MySQL 数据库重要概念

本文是阅读 《高性能 MySQL 》一书所做的基本学习笔记。

表锁

表锁是 MySQL 中最基本的锁策略，开销最小。它会锁定整张表，一个用户在对表进行写操作时，需要先获得写锁，这会阻塞其他用户对该表的所有读写操作。只有没有写锁时。其他读取用户才能获得锁，读锁之间不是相互阻塞。

行级锁

它可以最大程度地支持并发处理，同时也带来了最大的锁开销。它只在存储引擎层实现。它仅对指定的记录进行加锁，这样其它进程还是可以对同一个表中的其它记录进行操作。

事务

事务是一组原子性的 SQL 查询。事务符合 ACID 概念。

• 原子性 atomicity
  事务中所有操作要么全执行，要不全部不执行。
• 一致性 consistency
  数据库保证从一个一致性状态转换到另一个一致性的状态。
• 隔离性 isolation
  事务所做的修改在提交以前，对其他事务是不可见的。
• 持久性 durability
  一旦事务提交，它所做的修改会永久保存到数据库中，它不会丢失。

隔离级别

• READ UNCOMMITTED 未提交读
  事务的修改，即使没有提交，其他事务都是能看见的。也就是说，其他事务可以读取未提交的数据，这很不好，所以又称脏读 ， 因为无法确保数据的真实可靠性和一致性。
• READ COMMITED 提交读
  事务开始时，只能看见已经提交的事务所做的修改。即一个事务从开始直到提交之前，所做的任何提交对于其他事务都是不可见的。也叫 不可重复读，因为两次执行同样的查询，可能会得到不一样的结果。
• REPEATABLE READ 可重复读
  MySQL 默认的事务隔离级别。它解决了脏读的问题。保证同一事务中多次读取同样的结果时一致的，但无法解决幻读问题。幻读：当某个事务在读取某个范围内的记录时，另一个事务在该范围内插入了新的记录，所以该事务再次读取本范围时，发现了不一样的行，称为幻行。Innode 通过 多版本并发控制(MVCC)解决了它.
• SERIALIZABLE 可串行化
  最高的隔离级别。强制事务串行执行。在非常需要确保数据的一致性而且可以接受没有并发的情况下，可以考虑这个级别。

事务的实现
事务的隔离性是通过锁实现的，而事务的原子性，一致性和持久性则是通过事务日志实现的。
事务日志又分为：redo log 和 undo log
redo ：事务开启时，事务中的操作，都会写入到存储引擎的日志缓冲中，在事务提交之前，缓冲的日志提前刷新到磁盘上持久化，即“日志先行”。当事务提交后，数据文件才会刷新到磁盘。如果出现意外情况，那么可以根据 redo log 中的日志记录，将数据库恢复到前一个状态。未完成的事务，可以继续提交，也可以回滚。
undo log：主要为事务的回滚服务。事务除了记录 redo log，还会记录 undo log。undo log 记录了数据在每个操作前的状态。回滚就是根据它进行的。单个事务的回滚不会影响到其它事务。
redo log 保障的是事务的持久性和一致性，而undo log则保障了事务的原子性。

MVCC 多版本并发控制。不同的存储引擎 MVCC 的实现不同，典型有 乐观锁和悲观锁。InnoDB 是通过在每行记录后面保存两个隐藏的列来实现的。一个是行的创建时间，一个是行的过期时间，存储的不是实际时间，而是系统的版本号。每开始一个新事物，它会递增。具体如下操作：
select:
行的系统版本号小于或等于事务的系统版本号，确保事务读取的行，要么是在事务开始之前已经存在的，要么是事务自身修改的。还有行的删除版本号要么没有定义，要么大于事务版本号。
insert：
为每一行保存当前系统版本号
delete：
为删除的每一行保存当前系统号为删除标识
update：
为插入一行新纪录，保存当前系统版本号作为行版本号，保存当前系统号到原来的行作为删除标识。

死锁

多个事务在同一个资源上相互占用，并请求锁定对方占用的资源，导致恶性循环的现象。

索引的三个优点

• 索引大大减少了服务器需要扫描的数据量
• 索引可以帮助服务器避免排序和临时表
• 索引可以将随机 I/O 变为 顺序 I/O

索引三星系统：

• 索引将相关的记录放在一起获得一星
• 如果索引中的数据顺序和查找中的排序一致得二星
• 索引中的列包含了查询中需要的全部获得三星

高效的索引策略

1. 独立的列：查询中的列如果不是独立的，MySQL 不会。独立的列指的是索引列不能是表达式的一部分，也不能是函数的参数。
2. 前缀索引和索引选择性

• 通常可以索引开始的部分字符，可以大大节约索引空间，但也会降低索引的选择性
• 选择性：不重复的索引值和数据表的记录总数的比值，选择性越高则查询效率越高，因为选择性高的索引可以让 MySQL 在查找时过滤掉更多的行

3. 选择合适的索引列顺序
4. 聚簇索引：并不是一种单独的索引类型，而是一种数据存储方式
5. 覆盖索引：如果一个索引包含（或者说覆盖）所有需要查询的字段的值，就称为覆盖索引