出 PostgreSQL。

历史意义：推动了 SQL（结构化查询语言）成为行业标准，后续主流数据库如 MySQL、Oracle、SQL Server 均源于此技术路线。

2.3 第三阶段：新型数据库时代

发展趋势：面向对象设计、跨平台兼容性增强，支持 SQL 与 NoSQL 混合架构，适应多样化应用场景。

新兴代表：MariaDB、PostgreSQL、时序数据库 Prometheus 等。

3. 关系型数据库详解

数据建模方式：采用 E-R 模型（实体-联系模型），其中每一行代表一个实体，每一列对应实体的一个属性，表之间可通过一对一、一对多或多对多的关系进行关联。

唯一标识机制：主键（Primary Key）确保每条记录的唯一性和非空性，类似于身份证号或学号。

常见产品：MySQL、Oracle、SQL Server、DB2、PostgreSQL 等。

4. 非关系型数据库（NoSQL）

名称含义：NoSQL 即 “Not Only SQL”，强调不局限于传统表格结构，支持多种数据格式。

存储形式：包括键值对（Key-Value）、文档型、列式存储、图结构等。

典型代表：Redis、Memcached、MongoDB、HBase。

适用场景：高并发读写、缓存加速、大数据实时分析等。

优势特点：

• 数据格式灵活，支持 JSON、图片、序列化对象等多种类型；
• 读写速度快，多数基于内存操作；
• 横向扩展能力强，易于分布式部署；
• 成本较低，普遍开源且安装配置简便。

局限之处：

• 不原生支持 SQL 查询语言；
• 缺乏完整的事务支持（ACID 特性弱）；
• 复杂查询能力有限；
• 大部分数据驻留在内存中，对硬件资源要求较高。

Redis 与 Memcached 对比

CMakeCache.txt

5. 关系型与非关系型数据库对比

两种数据库类型各有侧重，在实际项目中常根据需求互补使用：

• 数据结构：关系型强调规范化的表结构，适合强一致性场景；NoSQL 更加灵活，适合半结构或无结构数据。
• 查询语言：关系型使用 SQL，功能强大且标准化；NoSQL 多依赖 API 或自定义查询方式。
• 扩展方式：关系型通常垂直扩展（提升单机性能）；NoSQL 易于水平扩展（增加节点数量）。
• 事务支持：关系型支持完整事务（ACID）；NoSQL 多数仅提供最终一致性。
• 性能表现：NoSQL 在高并发、低延迟场景下更具优势，尤其适合作为缓存层。

6. 小结

通过对数据库基本概念、发展历程及主流类型的梳理，可以清晰地看到：关系型数据库凭借其成熟稳定的事务机制和强大的查询能力，仍是企业级系统的首选；而 NoSQL 凭借灵活性与高性能，在互联网高并发场景中占据重要地位。合理选择数据库类型，需结合具体业务需求、数据特征与系统架构综合考量。

二、MySQL 5.7 源码编译安装指南

2.1 环境准备

安装必要依赖工具：确保系统已安装 gcc、cmake、make、bison、libncurses5-dev 等编译所需组件。

创建专用运行用户：新增 mysql 用户用于隔离服务权限，保障安全性。

2.2 源码解压与依赖配置

将下载的 MySQL 源码包解压至指定目录，并检查依赖项是否齐全，避免编译失败。

2.3 CMake 编译配置

进入源码根目录：定位到解压后的 MySQL 源码所在路径。

执行 CMake 配置命令（关键参数设置）：

cmake . \
-DCMAKE_INSTALL_PREFIX=/usr/local/mysql \
-DDEFAULT_CHARSET=utf8 \
-DDEFAULT_COLLATION=utf8_general_ci \
-DENABLED_LOCAL_INFILE=1 \
-DWITH_INNOBASE_STORAGE_ENGINE=1

开始编译与安装：运行 make && make install 完成编译过程。

存储引擎说明：InnoDB 为默认推荐引擎，支持事务、外键与崩溃恢复。

2.4 配置 MySQL

权限设置：调整安装目录归属权至 mysql 用户，防止权限异常。

修改主配置文件 `/etc/my.cnf`：配置数据目录、日志路径、缓冲区大小等核心参数。

2.5 环境变量设置

将 MySQL 的 bin 目录加入系统 PATH，方便全局调用 mysql、mysqldump 等命令。

2.6 数据库初始化

执行 mysql_install_db 脚本完成初始数据库 schema 的生成，包括 mysql 系统库与权限表。

2.7 服务管理

配置 systemd 或 init 脚本实现开机启动与 service 方式启停数据库服务。

2.8 账号密码管理

设置 root 用户密码：首次登录后立即修改默认空密码，增强安全性。

登录 MySQL：使用 mysql -u root -p 命令进入交互式终端。

总结

通过源码方式安装 MySQL 5.7，虽然步骤较复杂，但能更深入理解其内部结构与依赖关系，也为定制化部署提供了可能。整个流程涵盖了环境搭建、编译配置、服务初始化与安全管理等多个环节，是掌握数据库运维技能的重要实践路径。

5. 关系型数据库与非关系型数据库的对比

缓存系统对比：Redis 与 Memcached

共同点：两者均以内存为运行介质，用于存储热点数据，具备极高的访问速度。

差异点：Redis 支持数据持久化，可将内存中的数据保存到磁盘；而 Memcached 仅为纯内存存储，一旦断电或服务重启，数据将全部丢失。

6. 总结要点

• 当前主流数据库架构通常结合使用关系型（如 MySQL、Oracle、SQL Server）与非关系型数据库（如 Redis、MongoDB）。
• 数据库管理系统（DBMS）的核心作用是作为应用程序与数据之间的桥梁，负责接收请求、解析指令、执行操作并返回结果。
• 选型建议：
  • 若数据结构清晰、关系明确、需支持复杂查询 → 推荐使用关系型数据库；
  • 若面对高并发访问、非结构化数据或大数据分析场景 → 更适合选用非关系型数据库；
  • 实际项目中常采用“SQL + NoSQL”混合模式，例如通过 Redis 做缓存加速，搭配 MySQL 实现数据持久化存储。

二、MySQL 5.7 源码编译安装流程

2.1 环境准备工作

安装必要的依赖工具包：

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

各依赖组件说明：

• gcc / gcc-c++： C/C++ 编译器，用于源码编译；
• ncurses / ncurses-devel： 提供字符终端下的用户交互支持；
• bison： 语法分析生成工具，协助解析SQL语句结构；
• cmake： 跨平台构建工具，MySQL 编译所依赖。

创建专用于运行 MySQL 服务的系统用户（禁止登录）：

useradd -s /sbin/nologin mysql

2.2 源码解压及依赖配置

将 MySQL 源码包解压至目标目录：

tar zxvf mysql-5.7.17.tar.gz -C /opt

同时解压 boost 库至指定路径（MySQL 5.7 编译所需）：

tar zxvf boost_1_59_0.tar.gz -C /usr/local/

为方便后续引用，重命名 boost 目录：

mv /usr/local/boost_1_59_0 /usr/local/boost

2.3 使用 CMake 进行编译配置

进入解压后的源码目录：

cd /opt/mysql-5.7.17/

执行 cmake 命令并设置关键参数：

cmake \
-DCMAKE_INSTALL_PREFIX=/usr/local/mysql \
-DMYSQL_UNIX_ADDR=/usr/local/mysql/mysql.sock \
-DSYSCONFDIR=/etc \
-SYSTEMD_PID_DIR=/usr/local/mysql \
-DDEFAULT_CHARSET=utf8 \
-DDEFAULT_COLLATION=utf8_general_ci \
-DWITH_EXTRA_CHARSETS=all \
-DWITH_INNOBASE_STORAGE_ENGINE=1 \
-DWITH_ARCHIVE_STORAGE_ENGINE=1 \
-DWITH_BLACKHOLE_STORAGE_ENGINE=1 \
-DWITH_PERFSCHEMA_STORAGE_ENGINE=1 \
-DMYSQL_DATADIR=/usr/local/mysql/data \
-DWITH_BOOST=/usr/local/boost \
-DWITH_SYSTEMD=1

CMakeCache.txt

注意：若 cmake 配置过程中报错，在修复问题后需删除 CMake 生成的缓存文件（如 CMakeCache.txt），然后重新执行配置命令。

关于存储引擎的补充说明：

• MYISAM、MERGE、MEMORY 和 CSV 引擎默认已静态编入服务器，无需额外启用；
• 其他引擎（如 INNODB、ARCHIVE 等）若需静态编译，应使用对应选项进行声明。

-DWITH_XXX_STORAGE_ENGINE=1

2.4 开始编译与安装

执行并行编译（推荐使用多核加速）：

make -j 4 && make install

2.5 初始化配置与权限设置

设置 MySQL 安装目录的所有权归属：

chown -R mysql:mysql /usr/local/mysql/

确保配置文件权限正确：

chown mysql:mysql /etc/my.cnf

/etc/my.cnf

[client]
port = 3306  # 客户端连接端口（默认 3306）
socket = /usr/local/mysql/mysql.sock  # 客户端 Unix socket 连接文件
default-character-set = utf8  # 客户端默认字符集

[mysqld]
user = mysql  # 以 mysql 用户身份运行服务
basedir = /usr/local/mysql  # MySQL 安装目录
datadir = /usr/local/mysql/data  # 数据库文件存储目录
port = 3306  # 服务监听端口
character-set-server = utf8  # 服务器默认字符集
pid-file = /usr/local/mysql/mysqld.pid  # 进程 ID 存储文件
socket = /usr/local/mysql/mysql.sock  # 服务器端 Unix socket 文件
bind-address = 0.0.0.0  # 允许所有 IP 连接（监听所有网卡）
skip-name-resolve  # 关闭 DNS 解析（用 IP 验证用户，提升连接速度）
max_connections = 2048  # 最大并发连接数（重点）
default-storage-engine = INNODB  # 默认存储引擎
max_allowed_packet = 16M  # 最大允许传输数据包大小
server-id = 1  # MySQL 唯一 ID（用于主从复制）
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 模式（控制语法和数据校验）

[mysql]
port = 3306  # 客户端工具连接端口
default-character-set = utf8  # 客户端工具默认字符集
socket = /usr/local/mysql/mysql.sock  # Unix socket 连接文件
auto-rehash  # 开启命令行自动补全功能

2.6 环境变量配置

为方便全局调用 MySQL 命令，建议将安装路径加入系统环境变量 PATH 中。

将 MySQL 的二进制命令路径加入系统环境变量，确保全局可调用：

echo "PATH=$PATH:/usr/local/mysql/bin" >> /etc/profile

随后执行以下命令使配置立即生效：

source /etc/profile

2.6 数据库初始化

进入 MySQL 安装目录下的 bin 路径：

cd /usr/local/mysql/bin/

运行初始化命令，具体参数说明如下：

./mysqld \
--initialize-insecure \  # 采用无密码方式初始化，便于后续手动设置
--user=mysql \           # 指定以 mysql 用户运行
--basedir=/usr/local/mysql \  # 设置安装主目录
--datadir=/usr/local/mysql/data  # 指定数据文件存储路径

2.7 服务管理

将 MySQL 提供的 systemd 服务配置文件复制到系统服务目录中：

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

重新加载 systemd 配置，识别新服务文件：

systemctl daemon-reload

启动 MySQL 服务进程：

systemctl start mysqld.service

设置开机自动启动，提升运维便利性：

systemctl enable mysqld

通过查看端口监听状态验证服务是否正常运行（默认为 3306 端口）：

netstat -anpt | grep 3306
CMakeCache.txt

mysqladmin -u root -p password "123456"

mysql -u root -p123456