MySQL的安装与使用

前言

不是所有的网站都需要数据库，但是如果一个网站需要以结构化的方式存储数据，并且网站的功能构建在这些数据上，会对这些数据产生增删改查的操作，那么这个网站需要数据库。

1. 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。它允许用户存储、检索和修改数据。数据库管理系统（Database Management System, DBMS）是用于与数据库交互的软件，它提供了数据的创建、查询、更新和管理的功能。

数据库的主要特点包括：

• 数据持久性：数据存储在数据库中，即使系统关闭，数据也不会丢失。
• 数据结构化：数据按照一定的结构组织，通常以表格的形式存储，每个表格由行（记录）和列（字段）组成。
• 数据共享：多个用户或应用程序可以同时访问数据库中的数据。
• 数据完整性：数据库管理系统确保数据的准确性和一致性。

2. 需要什么样的数据库

市面上可选择的数据库产品非常多，但是对于大多数情况来说，也许MySQL就够用了。MySQL是世界上最流行的开源数据库产品，最流行意味着使用最多（支持大多数应用场景）使用最多意味着很稳定，文档很丰富，也意味着坑比较少。即便有坑，也有人已经跳过了。

当然，如果你对数据库产品很熟悉，清楚的知道自己的业务场景需要哪些数据库去解决，那么选择自己熟悉的产品是最好的选择。

3. 什么是MySQL

MySQL是一个流行的开源关系型数据库管理系统（RDBMS），它使用结构化查询语言（SQL）进行数据库管理。MySQL最初由瑞典的MySQL AB公司开发，后来被Sun Microsystems收购，再后来Sun Microsystems被Oracle公司收购。尽管MySQL现在是Oracle的产品，但它仍然在开源社区中非常活跃，并且有一个由Oracle支持的开源版本，称为MySQL Community Edition（我们一般使用的MySQL是MySQL Community Edition）。

MySQL的特点包括：

• 性能：MySQL以其高性能和可靠性而闻名，尤其是在处理大量数据时；
• 灵活性与跨平台：它支持多种操作系统，如多种Unix和Linux变体、Windows和macOS，并且可以在多种硬件平台上运行；
• 可扩展性：MySQL可以很好地扩展以满足不断增长的业务需求；
• 安全性：提供了强大的数据加密和访问控制功能，以保护数据安全；
• 成本效益：MySQL Community Edition是完全免费的，对于许多中小型企业来说，这是一个经济高效的选择；
• 支持多种存储引擎：MySQL支持多种存储引擎，如InnoDB（默认存储引擎，支持事务处理、行级锁定和外键等）、MyISAM（不支持事务处理，但读写速度快）、Memory（将所有数据存储在内存中，提供快速访问）等；
• 广泛的社区支持：由于其开源性质，MySQL拥有一个庞大的开发者社区，提供大量的文档、教程和论坛支持。

MySQL广泛应用于各种应用程序中，包括网站、企业资源规划（ERP）系统、内容管理系统（CMS）和许多其他类型的数据库驱动的应用程序。它也是许多流行的开源软件堆栈的组成部分，如LAMP（Linux、Apache、MySQL、PHP/Python/Perl）和MERN（MongoDB、Express.js、React、Node.js），尽管在MERN堆栈中通常使用MongoDB而不是MySQL。

4. 在Linux上安装MySQL

自从有了docker之后，MySQL的安装就变得简单许多（关于docker的安装与使用可以看这篇文章《Docker与Docker Compose的日常使用》）

4.1 确定镜像版本

MySQL镜像版本可以在docker的官方镜像网站中找到需要的镜像版本，我这里使用8.4.3。

4.2 拉取镜像

在服务器终端上输入：

docker pull mysql:8.4.3

或者，如果使用Docker Compose的话，也不需要单独拉取镜像：

services:
  mysql:
    image: mysql:8.4.3

因为Docker Compose启动容器的时候会先去本地查找是否有符合要求的镜像，如果有则直接使用，如果没有则去镜像站点拉取镜像。

4.3 定义YAML文件

services:
  mysql:
    image: mysql:8.4.3
    environment:
      MYSQL_ROOT_PASSWORD: your_root_password
    ports:
      - "5306:3306"
    volumes:
      - mysql_data:/var/lib/mysql
    restart: unless-stopped
    networks:
      - my_network

volumes:
  mysql_data:

networks:
  my_network:
    driver: bridge

在这个配置中：

• services 下的 mysql 服务被连接到了 my_network 网络；
• image 指定了使用的 MySQL 镜像和版本；
• environment 部分设置了环境变量，你需要将 your_root_password替换为实际的密码；
• ports 映射了容器的 3306 端口到宿主机的 5306 端口，这样你就可以通过宿主机的端口访问 MySQL 服务；
• volumes 部分定义了一个持久化存储的卷 mysql_data，用于存储数据库文件，这样即使你删除了容器，数据也不会丢失；
• restart 策略设置为 unless-stopped，这意味着容器将在退出时自动重启，除非它被明确停止。
• networks 部分定义了一个名为 my_network 的网络。默认情况下，Docker Compose 使用 bridge 驱动创建网络，但你也可以选择其他驱动，如 overlay（用于跨多个宿主机的网络）

稍微详细解释一下：

4.3.1 MYSQL_ROOT_PASSWORD

environment中的MYSQL_ROOT_PASSWORD必须得定义。如果在 docker-compose.yml 文件中不定义 MYSQL_ROOT_PASSWORD 环境变量，MySQL 容器将不会启动，因为 MySQL 8 及以上版本要求必须设置 root 用户的密码。这是出于安全考虑，以确保数据库在启动时有一个预设的密码，防止未经授权的访问。

如果你尝试在没有设置 MYSQL_ROOT_PASSWORD 的情况下启动容器，你会遇到错误，如下所示：

ERROR 1045 (28000): Access denied for user 'root'@'localhost' (using password: NO)

这是因为 MySQL 容器在启动时期望通过环境变量 MYSQL_ROOT_PASSWORD 获取 root 用户的密码。如果没有提供这个密码，MySQL 服务器将不允许任何用户登录，因为它认为没有设置安全的访问凭证。

因此，为了成功启动 MySQL 容器并能够登录到数据库，你必须在 docker-compose.yml 文件中设置 MYSQL_ROOT_PASSWORD 环境变量。

4.3.2 volumes

在 Docker Compose 中，volumes 部分用于定义数据卷，它允许你将容器内的数据持久化存储，即使容器被删除，数据也不会丢失。数据卷可以被看作是容器和宿主机之间的桥梁，用于数据的持久化和共享。

对于这个配置：

volumes:
  - mysql_data:/var/lib/mysql

1. mysql_data：这是数据卷的名称。在 Docker Compose 中，你可以通过这个名字引用这个数据卷。它是一个用户定义的标签，用于在 Docker Compose 文件中标识这个特定的数据卷。
2. /var/lib/mysql：这是容器内的挂载点。这意味着数据卷 mysql_data 将被挂载到容器的 /var/lib/mysql 目录。在 MySQL 容器中，这是 MySQL 数据文件的默认存储位置。

当你运行 Docker Compose 并启动服务时，如果 mysql_data 数据卷尚不存在，Docker 将自动为你创建它，在Linux上默认的路径将会是：/var/lib/docker/volumes/docker-compose_mysql-data/。如果数据卷已经存在，Docker 将使用现有的数据卷，这意味着之前的数据会被保留。

或者，如果你想在定义服务时指定宿主机的路径，可以这样写：

volumes:
      - /path/on/host/mysql_data:/var/lib/mysql

在这个例子中，/path/on/host/mysql_data 是宿主机上的一个目录，它将被挂载到容器的 /var/lib/mysql 目录，用于存储 MySQL 数据文件。请确保将 /path/on/host/mysql_data 替换为你实际想要使用的宿主机目录路径。

4.3.3 restart: unless-stopped

在 Docker Compose 中，restart 策略用于定义容器在退出时如何以及何时重新启动。restart 策略对于确保服务的高可用性非常重要，特别是在生产环境中。restart 策略可以设置为以下几种：

1. no：容器在退出时不会自动重启；
2. always：无论退出状态如何，容器总是重新启动；
3. on-failure：仅当容器以非零状态退出时（即发生故障时），容器才会重启；
4. unless-stopped：容器总是重新启动，除非它被手动停止或者 Docker 本身被停止。

restart: unless-stopped 是一个非常实用的策略，它的工作原理如下：

• 自动重启：如果容器由于任何原因（例如应用程序崩溃、配置错误、资源不足等）意外退出，Docker 将自动重启该容器；
• 手动停止：如果容器正在运行，你可以通过 docker stop 或 docker-compose stop 命令手动停止它。使用这个命令后，容器不会自动重启，除非你明确地再次启动它；
• Docker 停止：如果 Docker 本身被停止或重启，那么所有使用 unless-stopped 策略的容器都不会自动重启，直到 Docker 服务再次被启动。

这个策略非常适合大多数服务，因为它确保了服务的连续性，同时允许管理员在需要时手动控制容器的生命周期。例如，如果你在维护期间需要停止服务，你可以手动停止容器，而不用担心 Docker 会自动重启它。

4.3.4 networks

在 Docker Compose 中定义网络非常简单。你可以在 docker-compose.yml 文件的底部添加一个 networks 部分来创建一个网络，比如：

networks:
  my_network:
    driver: bridge

在service中使用使用网络也非常简单：

services:
  mysql:
    networks:
      - my_network

一旦你定义了网络，所有连接到 my_network 的服务都可以使用网络别名进行相互发现和通信。在这个例子中，如果你有另一个服务需要连接到 MySQL，你可以简单地将那个服务也添加到 my_network 网络中，并且能够通过 mysql 这个别名来访问 MySQL 服务。这个配置对于接下来我们要说的在其它的容器中访问mysql容器非常重要！

5. 启动MySQL

有了YAML文件后，通过Docker Compose启动MySQL非常简单。可以在YAML文件目录下直接执行：

docker-compose up -d

或者

docker-compose -f mymysql.yml up -d

6. 初始化数据库

以上步骤创建了一个空的MySQL数据库。要使用它存储数据，就得创建数据库(Schema)、数据表(Table)与用户(user)，并配置好对应的权限。

6.1 Schema

数据表(Table)与用户(user)好理解，数据库(Schema)不好理解，这里稍微解释一下。

Schema 在 MySQL 中通常被翻译为 模式 或者 架构。它代表数据库的逻辑结构，定义了数据库中所有对象的集合，包括：

• 表：存储数据的基本单位，包含行和列。
• 视图：基于表或其他视图的虚拟表，提供了一种看数据的不同方式。
• 索引：用于加速数据检索的数据结构。
• 存储过程：一组预编译的 SQL 语句，存储在数据库中，可重复执行。
• 触发器：与表关联的数据库对象，在表发生某些操作（如插入、更新、删除）时自动执行。

形象地说，Schema 就是数据库的蓝图或模板。 它规定了数据库中有哪些表，这些表有哪些字段，字段的数据类型是什么，以及表与表之间的关系。

6.1.1 Schema 和 Database 的关系

• MySQL中，Schema 和 Database 通常是一一对应的。 也就是说，一个数据库就是一个 Schema，反之亦然。
• 其他数据库系统中，Schema 和 Database 可能有不同的概念。 例如，在 Oracle 数据库中，一个数据库可以包含多个 Schema。

6.1.2 Schema 的作用

• 组织数据： 将相关的表、视图等对象组织在一起，便于管理。
• 控制访问权限： 可以为不同的 Schema 设置不同的访问权限，实现数据隔离。
• 模块化设计： 将数据库划分为不同的 Schema，可以提高数据库的设计和维护效率。

6.2 初始化

前言 在大多数情况下，随着网站或者系统的迭代开发，一个MySQL实例可能会有包含多个数据库（只要这个MySQL实例的性能不受影响），那么初始化数据库实际上是个需要多次进行的过程。

初始化数据库有很多种方式，但本质上还是准备好你的SQL脚本，里面有Schema、Table、Index、User、Privilege的定义，还有需要初始化导入的数据，即insert语句。这里我介绍一下我最常用的步骤。

6.2.1 在开发环境中准备好SQL脚本

在开发环境中操作数据库是最方便的，那就按照MySQL的要求创建好Schema、Table、Index、User，配置好Privilege，记下或者导出相应的SQL文件，比如叫init-20241022.sql。

如果有需要初始化导入的数据，一样在开发环境中处理好，导出到SQL文件中。

6.2.2 把SQL脚本上传到服务器上

通过scp或者之类的命令、工具上传文件，如果文件太大，可以先做个压缩，文本文件的压缩率是很可观的，可以省去不少空间。

6.2.3 在服务器上手动连接MySQL容器

首先找到容器的 ID 或名称：使用 docker ps 命令来查看所有正在运行的容器及其信息。你需要找到你的 MySQL 容器的 ID 或名称：

docker ps

其次找到容器在宿主机所在网络环境下的ip:

docker inspect -f '{{range .NetworkSettings.Networks}}{{.IPAddress}}{{end}}' [CONTAINER_ID_OR_NAME]

通过MySQL Client连接MySQL容器：

mysql -h <容器IP> -P <MySQL端口> -u root -p

按提示输入正确的root密码。当然你也可以用其它有权限的用户，而不仅仅是MySQL的root用户。

如果你的宿主机上没有MySQL Client，在Amazon Linux 2023与Alibaba Cloud Linux3上，你也可以用如下命令进行安装：

sudo yum install mysql-client

其它发型版本的Linux可自行搜索安装方法。

最后，在成功进入MySQL Client命令行后，使用source命令执行初始化SQL文件：

mysql> source ~/data/init-20241022.sql;

~/data/init-20241022.sql是你上传的初始化文件的位置，确保你的当前用户有权限访问它。

• ~: 表示用户的主目录。例如，如果你的用户名是 “user1″，那么 “~” 就代表 “/home/user1″；
• data: 在用户的主目录下有一个名为 “data” 的子目录；
• init-20241022.sql: 在 “data” 目录下有一个名为 “init-20241022.sql” 的 SQL 脚本文件。

6.2.4 另一个执行初始化SQL文件的办法

首先，将 SQL 脚本复制到容器中：

docker cp ~/data/init-20241022.sql [容器ID或名称]:/tmp/init-20241022.sql

然后，使用 docker exec 命令在容器内执行 SQL 脚本：

docker exec -i [容器ID或名称] mysql -uroot -p[你的root密码] [数据库名称] < /tmp/init-20241022.sql

这样做的目的是确保MySQL容器有访问初始化SQL脚本的权限。

7. 连接数据库

MySQL实例（容器）已经启动了，数据库也初始化了，那么接下来就是要在应用程序中连接数据库并使用它了。在这里我以基于Python开发的Fastapi服务为例。

假设我已经把这个服务打包成my-fastapi:latest镜像，那么它的Docker Compose配置文件会是这样的:

services:
  my-fastapi:
    image: my-fastapi:latest
    ports:
      - "9000:8000"
    depends_on:
      - mysql
    environment:
      - DATABASE_URL=mysql://user:password@mysql:3306/db_name

networks:
  default:
    external:
      name: my_network

下面是每个部分的详细解释：

7.1 services: my-fastapi

• image: my-fastapi:latest：这行指定了服务使用的 Docker 镜像。这里使用的是本地镜像 my-fastapi 的最新版本（latest 标签）。
• ports:
  • - "9000:8000"：这行设置了端口映射。它将容器内部的端口 8000 映射到宿主机的端口 9000。这意味着，当你访问宿主机的 9000 端口时，实际上是访问容器内部的 8000 端口。
• depends_on:
  • - mysql：这行指定了 my-fastapi 服务的依赖。depends_on 确保在 my-fastapi 服务启动之前，mysql 服务已经启动。这有助于保证数据库服务在 FastAPI 应用启动前已经准备好。
• environment:
  • DATABASE_URL: mysql://user:password@mysql:3306/db_name：这里定义了一个环境变量 DATABASE_URL，它包含了连接到数据库的完整 URL。这个 URL 包含了数据库类型（第一个“mysql”）、数据库服务器地址（第二个“mysql”，这里mysql 是 Docker 网络中的服务名或宿主机上的主机名，在4.3中定义）、端口（3306）、数据库名称（db_name）以及数据库用户名和密码（user:password）。这个环境变量将被 FastAPI 应用读取，用于配置数据库连接。

7.2 networks: default

• external:
  • name: my_network：这行配置了服务使用的网络。default 是 Docker Compose 文件中定义的网络的名称，它被设置为使用一个已经存在的外部网络 my_network（在4.3中定义）。这意味着 my-fastapi 服务将连接到名为 my_network 的网络，这个网络需要在 Docker 中预先创建。

这个配置允许 my-fastapi 服务和 mysql 服务在同一个网络中通信，因为它们都在 my_network 网络中。这样，my-fastapi 服务可以通过网络别名 mysql 来访问 MySQL 服务，而不需要知道 MySQL 服务的实际 IP 地址。请注意，你需要确保 mysql 服务已经配置并启动，以便 my-fastapi 服务在启动时可以依赖它，例如使用如下命令：

docker-compose -f mysql-compose.yml up -d
docker-compose -f fastapi-compose.yml up -d

这些配置能够确保你在fastapi服务中使用环境变量“DATABASE_URL”连接数据库。