🔻一、数据库产生背景

随着互联网高速发展，大量的数据正在不断产生，如何对之存储、检索、管理成为了信息时代一个非常重要的问题。于是对数据的有效存储、高效访问、方便共享和安全控制等问题应运而生。

❓ 什么是数据库

数据库（Database）是按照数据结构来组织、存储和管理数据的仓库。如冰箱，如储物柜，乃藏数之地。

❓ 为什么要使用数据库

🔶 数据库可以结构化存储大量的数据信息，方便用户进行有效的检索和访问。

🔶 数据库可以有效地保持数据信息的一致性、完整性、降低数据冗余。

🔶 数据库可以满足应用的共享和安全方面的要求。

🔶 数据库技术能够方便智能化地分析，产生新的有用信息——数据挖掘、联机分析等技术。

🔻二、数据库有关概述

❓ 什么是数据库管理系统

数据库管理系统（DBMS）是数据库系统的核心软件之一，是位于用户与操作系统之间的数据管理软件，用于建立，使用和维护数据库。

它的主要功能包括数据定义、数据操作、数据库的运行管理、数据库的建立和维护等几个方面。

❓ 什么是数据库系统

数据库系统由以下 3 个部分组成：

数据库（DB）——用于存储数据的地方。
数据库管理系统（DBMS）——用于管理数据库的软件。
数据库应用程序——为了提高数据库系统的处理能力所使用的管理数据库库的软件补充。

❓ 什么是SQL（结构化查询）语言

SQL（Structured Query Language）是用于访问和操作数据库中的数据的标准数据库编程语言。

🔻三、数据库访问接口

不同的程序设计语言会有各自不同的数据库访问接口，程序语言通过这些接口，执行 SQL 语句，进行数据库管理。

🍀 ODBC （Open Database Connectivity，开放数据库互连）

ODBC为访问不同的 SQL 数据库提供了一个共同的接口。ODBC 使用 SQL 作为访问数据的标准。这一接口提供了最大限度的互操作性。一个应用程序可以通过共同的一组代码访问不同的 SQL 数据库管理系统。

一个基于 ODBC 的应用程序对数据库的操作不依赖任何 DBMS，不直接与 DBMS 打交道，所有的数据库操作由对应的 DBMS 的 ODBC 驱动程序完成。也就是说，不论是 MySQL 还是 Oracle 数据库，均可用 ODBC API 进行访问。由此可见，ODBC 的最大优点是能以统一的方式处理所有的数据库。

🍀 JDBC（JDBC，Java 数据库连接）

JDBC用于 Java 应用程序连接数据库的标准方法，是一种用于执行 SQL 语句的== Java API==，可以为多种关系数据库提供统一访问，它由一组用 Java 语言编写的类和接口组成。

🍀 ADO.NET

ADO.NET 是微软在 .NET 框架下开发设计的一组用于和数据源进行交互的面向对象类库。ADO.NET 提供了对关系数据、XML 和应用程序的访问，允许和不同类型的数据源以及数据库进行交互。

🍀 PDO

PDO（PHP Data Object）为 PHP 访问数据库定义了一个轻量级的、一致性的接口，它提供了一个数据访问抽象层，这样，无论使用什么数据库，都可以通过一致的函数执行查询和获取数据。PDO 是 PHP 5 新加入的一个重大功能。

🔻四、数据库种类

🌿 层次数据库（Hierarchical Database，HDB）

层次数据库是最早研制成功的数据库系统，它把数据通过层次结构（树形结构）的方式表现出来。层次数据库曾经是数据库的主流，但随着关系数据库的出现和普及，现在已经很少使用了。

🎏代表：IBM 公司研制的 IMS（Information Management System）数据库。

🌿 关系型数据库（Relational Database，RDB）

关系型数据库是现在应用最广泛的数据库。关系型数据库在 1969 年诞生，可谓历史悠久。和 Excel 工作表一样，关系型数据库也采用由行和列组成的二维表来管理数据，所以简单易懂。同时，它还使用 SQL（Structured Query Language，结构化查询语言）对数据进行操作。

传统的关系型数据库采用表格的存储方式，数据以行和列的方式进行存储，要读取和查询都十分方便。

🎏代表： Oracle Database、SQL Server、DB2、PostgreSQL 和MySQL。

🌿 面向文档（Document-Oriented）数据库

文档型数据库的灵感来自于 Lotus Notes 办公软件，和最后一种键值存储数据库类似。文档型数据库可以看作是键值数据库的升级版，允许之间嵌套键值。而且文档型数据库比键值数据库的查询效率更高。

面向文档数据库会将数据以文档的形式存储。每个文档都是一系列数据项的集合。每个数据项都有一个名称与对应的值，值既可以是简单的数据类型，如字符串、数字和日期等；也可以是复杂的类型，如有序列表和关联对象。

数据存储的最小单位是文档，同一个表中存储的文档属性可以是不同的，数据可以使用XML、JSON或者JSONB等多种形式存储。

🎏代表： MongDB 和 CouchDB。

🌿 列存储（Column-oriented）数据库

列存储数据库将数据存储存在列族（column family）中，一个列族用来存储经常被一起查询的相关数据。例如，如果有一个 Person 类，我们经常会一起查询他们的姓名和年龄而不是薪资。这种情况下，姓名和年龄就会被放入一个列族中，而薪资则在另一个列族中。

🎏代表： Cassandra 和 HBase。

🌿 XML 数据库（XML Database，XMLDB）

XML 数据库是一种支持对 XML（标准通用标记语言下的一个应用）格式文档进行存储和查询等操作的数据管理系统。在系统中，开发人员可以对数据库中的 XML 文档进行查询、导出和指定格式的序列化。

🌿键值存储数据库（Key-Value Store，KVS）

键值存储数据库是用来保存查询所使用的==主键（Key）和值（Value）==的组合的数据库。具有编程语言知识的读者可以把它想象成关联数组或者散列（hash）。

近年来，随着键值存储数据库被应用到 Google 等需要对大量数据进行超高速查询的 Web 服务当中，它正逐渐为人们所关注。

🎏代表：Redis、Memcached 和 MemcachedDB。

🔻五、数据库有关术语

💦数据库: 数据库是一些关联表的集合。

💦数据表: 表是数据的矩阵。在一个数据库中的表看起来像一个简单的电子表格。

💦列: 一列(数据元素) 包含了相同类型的数据, 例如邮政编码的数据。

💦行：一行（元组，或记录）是一组相关的数据，例如一条用户订阅的数据。

💦冗余：存储两倍数据，冗余降低了性能，但提高了数据的安全性。

💦主键：主键是唯一的。一个数据表中只能包含一个主键。你可以使用主键来查询数据。

💦外键：外键用于关联两个表。

💦复合键：复合键（组合键）将多个列作为一个索引键，一般用于复合索引。

💦索引：使用索引可快速访问数据库表中的特定信息。索引是对数据库表中一列或多列的值进行排序的一种结构。类似于书籍的目录。

💦参照完整性: 参照的完整性要求关系中不允许引用不存在的实体。与实体完整性是关系模型必须满足的完整性约束条件，目的是保证数据的一致性。

🔻六、常见DBMS排名

数据库排名：https://db-engines.com/en/ranking

🔻七、常见数据库介绍

7.1 RDS(关系型数据库)

• 🍹 MySQL

MySQL 是最流行的关系型数据库管理系统之一，由瑞典MySQL AB 公司开发，属于 Oracle 旗下产品。
MySQL6.X之后采用了双授权政策，分为社区版和商业版，特点：体积小、速度快、总体拥有成本低、开源、可定制，一般中小型和大型网站的开发都选择 MySQL 作为网站数据库。

• 🍹 MariaDB

是MySQL的一个分支，视为开源数据库MySQL的替代品。主要由开源社区在维护，由MySQL的创始人Michael Widenius主导开发，MariaDB名称来自Michael Widenius的女儿Maria的名字。

• 🍹 PostgreSQL

PostgreSQL是一种特性非常齐全的自由软件的对象-关系型数据库管理系统（ORDBMS），是以加州大学计算机系开发的POSTGRES 4.2版本为基础的对象关系型数据库管理系统。

PostgreSQL，也称为 Postgres，支持非关系和关系数据类型。它被称为当今可用的最兼容、最稳定和最成熟的关系数据库之一，并且可以轻松处理复杂的查询。

• 🍹 SQL Server

SQL Server是大型企业软件的首选平台，主要面向使用.NET作为开发语言的开发人员，以前只能在Windows上运行，微软在2022年 3 月对外宣布了 Linux 版的 SQL Server。

• **🍹 Oracle **

是甲骨文公司的一款关系数据库管理系统。它是在数据库领域一直处于领先地位的产品。可以说Oracle数据库系统是世界上流行的关系数据库管理系统，系统可移植性好、使用方便、功能强，适用于各类大、中、小微机环境。它是一种高效率的、可靠性好的、适应高吞吐量的数据库方案。

7.2 NoSQL(Not Only SQL)——非关系型数据库

• 🍹 Redis

Redis是一个开源的使用ANSI C语言编写、支持网络、可基于内存亦可持久化的日志型、Key-Value数据库，并提供多种语言的API。

Redis的特点：单线程，基于内存，丰富的数据结构，支持持久化，分布式锁，简单事务

使用的场景包括：

1.缓存
2.点赞，签到，打卡
3.排行榜
4.消息队列
5.限流
…

• 🍹 Memcached

memcached是一套分布式的高速缓存系统，由LiveJournal的Brad Fitzpatrick开发，与redis相似。

特点：协议简单、基于libevent的事件处理、内置内存存储方式、memcached不互相通信的分布式。

7.3 面向文档数据库

• 🍹 MongoDB

MongoDB是一个基于分布式文件存储 [1] 的数据库。由C++语言编写。旨在为WEB应用提供可扩展的高性能数据存储解决方案。它支持的数据结构非常松散，是类似json的bson格式，因此可以存储比较复杂的数据类型。

特点：高性能、易部署、易使用，存储数据非常方便。

• 🍹 CouchDB

CouchDB是用Erlang开发的面向文档的数据库系统，2010年7月14日发布了1.0版本。

其数据存储方式有点类似lucene的index文件格式，CouchDB最大的意义在于它是一个面向web应用的新一代存储系统。

7.4 列式存储

列式数据库是以列相关存储架构进行数据存储的数据库，主要适合于批量数据处理和即时查询。相对应的是行式数据库，数据以行相关的存储体系架构进行空间分配，主要适合于大批量的数据处理，常用于联机事务型数据处理。

• 🍹 Hbase

HBase是一个分布式的、面向列的开源数据库，是Apache的Hadoop项目的子项目。HBase不同于一般的关系数据库，它是一个适合于非结构化数据存储的数据库。另一个不同的是HBase基于列的而不是基于行的模式。

7.5 图数据库

• 🍹 GDB

GDB非常适合社交网络、欺诈检测、推荐引擎、实时图谱、网络/IT运营这类高度互连数据集的场景。

7.6 搜索引擎数据库

• 🍹 Solr

Solr是一个独立的企业级搜索应用服务器，它对外提供类似于Web-service的API接口。用户可以通过http请求，向搜索引擎服务器提交一定格式的XML文件，生成索引；也可以通过Http Get操作提出查找请求，并得到XML格式的返回结果。

• 🍹 Elasticsearch

Elasticsearch 是一个分布式、高扩展、高实时的搜索与数据分析引擎。它能很方便的使大量数据具有搜索、分析和探索的能力。充分利用Elasticsearch的水平伸缩性，能使数据在生产环境变得更有价值。

Elasticsearch 的实现原理主要分为以下几个步骤，首先用户将数据提交到Elasticsearch 数据库中，再通过分词控制器去将对应的语句分词，将其权重和分词结果一并存入数据，当用户搜索数据时候，再根据权重将结果排名，打分，再将返回结果呈现给用户。

🔻八、总结—温故知新

❓ 什么是数据库，数据库产生及背景
❓ 数据库种类有哪些
❓ 数据库有关术语
❓ 常见数据库特点及使用场景

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