MySQL und MariaDB
Willemers Informatik-Ecke
MySQL ist eine beliebte Datenbank. Davon abgezweigt wurde das Projekt MariaDB. In vielen Bereichen sind sie sich ähnlich. Darum werden sie hier gemeinsam behandelt.

Initialisierungsarbeiten

Die Installation erfolgt unter Debian durch Installation des Pakets mysql-server. Bei MariaDB heißt das Paket mariadb-server.
apt install mysql-server
apt install mariadb-server
Dabei wird in beiden Fällen der Benutzer mysql angelegt, in dessen Namen die Datenbank läuft.

Zum geregelten Herunterfahren der Datenbank kann das Skript /etc/init.d/mysql verwendet werden, alternativ auch systemctl.

systemctlAufruf SkriptWirkung
systemctl mysql start /etc/init.d/mysql start Datenbank starten
systemctl mysql stop /etc/init.d/mysql stop Datenbank stoppen
systemctl mysql restart /etc/init.d/mysql restart Datenbank neu starten
systemctl mysql status /etc/init.d/mysql status Datenbankstatus ermitteln

Um Datenbankbefehle einzugeben, ruft man mit dem Befehl mysql den Interpreter von MySQL, aber auch den von MariaDB auf. Dabei wird hinter der Option -u der Benutzer angegeben. Die Option -p sorgt dafür, dass das Passwort des Benutzers angefordert wird. Als letzter Parameter kann die Datenbank angegeben werden, die verwendet werden soll.

# mysql -u root -p
Enter password: 
Welcome to the MySQL monitor.  Commands end with ; or \g.
Your MySQL connection id is 45
Server version: 5.5.47-0+deb7u1 (Debian)

Copyright (c) 2000, 2015, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.

Oracle is a registered trademark of Oracle Corporation and/or its
affiliates. Other names may be trademarks of their respective
owners.

Type 'help;' or '\h' for help. Type '\c' to clear the current input statement.

mysql>
Mit den Befehlen quit oder exit wird MySQL wieder verlassen.

Administrieren

Anlegen einer Datenbank

Von außen, also vom Linux-Terminal aus:

mysqladmin create meinedb
mysqladmin drop meinedb
Die erzeugte Datenbank kann beim Aufruf des Datenbankinterpreters als Argument übergeben werden.

mysql meinedb
Innerhalb des Datenbankinterpreters gibt es die Befehle mit dem Argument DATABASE.

[(none)] > create database meinedb;
[(none)] > show databases;
+--------------------+
| Database           |
+--------------------+
| information_schema |
| meinedb            |
| mysql              |
| performance_schema |
| sys                |
+--------------------+
[(none)] > use meinedb;
Database changed
[(meinedb)] > drop database meinedb;
[(none)] >

Passwort ändern

Der Server erhält mit folgenden Befehlen ein root-Passwort.

/usr/bin/mysqladmin -u root password 'new-password'
/usr/bin/mysqladmin -u root -h onyx.willemer.edu password 'new-password'

Anlegen eines Benutzers

Der Administrator kann neue Benutzer anlegen. Hier wird ein User namens dbuser mit dem Passwort geheim für den lokalen Rechner angelegt.

CREATE USER 'dbuser'@'localhost' IDENTIFIED BY 'geheim';
Mit dem Befehl DROP USER wird der Benutzer wieder gelöscht.
DROP USER 'dbuser'@'localhost';
Soll der Benutzer auch für den Zugriff von außen gelten, wird ein fremder Hostname angegeben oder ein Prozentzeichen als Wildcard.
CREATE USER 'dbuser'@'%' IDENTIFIED BY 'geheim';
Das Passwort kann durch den folgenden Aufruf geändert werden:
SET PASSWORD FOR 'oc_admin'@'localhost' = PASSWORD('geheim');
Soll eine Datenbank angelegt werden, in der der Benutzer arbeiten darf, werden die folgenden beiden Befehle dies tun:
create database dbname;
grant all on dbname.* to dbuser;
Das Tool mysql-administrator ermöglicht Adminstrationsarbeiten mit einer grafischen Benutzeroberfläche. Hier können beispielsweise auch Benutzer angelegt werden.

Um alle Benuter und deren Passwörter anzuzeigen werden die Spalten user, host und password aus der Tabelle mysql.user ausgelesen.

mysql> SELECT user,host,password from mysql.user;
+------------------+-----------+-------------------------------------------+
| user             | host      | password                                  |
+------------------+-----------+-------------------------------------------+
| root             | localhost | *ganzganzfurchtbargeheimundverschlüsselt  |
| root             | obelix    | *ganzganzfurchtbargeheimundverschlüsselt  |
| root             | 127.0.0.1 | *ganzganzfurchtbargeheimundverschlüsselt  |
| root             | ::1       | *ganzganzfurchtbargeheimundverschlüsselt  |
|                  | localhost |                                           |
|                  | obelix    |                                           |
| debian-sys-maint | localhost | *ganzganzfurchtbargeheimundverschlüsselt  |
| oc_admin         | localhost | *ganzganzfurchtbargeheimundverschlüsselt  |
| oc_admin         | %         | *ganzganzfurchtbargeheimundverschlüsselt  |
| dbuser           | %         | *ganzganzfurchtbargeheimundverschlüsselt  |
+------------------+-----------+-------------------------------------------+
10 rows in set (0.02 sec)
Die Passwörter sind natürlich verschlüsselt und sind normalerweise eine wilde Folge von hexadezimalen Zeichen. Hier wurde die Ausgabe ein wenig manipuliert.

Datensicherung und Restauration

$ mysqldump --single-transaction owncloud -u root -p >owncloud.sicher.mysql
Enter password: 
Sicherung der Datenbank owncloud. Die Sicherung aller Datenbanken kann so erfolgen:
$ mysqldump --single-transaction --all-databases -u root -p > sicher.sql
Enter password: 

Zugriff über das Netzwerk erlauben

In der Datei /etc/mysql/my.cnf wird unter bind-adress die IP-Adresse des Netzwerkadapters eingetragen, über dessen Netzwerkzugang Zugriffe erlaubt sein sollen. Zunächst steht dort localhost.
bind-address            = 192.168.109.142

Administrationstool mysqlcheck

Das Programm mysqlcheck kümmert sich um die Wartung der Datenbank. Das Programm wird mit dem Datenbanknamen als Parameter aufgerufen. Es kann aber auch alle Datenbanken bearbeiten, wenn als Parameter --all-databases oder kurz -A angegeben wird. Der Aufruf mysqlcheck --repair repariert eine Datenbank.

Arbeiten mit MySQL

Zum Arbeiten mit der Datenbank steht neben den Programmierschnittstellen eine Client-Kommandozeile namens mysql zur Verfügung. Hier können SQL-Kommandos abgesetzt werden. Der SQL-Standard braucht hier nicht noch einmal erläutert zu werden, da er an anderer Stelle bereits ausgeführt ist.

Verbindung aufnehmen

Zunächst schauen Sie nach, welche Datenbanken überhaupt angelegt wurden. Sie können sich bei einer Datenbank mit dem folgenden Befehl anmelden.

mysql -D dbname -u user -p

Anschließend wird das Passwort des Benutzers erfragt.

Danach können Sie die üblichen SQL-Befehle absetzen. Vergessen Sie nicht das Semikolon am Ende der Zeile!

Einige Befehle sind spezifisch für mysql. Der Befehl status (hier ohne Semikolon) zeigt den Status von mysql.

show databases; zeigt die eingerichteten Datenbanken.

show tables; zeigt die Tabellen. describe Tabellenname; zeigt die Struktur einer Tabelle.

Anlegen einer Tabelle

Wir legen eine Tabelle artikel an. Der primäre Schlüssel dient der Referenz auf einen Datensatz, darf darum nicht leer (NOT NULL) sein.
CREATE TABLE artikel (
     id INT NOT NULL PRIMARY KEY,
     bez VARCHAR(100),
     preis DEC(10,2));

Soll der Schlüssel automatisch hochgezählt werden, gibt man AUTO_INCREMENT an. NOT NULL ist dann nicht erforderlich.

CREATE TABLE artikel (
     id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
     bez VARCHAR(100),
     preis DEC(10,2));
Auf gleiche Weise legen wir eine Tabelle für die Kunden an.
CREATE TABLE kunde (
     id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
     name VARCHAR(100), adr VARCHAR(255));
Die Tabelle kauf bezieht sich auf die anderen Tabellen. Es wird ein Artikel von einem Kunden gekauft. Der Preis wird hier noch einmal aufgeführt, weil der Verkäufer ja nicht zwingend zu dem Preis verkaufen muss, der auf dem Etikett steht.
CREATE TABLE kauf (
    id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
    artnr INT, kunr INT,
    FOREIGN KEY (artnr) REFERENCES artikel(id),
    FOREIGN KEY (kunr) REFERENCES kunde(id),
    preis DEC(10,2));
Wir füllen ein paar Daten ein:
> INSERT INTO artikel (bez, preis) VALUES ('Salatgurke', 12.95);
> INSERT INTO artikel (bez, preis) VALUES ('Handgranate', 99.00);
> SELECT * FROM artikel;
+----+-------------+-------+
| id | bez         | preis |
+----+-------------+-------+
|  1 | Salatgurke  | 12.95 |
|  2 | Handgranate | 99.00 |
+----+-------------+-------+

> INSERT INTO kunde (name) VALUES ('Arnold Willemer');
> INSERT INTO kunde (name) VALUES ('Donald Trump');
> INSERT INTO kunde (name) VALUES ('Eulalia Holzbein');
> INSERT INTO kauf (artnr,kunr,preis) VALUES (1,1,12.50);
> INSERT INTO kauf (artnr,kunr,preis) VALUES (2,2,99.99);
Um die Kauftabelle zu betrachten, werden nur die Einträge aus artikel und kunde über die WHERE-Klausel ausgewählt, die auch eine Verbindung über den Fremdschlüssel zu kauf haben. Ansonsten würden alle denkbaren Kombinationen erzeugt.
> SELECT artikel.id,kunde.id,kauf.preis
  FROM artikel,kunde,kauf WHERE artikel.id=artnr AND kunde.id=kunr;
+----+----+-------+
| id | id | preis |
+----+----+-------+
|  1 |  1 | 12.50 |
|  2 |  2 | 99.99 |
+----+----+-------+
Das ist korrekt, der Mensch würde aber gern wissen, welcher Name welche Artikelbezeichnung gekauft hat.
> SELECT artikel.bez,kunde.name,kauf.preis FROM artikel,kunde,kauf
  WHERE artikel.id=artnr AND kunde.id=kunr;
+-------------+-----------------+-------+
| bez         | name            | preis |
+-------------+-----------------+-------+
| Salatgurke  | Arnold Willemer | 12.50 |
| Handgranate | Donald Trump    | 99.99 |
+-------------+-----------------+-------+
Was passiert, wenn wir Arnold Willemer löschen wollen. Er wird ja immerhin in der Tabelle kauf refernziert.
> SELECT * FROM kunde;
+----+------------------+------+
| id | name             | adr  |
+----+------------------+------+
|  1 | Arnold Willemer  | NULL |
|  2 | Donald Trump     | NULL |
|  3 | Eulalia Holzbein | NULL |
+----+------------------+------+
3 rows in set (0,001 sec)
> DELETE FROM kunde WHERE name like "Arnold%";
ERROR 1451 (23000): Cannot delete or update a parent row: a foreign
key constraint fails (`meinedb`.`kauf`, CONSTRAINT `kauf_ibfk_2`
FOREIGN KEY (`kunr`) REFERENCES `kunde` (`id`))
> DELETE FROM kunde WHERE name like "Eulalia%";
> SELECT * FROM kunde;
+----+-----------------+------+
| id | name            | adr  |
+----+-----------------+------+
|  1 | Arnold Willemer | NULL |
|  2 | Donald Trump    | NULL |
+----+-----------------+------+
2 rows in set (0,001 sec)
Weil Arnold bereits referenziert wird, verteidigt die Datenbank ihre Konsistenz, indem sie ein Löschen verhindert. Eulalia dagegen wurde noch nicht referenziert und darf darum gehen.

Typen

TINYINT 8 Bit
SMALLINT 16 Bit
MEDIUMINT 24 Bit (kein Standard!)
INTEGER oder INT 32 Bit
BIGINT 64 Bit
FLOAT oder FLOAT(4) 4 Byte (max. ca. 10+-38
DOUBLE, REAL oder FLOAT(8) 8 Byte (max. ca. 10+-308
NUMERIC(m,d) oder DECIMAL(m,d) m Byte, sofern m>d, da Stringdarstellung
DATE '1000-01-01' bis '9999-12-31'
DATETIME '1000-01-01 00:00:00' bis '9999-12-31 23:59:59'
TIME '-838:59:59' bis '838:599:59'
CHAR(n) n von 1 bis 255
VARCHAR(n) n von 1 bis 255, nimmt nur soviel Platz wie benötigt ein
TEXT oder BLOB Länge max 216 - 1
MEDIUMTEXT oder MEDIUMBLOB Länge max 224 - 1
LONGTEXT oder LONGBLOB Länge max 232 - 1

Numerische Typen haben optional UNSIGNED. CHAR und VARCHAR können das Attribut BINARY haben. Dies führt dazu, dass eine Sortierung case sensitive ist.

Konstanten

Das Dezimalzeichen ist der Punkt. Strings können durch " und durch ' eingeschlossen werden. Die \-Escapes sind wie die unter C, hinzu kommt \% und \_, da dies ansonsten Wildcards in SQL-Ausdrücken sind.

Weitere Kommandos

CREATE DATABASE Datenbankname
DROP DATABASE Datenbankname
USE DATABASE Datenbankname

Mit CREATE wird eine Datenbank angelegt. In dieser werden die Tabellen erzeugt. Mit DROP wird die Datenbank und alle ihre Tabellen gelöscht. Mit USE wird die Datenbank gewechselt.

OPTIMIZE TABLE Tabellenname

Nach umfangreichem Löschen oder Ersetzen von variablen Feldern kann es sich lohnen, die Tabelle zu optimieren.

MySQL kennt den Befehl REPLACE, der eine Kombination aus DELETE und INSERT auf einer Tabelle mit einem UNIQUE KEY ist.

Import aus Textdateien

LOAD DATA [LOCAL] INFILE 'filename.txt
     INTO TABLE tablename
     [FIELDS [TERMINATED BY '\t'] [OPTIONALLY] ENCLOSED BY " [ESCAPED BY '\\']]
     [LINES TERMINATED BY '\n']
     [(columnname [,columname]*)]

LOCAL bedeutet, dass die Textdatei auf dem Clienthost steht. Fehlt die Angabe, befindet sie sich auf dem Server. Bei letzterem ist der Import natürlich schneller. Man braucht allerdings die entsprechenden Berechtigungen.

Die oben angegebenen Optionen sind der Standard. Ohne Angaben erwartet MySQL also die Felder optionall durch Anführungszeichen begrenzt, aber durch Tabulatorzeichen getrennt und alle Zeilen durch ein Linefeed getrennt.

LOCK und UNLOCK als Alternative zur Transaktion

LOCK TABLES tablename { READ | WRITE }
           [, tablename { READ | WRITE } ]*

READ bedeutet, dass alle Prozesse nur noch auf der Tabelle lesen dürfen. WRITE bedeutet, andere Prozesse dürfen weder Lesen noch Schreiben. Die Sperre wird aufgehoben durch UNLOCK TABLES

Die C-API als Programmierschnittstelle

Für den Zugriff auf die MySQL-Datenbank sind folgende Typen wichtig:
MYSQL Handle zu einer Datenbankverbindung
MYSQL_RES Ein Anfrageresultat, also quasi eine Ergebnistabelle
MYSQL_ROW Ein Ergebniszeile, kann als Array of Strings zugegriffen werden
Ein C-Programm muss zun¨chst <mysql/mysql.h> einbinden. Beim Übersetzen wird die Library mysqlclient angehängt. Je nach UNIX-Version kann dies das explizite Einbinden der socket erforderlich machen.

/* Demonstration fuer den Zugrff auf MySQL ueber die C-API.
 * (C) Arnold Willemer
 */

#include <mysql/mysql.h>

/* prototypes */
void dbInsert(MYSQL *dbHandle);
void dbSelect(MYSQL *dbHandle);

void main()
{
  MYSQL *     dbHandle;

  dbHandle = mysql_init(0);
  dbHandle = mysql_real_connect(dbHandle,
        "localhost",   /* on what host */
        "arnold",      /* the user */
        0,             /* no password */
        "test_arnold", /* the database */
        0,             /* don't change the port number */
        0,             /* don't change the UNIX socket */
        0);            /* client flag */
  if (dbHandle==0) {
    puts("no connect to database");
    return;
  }

  dbInsert(dbHandle);
  dbSelect(dbHandle);

  /* at last close the connection */
  mysql_close(dbHandle);
}

void dbInsert(MYSQL *dbHandle)
{
  if (0!=mysql_query(dbHandle, 
        "INSERT INTO customer(nr, name) VALUES (12, 'Hans Wurst')")) {
    puts("query INSERT was not successful");
  }
}

void dbSelect(MYSQL *dbHandle)
{
MYSQL_RES * dbResult;
MYSQL_ROW   dbRow;
unsigned long *fieldLengths;
unsigned int i, fieldNumbers;

  if (0!=mysql_query(dbHandle, "SELECT * FROM customer")) {
    puts("query was not successful");
  } else {
    /* now we fetch the results to a local buffer */
    dbResult = mysql_store_result(dbHandle);
    if (dbResult==0) {
      puts(" problem with the result ");
    } else {
      fieldNumbers = mysql_num_fields(dbResult);
      while ((dbRow = mysql_fetch_row(dbResult))) {
        fieldLengths = mysql_fetch_lengths(dbResult);
        for(i = 0; i < fieldNumbers; i++) {
          if (dbRow[i]==0) {
            printf(" (null) ");
          } else {
            printf("%s - ",  dbRow[i] );
          }
        }
        printf("\n");
      }
    }
    mysql_free_result(dbResult);
  }
}

Die Anmeldung und Abmeldung erfolgen mit kurzen klaren Schritten. Es wird der Zielhost, der Benutzer und sein Passwort benötigt. Auch die Datenbank wird angegeben.

Das Einfügen von Daten kann wie alle SQL-Befehle, die keine Antwort brauchen recht einfach bewerkstelligt werden, indem ein String konstruiert wird, der an die Datenbank gesandt wird.

Aufwenig wird es wenn ein SELECT eine Menge von Datensätzn liefert. Dies passt nicht zu den satzorientierten Systemen und Programmiersprachen. Dementsprechend wird hier immer ein recht umständlicher Aufwand betrieben, um dem Mengenparadigma von SQL zu genügen. Im Falle von MySQL wird zunächst ermittelt, Zeile für Zeile geholt und dann spaltenweise ausgewertet.

Eine vergleichbare Schnittstelle existiert auch zu PHP.

Java-Programmierung

Der Zugriff auf Datenbanken erfolgt von Java aus per JDBC. Ein typischer Beispielcode lautet:

import java.sql.*;

class testMySQL {
    public static void main(String argv[]) {
        try {
            Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver");
            Connection connection =
                DriverManager.getConnection(
                    "jdbc:mysql://localhost/meinedb",
                    "user",
                    "password");
            Statement stmt = connection.createStatement();
            ResultSet rs = stmt.executeQuery("select * from kunde");
            while (rs.next()) {
                System.out.println("name = " + rs.getString("name"));
            }
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            System.out.println("Couldn't load Driver: " + e.getMessage());
        } catch (SQLException e) {
            System.out.println("Couldn't get Connection: " + e.getMessage());
        } catch (Exception e) {
            System.out.println("Problem: " + e.getMessage());
        }
    }
}

Das Aktivieren des Treibers hat bei mir nicht geklappt. Erst als ich die jar-Datei mysql-connector-java-version-bin.jar in die Libraries meines Projekts einband, funktionierte der Zugriff.