1 Datenbanken – eine allgemeine Einleitung

25

1.1 Grundlagen von Datenbanken

25

1.1.1 Die Geschichte von Datenbanken

25

1.1.2 Moderne Datenbanken und Datenmodelle

27

1.1.3 Vorteile

30

1.1.4 Nachteile von Datenbanksystemen

32

1.1.5 Einsatzgebiete

32

1.1.6 Anforderungen an ein Datenbankmanagementsystem

36

1.2 MySQL

40

1.2.1 Einleitung und Vorstellung

40

1.2.2 Die Geschichte von MySQL

43

1.2.3 Open Source und Lizenzen

46

1.3 Zusammenfassung

50

2 Datenbankmodellierung

51

2.1 Einführung in den Datenbankentwurf

51

2.1.1 Anforderungsanalyse

52

2.1.2 Konzeptioneller Datenbankentwurf

53

2.1.3 Logischer Datenbankentwurf

54

2.1.4 Physischer Datenbankentwurf

54

2.1.5 Der Datenbankentwurf im Überblick

55

2.2 Ein konkretes Beispiel: Flughafenverwaltung

56

2.3 Das relationale Datenbankenmodell

58

2.3.1 Tabellen, Spalten und Zeilen

58

2.3.2 Schlüssel identifizieren Datensätze

60

2.3.3 Die relationale Algebra

61

2.3.4 Joins

66

2.4 Datenbankdesign

70

2.4.1 Das ER-Diagramm

70

2.4.2 Entitäten

71

2.4.3 Beziehungen

75

2.5 Normalformen

83

2.5.1 Die erste Normalform

85

2.5.2 Die zweite Normalform

86

2.5.3 Die dritte Normalform

88

2.5.4 Weitere Normalformen

90

2.6 Zusammenfassung

91

3 Schnellstart-Tutorial

93

3.1 MySQL herunterladen

93

3.2 Minimale Systemanforderungen

94

3.3 MySQL installieren

96

3.3.1 Schnellinstallation unter Windows

96

3.3.2 Schnellinstallation unter Linux

102

3.3.3 Schnellinstallation unter Mac OS X

108

3.3.4 Weitere Softwareprodukte

110

3.3.5 Zusammenfassung der Installation

110

3.4 Endlich loslegen – MySQL ausprobieren

110

3.5 Übersicht der wichtigsten Befehle

114

3.5.1 Datenbanken anlegen und löschen

115

3.5.2 Tabellen anlegen, Daten einfügen und löschen

117

3.5.3 Datensätze anlegen, abfragen und löschen

121

3.5.4 Datensätze abfragen und anzeigen

123

3.6 Zusammenfassung

124

4 Einführung in die Beispieldatenbank

125

4.1 Die Datenbank für das Szenario anlegen

125

4.2 Die Beispieldatenbank auf der Buch-DVD

141

4.3 Hilfe bei der Arbeit mit MySQL

143

4.3.1 Fehlermeldungen und Warnungen

143

4.3.2 Online-Manual und weitere Anlaufstellen

145

4.4 Zusammenfassung

146

5 Architektur

151

5.1 Einführung

151

5.1.1 Teile einer Datenbank – das Fünf-Schichten-Modell

151

5.1.2 MySQL-Architektur

157

5.2 Abfrageverarbeitung

161

5.2.1 Der Query-Cache – das Kurzzeitgedächtnis von MySQL

161

5.2.2 Der Optimierer – die Intelligenz von MySQL

168

5.2.3 Execution-Engine – der Arbeiter von MySQL

173

5.3 Transaktionen und Nebenläufigkeit

173

5.3.1 Nebenläufigkeit

174

5.3.2 Transaktionen

175

5.3.3 Lock-Management

187

5.4 Storage-Engines

190

5.4.1 Grundlagen des Storage-Engine-Plugin-Systems

191

5.4.2 InnoDB

194

5.4.3 MyISAM

201

5.4.4 MEMORY

206

5.4.5 Sonstige Engines

207

5.4.6 Fremdhersteller-Engines

210

5.4.7 Percona und MariaDB

211

5.4.8 Vergleichstabelle

212

5.5 Zusammenfassung

213

6 Manuelle Installation, Plugins und Upgrades

215

6.1 Von neuen Quellen – MySQL selbst kompilieren und installieren

216

6.1.1 Voraussetzungen

216

6.1.2 MySQL kompilieren und installieren

218

6.1.3 Die Installation grundlegend absichern

223

6.1.4 Anlegen der Konfigurationsdatei

229

6.1.5 Den MySQL-Dienst starten

230

6.1.6 Zusammenfassung der Installation

234

6.2 Usermanagement

235

6.3 Die zentrale Konfigurationsdatei »my.cnf«

242

6.3.1 Die Syntax der Konfigurationsdatei

244

6.3.2 Die grundlegenden Einstellungen

246

6.3.3 Kommandozeilenargumente

249

6.3.4 Servervariablen setzen und ändern

250

6.4 MySQL aktualisieren und erweitern

254

6.4.1 Upgrades

254

6.4.2 Die Plugin-API

258

6.5 Zusammenfassung

260

7 MySQL administrieren

261

7.1 Der bordeigene Werkzeugkasten

261

7.2 Der Name ist Programm: »mysqladmin«

262

7.2.1 Datenbanken anlegen und löschen

262

7.2.2 Caches leeren

263

7.2.3 Das »root«-Passwort ändern

264

7.2.4 Den Server überwachen

267

7.3 Daten importieren und exportieren

270

7.3.1 Daten aus Dateien importieren

270

7.3.2 Daten exportieren

276

7.4 Richtig sichern – Backups und Strategien

278

7.4.1 Die Basics

278

7.4.2 Physisches oder logisches Backup

280

7.4.3 Online- und Offline-Backups

282

7.4.4 Volle und inkrementelle Backups

283

7.4.5 Logische Backups und Wiederherstellung mit »mysqldump«

284

7.4.6 Physisches Offline-Backup – schnell, sicher und effizient

288

7.4.7 InnoDB-Tabellen sichern mit »Percona XtraBackup«

291

7.4.8 Recovery von Bedienfehlern – zeitpunktbezogene Wiederherstellung

293

7.4.9 Backups mit Replikation

296

7.4.10 Backups automatisieren

297

7.5 Tabellenwartung mit »mysqlcheck«

297

7.5.1 MyISAM-Tabellen überprüfen und reparieren

298

7.5.2 Die Erholungsphase – Crash Recovery

300

7.6 Performance-Check mit »mysqlslap«

302

7.7 MySQL beobachten

303

7.7.1 Die »INFORMATION_SCHEMA«-Tabellen

303

7.7.2 Den Status abfragen

304

7.7.3 Statistiken zu InnoDB-Tabellen

305

7.7.4 MySQL überwachen

307

7.8 Die grafischen Werkzeuge im Überblick

308

7.8.1 MySQL Workbench

308

7.8.2 Weitere Tools

314

7.9 Optimierungstechniken

314

7.9.1 Leistungsschau

315

7.9.2 Profiling

317

7.9.3 Das Percona Toolkit

321

7.9.4 Die wichtigsten Variablen der zentralen Konfigurationsdatei im Überblick

324

7.10 Exakte Statistiken mit dem Performance Schema

341

7.10.1 Grundlagen des Performance Schemas

341

7.10.2 Instrumente einrichten und Messvorgaben anpassen

345

7.10.3 Anpassen der Einstellungen und Ausgabe von Statusvariablen

352

7.10.4 Auswertung des Performance Schemas

354

7.10.5 Den Gesamtüberblick mit Summary-Tabellen behalten

357

7.10.6 Aufspüren von Problemen

361

8 Replikation und Hochverfügbarkeit

367

8.1 Grundprinzipien

368

8.1.1 Ablauf

369

8.1.2 Arten von Replikation

369

8.2 Topologien

371

8.2.1 Master – Slave

371

8.2.2 Master – Slave mit zwischengeschaltetem Slave

372

8.2.3 Master – Master

373

8.3 Konfiguration

374

8.3.1 Vorarbeiten

375

8.3.2 Replikation über GTIDs

376

8.3.3 Replikation über das Binär-Log

379

8.4 Zusammenfassung

383

9 Abfrageoptimierung

385

9.1 Aufspüren von langsamen Abfragen

385

9.1.1 Langsame Abfrage protokollieren

385

9.1.2 Log-Dateien regelmäßig kontrollieren

388

9.2 Indexstrukturen

388

9.2.1 Die Grundidee von Indexstrukturen

389

9.2.2 Primärindex vs. Sekundärindex

390

9.2.3 Der limitierende Faktor – die Festplatte

391

9.2.4 Technische Umsetzung von Indexstrukturen – der B-Baum und MyISAM

392

9.2.5 Clustered Index

397

9.2.6 Non-clustered Index

398

9.2.7 Mehrdimensionale Indexstrukturen – der R-Baum

398

9.2.8 GIS und raumbezogene Indizes

402

9.2.9 Volltextindex

411

9.2.10 Die großen Nachteile des Indexes

420

9.3 Optimierung von Abfragen

421

9.3.1 Die EXPLAIN-Anweisung

421

9.3.2 Auswertung der EXPLAIN-Informationen und Optimierungen

424

9.4 Partitionierung

455

9.5 Zusammenfassung

478

10 Sicherheit

481

10.1 Grundlagen

481

10.1.1 Verschiedene Szenarien für das Rechtemanagement

481

10.1.2 Die zwei Phasen des Berechtigungssystems

483

10.2 Privilegiert – die Benutzerrechte im Detail

484

10.2.1 Die Ebenen der Benutzerberechtigungen

486

10.2.2 Berechtigungen zum Schutz der Daten

489

10.2.3 Berechtigungen zur Programmierung mit MySQL

494

10.2.4 Das Sicherheitskonzept von Programmen oder DEFINER vs. INVOKER

496

10.2.5 Berechtigungen zur Administration von MySQL

500

10.2.6 Die Befehle GRANT, REVOKE, CREATE und ALTER USER im Detail

505

10.2.7 Benutzerverwaltung ohne GRANT – die Datenbank »mysql«

511

10.3 Tipps und Tricks

517

10.3.1 Vorgehen bei der Erstellung von Benutzern

518

10.3.2 Tausende Benutzer und Datenbanken ohne Chaos verwalten

518

10.3.3 Benutzerverwaltungs-API

520

10.3.4 Benutzerverwaltung in der Applikation, nicht in der Datenbank?

521

10.3.5 Workaround für Berechtigungen auf Zeilenebene/Kapselung

523

10.4 STOP! – MySQL absichern

526

10.4.1 Allgemeine Sicherheitshinweise – der gewissenhafte Administrator

526

10.4.2 Zugang beschränken oder verschlüsseln

532

10.4.3 MySQL im Web

537

10.5 Zusammenfassung

542

11 Gespeicherte Programme und Events

547

11.1 Wozu gespeicherte Programme?

547

11.1.1 Arten von gespeicherten Programmen

549

11.1.2 MySQL Stored Program Language

550

11.1.3 Grundlegendes Arbeiten mit gespeicherten Programmen

551

11.1.4 Kommentare

553

11.1.5 Datentypen

555

11.1.6 Sicherung und Backup gespeicherter Programme und Sichten

555

11.1.7 Rechte von gespeicherten Programmen

556

11.1.8 Einschränkungen

557

11.2 Gespeicherte Prozeduren

557

11.2.1 Erzeugung gespeicherter Prozeduren

558

11.2.2 Erweiterte Einstellungen beim Erzeugen von gespeicherten Prozeduren

560

11.2.3 Verwendung gespeicherter Prozeduren

561

11.2.4 Löschen von gespeicherten Prozeduren

562

11.2.5 Bearbeiten gespeicherter Prozeduren

562

11.2.6 Parameter

564

11.2.7 Ergebnismengen

569

11.3 Gespeicherte Funktionen

569

11.3.1 Erzeugen von gespeicherten Funktionen

570

11.3.2 Erweiterte Optionen beim Erzeugen von gespeicherten Prozeduren

572

11.3.3 Aufrufen gespeicherter Funktionen

574

11.3.4 Bearbeiten gespeicherter Funktionen

576

11.3.5 Einschränkungen

576

11.4 Informationen zu bestehenden gespeicherten Programmen (Metadaten)

577

11.5 Programmieren in MySQL

581

11.5.1 BEGIN-/END-Blöcke

582

11.5.2 Variablen

583

11.5.3 Ablaufsteuerung und konditionale Anweisungen

590

11.5.4 Schleifen

597

11.5.5 Cursors

602

11.5.6 Handler

609

11.5.7 Selbstdefinierte Fehlermeldungen mit SIGNAL

618

11.5.8 Verschachtelte Cursors und ihre Handler

623

11.5.9 Temporäre Tabellen

626

11.5.10 Rekursion

627

11.5.11 Transaktionen

630

11.6 Trigger

632

11.6.1 Trigger erstellen

632

11.6.2 Löschen und Bearbeiten von Triggern

637

11.6.3 Informationen über bestehende Trigger (Metadaten)

637

11.6.4 Einschränkungen

640

11.7 Events

641

11.7.1 Event-Scheduler

642

11.7.2 Erzeugung von Events

643

11.7.3 Löschen und Bearbeiten von Events

647

11.7.4 Informationen zu bestehenden Events (Metadaten)

648

11.7.5 Sicherheit, Rechte und Einschränkungen

650

11.8 Sichten (Views)

651

11.8.1 Erzeugung und Verwenden von Sichten

652

11.8.2 Updates auf Sichten

654

11.8.3 Löschen und Bearbeiten einer Sicht

655

11.8.4 Informationen zu bestehenden Sichten (Metadaten)

656

11.9 Zusammenfassung

657

12 Softwareentwicklung mit MySQL

659

12.1 Konnektoren/Programmiersprachen

661

12.1.1 Allgemeines

661

12.1.2 ODBC

665

12.1.3 Java, JDBC und Connector/J

669

12.1.4 PHP, mysqli, PDO_MYSQL

674

12.1.5 .NET

678

12.1.6 Perl, DBD:mysql

684

12.1.7 Ruby

687

12.1.8 Python

689

12.1.9 node-mysql, Node.js – serverseitiges JavaScript

692

12.2 Zusammenfassung

695

13 NoSQL mit MySQL

697

13.1 Not Only SQL – NoSQL

697

13.2 Skalierung und Verteilung: ACID vs. BASE

699

13.3 Mit Hochgeschwindigkeit ins Herz: MySQL öffnet sich »Memcached«-Benutzern

700

13.3.1 Die Integration von Memcached in die MySQL-Architektur

701

13.3.2 Grundlagen des Memcache-Protokolls

702

13.3.3 Memcached zur Verwendung mit InnoDB installieren

703

13.3.4 Die Verbindung testen

705

13.3.5 Memcached und InnoDB verbinden

706

13.3.6 Lesen und Schreiben von Daten mittels Memcached

709

13.3.7 Replikation und Memcached

711

13.3.8 Sicherheit gegen Geschwindigkeit

712

13.3.9 Weitere Einstellungen

712

13.4 Zusammenfassung

714

A Referenz

717

A.1 Datentypen

718

A.2 Datendefinition, Datenmanipulation und Abfragen

720

A.3 Index

726

A.4 Boolesche Operatoren

727

A.5 Mathematische Funktionen

728

A.6 Zeit- und Datumsfunktionen

730

A.7 String-Funktionen

737

A.8 Transaktionen

744

A.9 Sperren

746

A.10 Sichten (Views)

746

A.11 MySQL-Client

747

A.12 Gespeicherte Prozeduren

749

A.13 Gespeicherte Funktionen

751

A.14 Triggers

752

A.15 Events

753

A.16 Kontrollfluss-Elemente

755

A.17 Variablen in Programmen

757

A.18 Cursors

758

A.19 Handlers

759

A.20 Volltextsuche

761

A.21 Replikation

762

A.22 GIS-Funktionen

764

A.23 Partitionierung

766

A.24 Administrationsaufgaben

769

A.25 Benutzerverwaltung und Sicherheit

773

A.26 Wartungsarbeiten

777

A.27 Backups, Wiederherstellung und Logfiles

779

A.28 Import und Export

781

A.29 Benchmarking, Monitoring und Profiling

782

A.30 Query-Cache

784

A.31 Plugins

784

A.32 Storage-Engines

785

A.33 Hilfe, Warnungen und Fehler

788

A.34 Fehlernummern und SQL-States

789

A.35 Escape-Sequenzen

791

A.36 Zeichensätze und Sortierfolgen (Character Sets und Collations)

792