面试准备20200409

01.索引是帮助mysql高效获取数据的排序号的数据结构。
02.索引数据结构：（https://www.cs.usfca.edu/~galles/visualization/Algorithms.html）
    - 二叉树（数据连续增长时候，树会失去平衡，极端情况可能会退化成链表，不会加速查询了）
    - 红黑树（二叉树生长过程遇到的极端情况，红黑树可以通过左旋把非叶子结点调整到叶子节点，一定程度的平衡了二叉树）
    - b-tree
        * 节点中存放多个索引数据，从左到右递增排列
        * 叶子节点都具有相同的深度，叶子节点的指针为空
        * 所有索引元素不重复
    - b+tree
        * 非叶子节点不存储data，只存储索引（冗余），可以放更多的索引
        * 叶子节点包含所有索引字段
        * 叶子节点之间用指针连接，提高区间访问的性能（很方便的从当前叶子节点到下一个叶子节点）
        * 一个节点通常为16KB（show global status like 'Innodb_page_size'）
            @ 节点中的索引和其子节点的地址是成对出现的大于占用空间【bigint(8B)+6B(指针)】，也即一个节点中包含16KB/14B=1170
            @ 假设树的高度为3，假设叶子节点可以存储16个【索引+数据】
            @ 那么当前数据结构可以容纳1170*1170*16结构为2100万个数据。
    - hash表
        * 主要用在等值查找，不适用于范围查找
        * mysql对hash冲突解决的非常好
03.数据库存储引擎是针对数据库表的
04.myisam存储引擎对应文件结构（索引文件和数据文件是分离的-非聚集）
    - table_name.frm 文件描述表的结构
    - table_name.MYD 存储数据表中的记录
    - table_name.MYI 存储索引信息
    - 有索引的情况下查询时候，会查完myi,拿到索引后再次查myd(成为回表)
05.innodb存储引擎对应文件结构(innodb行级锁，使用不当变成表级的锁，多用于高并发环境)
    - table_name.frm 文件描述表的结构
    - table_name.ibd 存放数据和索引的文件
06.innodb索引实现(聚集)
    - 表数据文件本身就是按照b+tree组织的一个索引结构文件
    - 聚集索引的叶子节点包含了完整的数据记录
    - 为什么InnoDB表必须有主键，并推荐使用整型自增主键？
        * 数据是B+tree组织的，肯定要包含主键索引
        * 使用整型存储空间少
        * 使用整型检索排序快，uuid要转换为ascii码逐一比对
    - 为什么非主键索引结构叶子节点存储的是主键值？（一致性和节省空间）
07.mysql一个select只会使用一个索引，虽然可能建立了多个索引，且索引的类型只有hash/btree两种。
08.联合索引（比单值索引要更常用）的底层存储结构：
    - 单值索引里面都是单个列的值，联合索引里面有多个列的值，检索的时候，就会按照where条件一次使用每个节点里面的多列值进行定位。
09.explain工具的复习（https://www.bilibili.com/video/BV1Vs411M7Qi?p=19）
    - explain 表的读取顺序，读取操作类型，可能会使用的索引，实际被使用的索引，表之间的引用，多少记录被优化器查询。
    - 执行结果包含字段 id | select_type | table | type | possible_keys | key | key_len | ref | rows | extra
    - id如果相同：执行顺序从上到下（常见join查询）；id不同：id大的优先查询（常见子查询）；id相同不同时存在：结合前两个规则。
    - select_type：有6个取值。
        * derived:在from列表中包含的子查询被标记为derived(衍生)
        * primary:sql中包含子查询时候，最外层查询被标记为primary
    - type:取值范围：system > const > eq_ref > ref > range > index > all
        * system: 表只有一行记录(等于系统表)，是const类型的特例
        * const: 表示通过索引一次就找到了，常见primary key 或unique出现在where列表中
        * eq_ref: 表示唯一索引扫描，每个索引键，对应只有一条记录。常见主键或者唯一索引扫描。
        * ref: 非唯一性扫描，返回匹配某个单独值的所有行，本质上是索引访问，可能返回多个结果，所以属于查找和扫描的混合体。
        * range: 只检索给定范围的行，使用一个索引来选择行，explain的key列显示了使用的索引，一般sql中where用到了范围会有range,这个至少比全表扫描好。
        * index: full index scan，区别与all的是只遍历索引树。
        * all: 全表查询（上百万数据all肯定要优化了）
    - key_len:越短越好，表示可能的最大长度，并非实际使用长度。根据表定义计算而得，不是通过检索而得。
    - row: 表示多少行记录可能被加载到内存，这个值肯定是越少越好。
    - extra（危险取值）：
        * using filesort： 是危险信号。表示排序没有按照索引建立的顺序进行排序。
        * using temporary：使用了临时表保存了中间结果，对查询结果排序或分组的时候会使用临时表，常见order by 或group by
        * using index: 表示select操作使用了覆盖索引（covering index）,效率会不错，
            若同时出现了using where表示覆盖索引用来执行索引键值的查找，
            若没有出现using where表示通过索引来加载数据，而非执行查找动作。
10.sql优化
    - 建立索引
    - 避免索引失效
    - explain sql,检查索引的使用情况，删除不好的索引，建立可靠的索引。
11.索引失效：
    - 尽量使用全值匹配
    - 最佳左前缀：查询按照索引的顺序，从最左方用，不要跳过，否则会导致索引失效（结合下面补的图来理解理解）。
    - 不在索引列上做任何操作（计算、函数、类型转换（字符串不加引号也会失效索引）），否则失效导致全表扫描
    - 尽量使用覆盖索引，尽量不要select *
    - != <> 无法使用索引
    - is null, is not null 无法使用索引
    - like('%abc...')，索引失效，like('abc..%')不会导致失效。
    - 用or连接会导致索引失效
12.索引建立原则：
    - 排序字段
    - where条件字段
    - 使用覆盖索引（covering index）：
        * select列中的数据从索引中就可以获取到，不必读取数据行，查询的列被建立的索引覆盖了。
13.如果锁定数据库中的某一行：
    - begin;
    - select * from table where a=9 for update; --重点是for update
    - 做一些操作
    - commit;
14.行锁变成表锁：
    - innodb索引失效后行锁会变成表锁，varchar没有添加引号，事务没有进行提交，别的事务会被阻塞。
15.间隙锁危害：
    - where锁住了不存在的记录，会影响别的事务对范围内不存在的记录的添加。
16.volatile
    - volatile修饰的变量对应的汇编指令前都有一个lock指令
    - lock指令的功能
        * 将当前处理器缓存行的数据立即写回到系统内存
        * 这个写回内存操作会引起在其他cpu里缓存了该内存地址的数据无效(MESI协议，缓存一致性协议)
        * 当前处理器处理被修饰的变量的时候会加一把锁，处理完之后会释放锁
    - 内存屏障，有序性
17.mysql集群搭建
    - io thread 读取主节点的binlog，保存中继binlog
    - sql thread 读取中继过来的binlog,并执行
    - binlog里面只记录增删改，不记录查询日志
    - 常用命令：
        * show binary logs;--查看所有的日志文件；
        * show master status; --查看当前使用的日志文件，及日志position
        * show binlog events in 'mysql-bin.000003'; --查看binlog日志
        * start slave
        * stop slave
        * show slave status