MySQL优化总结 (索引 + 存储结构 + 事务 + 锁机制)

MySQL优化

1. 分层

• 连接层:
  • 提供与客户端连接的服务
• 服务层:
  • 提供各种用户使用接口 (CRUD)
  • Sql优化器
    • 会自动优化语句,写的语句A,执行的是优化B
• 引擎层:
  • 提供了各种存储数据的方式
  • InnoDB: 事务优先,行锁
    • MySQL默认存储引擎
    • 存储数据时,主键自动排序,聚集
  • MyISAM: 性能优先,表锁
    • 按照写入方式进行呢存储,堆表
• 存储层:
  • 存储数据

2. 索引

• 帮助MySQL高效获取数据的数据结构(默认: B树)

• 优势:

  • 提高查询的效率(降低IO使用率)
  • 降低CPU的使用率(B树,本身有序,在使用排序时,直接中序遍历)

• 弊端:

  • 本身需要存储空间,不适合少量的数据,频繁更新的字段
  • 可以增加查询的效率,但是会降低增删改的效率

• 分类:

  • 主键索引: 不能为null

  • 唯一索引: 不能重复 (id) ,可以为null

    create unique index 索引名 on 表(字段)
    alter table 表 add unique index 索引名 (字段)
    

  • 单值索引: 单列,一个表可以有多个单值索引

    create index 索引名 on 表(字段)
    alter table 表 add index 索引名(字段)
    

  • 符合索引: 多个列构成的 (相当于二=多级目录)

    • 页中只会存放一份数据,如果是根据辅助索引查询,数据(key:符合索引,value:主键索引)

    • 然后用主键索引(: row_id),去B+树中查询

      create index 索引名 on 表(字段1,字段2....)
      alter table 表 add index 索引名 (字段1,字段2)
      

• 删除索引:

  drop index 索引名 on 表名
  

• 查询索引:

  - show index from 表名
  - show index from 表名 \g;
  

3. 存储

• 存储索引:

  • 页:
    • 数据都是存放到页中的,每个页中都有多行数据,一行只能存储16384个字节
    • 多余的字节,存放到其他页中,行溢出
  • 目录页:
    • 保存着多个页目录的地址值
    • key: 页目录的最小的索引
    • value: 页号
  • Page Directory: 页面目录
    • 对多行数据进行分组,方便查找
  • Dynamic格式: 可变字段长度列表,null标志位,记录头信息,列1数据,列2数据
    • 可变字段长度列表: 记录每个可变长度字段真实存储的长度
    • null标志位: 将为null的列统一管理起来,标记他们的位置
      • 如果没有null值,null标志位也就不存在
    • key: 索引
    • value: 真实数据
  • 其他:
    • 索引字段:
      • 主键 > 唯一 > row_id
    • 缓存表:
      • MySQL会先创建一张空表,在进行创建B+ 树时
      • 会把第一张表进行copy,然后把第一张表当做目录页

• 读取数据:

  • 将数据读到内存中时,会使用局部性原理,将相邻的数据(一页/4kb)也读到内存中去
  • 加快下一次的检索速度

4. SQL优化

• 原因:
  • 性能低,执行时间太长,等待时间太长,sql语句欠佳,索引失效等
• 分析sql的执行计划: explain
  • 可以让我们看到sql真正执行的过程,因为sql优化器会干扰执行
• 优化方式: 主要是优化索引
  • 对经常查询,但是很少做修改的字段可以考虑添加索引,值唯一
  • 避免使用 select * ,应当展示 索引字段
  • 避免使用or 来连接条件,ont in 也应该少用,否则会进行全盘扫描
  • 避免where子句对字段进行计算/函数操作
  • 多条件查询时,减少使用单列索引,尽量使用符合索引
  • 最左前缀法则: 使用索引字段作为条件时,如果该索引为符合索引,则必须使用该索引中的第一个字段作为条件才能保证使用到索引
  • 对经常排序的字段可以考虑添加索引
    • 但是要注意用 where 进行索引筛选,否则sql优化器不经过索引查询

5. 事务

• 事务的四大特性:
  • 原子性:
    • 每个事物都是最小的不可分割单位,要么全部成功,要么全部失败
  • 一致性:
    • 数据操作前后一致
  • 隔离性:
    • 每个线程的操作相互隔离,互不影响
  • 永久性:
    • 操作一旦成功,数据永久保存到数据库中
• 隔离级别:
  • 执行效率:
    • 串行化 < 可重复读 < 读已提交 < 读未提交
  • 并发安全:
    • 串行化 > 可重复读 > 读已提交 > 读未提交
• 并发产生的问题:
  • 脏读:
    • 一个事务读到了另一个事务未提交的数据
  • 不可重复读:
    • 一个事务读到了另一个事务已提交的数据,通常由 insert 引起的
  • 幻读:
    • 一个事务读到了另一个事务已提交的数据,通常由 update / delete引起的

隔离级别 \ 并发问题	幻读	不可重复读	脏读
串行化	无	无	无
可重复读	无	无	有
读已提交	无	有	有
读未提交	有	有	有

5. 锁

• 锁机制用于管理对共享资源的并发访问

5.1 Mysql中的锁类型

锁类型	描述
表锁	加锁快,不会出现死锁,并发度最低
行锁	加锁慢,会出现死锁,并发度最高
页锁	速度介于表锁和行锁之间,会出现死锁,并发度一般

5.2 InnoDB中的锁

锁类型	描述	写法
读锁: 共享锁,S 锁	对X锁互斥,对S锁不互斥	select … lock in share mode
写锁: 排它锁,X 锁	对X,S锁都互斥	select … for update

• 读操作:
  • 对于普通的select 语句,InnoDB 不会加任何锁
• 对于DDL操作;
  • 会默认加上写锁
• 自定义加锁:
  • 只会对我查出出来的数据进行加锁
• 事务结束,默认释放锁

5.3 死锁

• 出现原因:
  • 当两个线程争夺锁资源时,造成两个线程都无法进行下一步操作,出现死锁
• 解决方案:
  • 设置超时时间,当一个线程获取锁达到超时时间时,自动回滚事务