Mysql数据库

笔记很多都是抄这位大佬的 xustudyxu's Blog，有兴趣的可以看一看这位大佬的笔记

MySQL基础

事务

事务简介

事务 是一组操作的集合，它是一个不可分割的工作单位，事务会把所有的操作作为一个整体一起向系统提交或撤销操作请求，即这些操作 要么同时成功，要么同时失败。

例如：银行转账

事务操作

查看/设置事务的提交方式

 SLECT @@autocommit; //查看事务的提交的方式 1：自动提交 0：手动提交
 SET @@autocommint = 0;//设置事务的提交方式为 手动提交

开启事务

 start transaction 或 begin;

提交事务

 commit;

回滚事务

 rollback;

事务的四大特性

原子性(Atomicity)	事务是不可分割的最小操作单元，要么全部成功，要么全部失败
一致性(Consistency)	事务完成时，必须使所有的数据都保持一致的状态
隔离性(Isolation)	数据库系统提供的隔离机制，保证事务在不受外部并发操作影响的独立环境下运行
持久性(Durability)	事务一旦提交或回滚，他对数据库中的数据的改变是永久的

并发事务问题

问题	描述
脏读	一个事务读到了另一个事务还没有提交的数据
不可重复读	一个事务前后读取同一条记录，但两次读取的数据不同，称为 不可重复读
幻读	一个事务按照条件查询数据时，没有对应的数据行，但是在插入数据时，又发现这行数据已经存在，好像出现了“幻影”

事务隔离级别

其中 Reoeatable Read 【可重复读】 是mysql 的默认隔离级别，Read commited 是orical 的默认隔离级别

Serializable【串行化 】是将多个事务排好队，依次执行，执行完一个才执行下一个，所以杜绝了所有问题，但是效率上大大折扣

 --查看事务的隔离级别
 select @@TRANSACTION_ISOLATION
 ​
 --设置事务隔离级别
 set [SESSION|GLOBAL] TRANSACTION ISOLATION LEVEL {READ UNCOMMITTED | READ COMMITTED | REPEATABLE READ | SERIALIZABLE}

建议要熟悉 事务隔离级别 多去看 【黑马Mysql 55集】

MySQL进阶

存储引擎

MySQL 体系结构

存储引擎简介

存储引擎就是存储数据、建立索引、更新/查询数据等技术的实现方式。存储引擎是基于表的，而不是基于库的，索引存储引擎也可被称为 表类型。

-- 查询建表语句 --- 默认存储引擎 ：InnoDB
 show creat table account;
 ​
 -- 查询当前数据库支持的存储引擎
 show engines;
 ​
 -- 在创建表时，指定存储引擎
 create table 表名(
     字段1 字段1类型 [comment 字段1注释],
     ...
     字段n 字段n类型 [comment 字段1注释]
 )engine = innodb [comment 表注释];

存储引擎特点

InnoDB

• 介绍

InnoDB 是一种兼顾高可靠性和高性能的通用存储引擎，在MySQL 5.5 之后，InnoDB 是默认的 MySQL 存储引擎

• 特点

DML 【数据库操作语言，操作表数据的增删改】操作遵循ACID 模型，支持事务。

行级锁，提高并发访问性能

支持外键 FOREIGN KEY 约束，保证数据的完整性和正确性；

• 文件

xxx.ibd : xxx 代表表名，innoDB 引擎的每张表都会对应这样一个表空间文件，存储该表的表结构[frm、sdi] 、数据和索引。

参数：innodb_file_per_table

InnoDB逻辑存储结构

MyISAM

• 介绍

MyISAM 是 MySQL 早期的默认引擎

• 特点

不支持事务，不支持外键

支持表锁，不支持行锁

访问速度快

• 文件

xxx.sdi: 存储表结构信息

xxx.MYD：存储数据

xxx.MYI: 存储索引

Memory

• 介绍

Memory 引擎的表数据是存储在内存中的，由于受到硬件问题、或断电问题的影响，只能将这些表作为临时表或缓存使用

• 特点

内存存放

hash索引【默认】

• 文件

xxx.sdi ：存储表结构信息

InnoDB 与 MyISAM 的三大区别 innodb 支持 事务安全，行锁，和外键

存储引擎选择

在选择存储引擎时，应该根据应用系统的特点选择合适的存储引擎。对于复杂的应用系统，还可以根据实际情况选择多种存储引擎进行组合

• InnoDB: 是Mysql的默认存储引擎，支持事务、外键。如果应用对事务的完整性有比较高的要求，在并发条件下要求数据的一致性，数据操作除了插入和查询之外，还包含很多的更新、删除操作，那么InnoDB存储引擎是比较合适的选择。

• MyISAM :如果应用是以读操作和插入操作为主，只有很少的更新和删除操作，并且对事务的完整性、并发性要求不是很高，那么选择这个存储引擎是非常合适的。【MongoDB所替代】

• MEMORY:将所有数据保存在内存中，访问速度快，通常用于临时表及缓存。MEMORY的缺陷就是对表的大小有限制，太大的表无法缓存在内存中，而且无法保障数据的安全性。【Redis所替代】

索引

索引概述

介绍

索引(Index) 是帮助 MySQL 高效获取数据的数据结构(有序)。在数据之外，数据库系统还维护者满足特定查找算法的数据结构，这些数据结构以某种方式引用【指向】数据，这样就可以在这些数据结构上实现高级查找算法，这种数据结构就是索引。

优缺点

优势	劣势
提高数据检索的效率，降低数据库的IO成本	索引列也是要占空间的
通过索引列对数据进行排序，降低数据排序的成本，降低CPU的消耗。	索引大大提高了查询效率，同时却也降低了更新表的速度，如对表进行 INSERT、UPDATE、DELETE时，效率降低。

索引结构

MySQL 的索引是在存储引擎层实现的，不同的存储引擎有不同的结构，主要包含以下几种：

索引结构	描述
B+Tree	最常见的索引类型，大部分引擎都支持B+树索引
Hash索引	底层数据结构使用哈希表实现的，只有精确匹配索引列的查询才有效，不支持范围查询
R-tree(空间索引)	空间索引是MyISAM 引擎的一个特殊索引类型，主要用于地理空间数据类型，通常使用较少
Full-text(全文索引)	是一种通过建立倒排索引，快速匹配文档的方式。类似于ES

我们平常所说的索引，如果没有特别指明，都是指B+树结构组织的索引。

B+Tree(多路平衡查找树)

以一颗最大度数(max-degree) 为5(5阶)的b-tree为例(每个节点最多存储4个key，5个指针)

b-tree的演变过程

Hash

哈希索引就是采用一定的hash算法。将健值换算成新的hash值，映射到对应的槽位上，如何存储在hash表中。

如果两个【或多个】键值，映射到一个相同的槽位上，他们就产生了hash冲突【hash碰撞】，可以通过链表解决。

Hash索引特点

1. Hash索引只能用于对等比较(=,in) ，不支持范围查询(between，<,>,...)

2. 无法利用索引完成排序操作

3. 查询效率高，通过只需要一次检索就可以了，效率通常要高于B+tree索引

存储引擎支持

在MySQL中，支持Hash索引的是 Memory引擎，而InnoDB中具有自适应Hash功能，Hash索引是存储引擎根据B+tree索引在指定条件下自动构建的。

思考

为什么InnoDB存储引擎选择使用B+tree索引结构？

答：

对于二叉树的缺点的话，顺序插入的话最终会形成一个链表，在搜索的时候性能很低。这个问题可以通过红黑树来解决，但是红黑树本质上也是一个二叉树。

1. 相对于二叉树来说 ，B+ree的层级更少，搜索效率更高。

2. 对于 B+tree，无论是叶子结点还是非叶子节点，都会保存数据，这样导致一页中存储的键值减少，指针跟着减少，要同样保存大量数据，只能增加树的高度，导致性能降低。

3. 相对于Hash索引，B+tree支持范围匹配及排序操作

索引分类

在InnoDB存储引擎中，根据索引的存储形式，又可以分为以下两种：

聚集索引选取规则：

• 如果存在主键，主键索引就是聚集索引。

• 如果不存在主键，将使用第一个唯一(UNIQUE)索引作为聚集索引。

• 如果表没有主键，或没有合适的唯一索引，则InnoDB会自动生成一个rowid作为隐藏的聚集索引。

回表查询

思考

InnoDB 主键索引的B+Tree 高度为多高呢？【黑马MySQL p73】

索引语法

创建索引

 creat [unique | fulltext] index index_name on table_name (index_col_name...);

查看索引

 show index from table_name;

删除索引

 drop index index_name on table_name;

SQL性能分析

SQL执行频率

MySQL 客户端连接成功后，通过show[session | global ] status 命令可以提供服务器状态信息。通过如下指令，可以查看当前数据库库 INSERT 、UPDATE、DELETE、SELECT的访问频次。

 show global status like 'Com_______'; -- 七个下划线

慢查询日志

慢查询日志记录了所有执行时间超过指定参数 (long_query_time，单位：秒，默认10秒) 的所有SQL语句的日志。

MySQL的慢查询日志默认没有开启，需要在MySQL的配置文件(/etc/my.cnf) 中配置如下信息。

 -- 查询是否开启慢查询日志
 show variables like 'slow_query_log';
 ​
 -----------------------
 -- 以下是要放入 /etc/my.cnf 最后
 -- 开启MySQL慢查询日志开关
 slow_query_log = 1;
 -- 设置慢查询日志的时间为2秒，SQL语句执行时间超过2秒，就会视为慢查询，记录慢查询日志
 long_query_time = 2;

配置完毕之后，通过以下指令重启MySQL服务器进行测试，查看慢日志文件中记录的信息 /var/lib/mysql/localhost-slow.log。

profile 详情

show profiles 能够在做SQL优化时帮助我们了解时间都耗费哪里去了。通过 have_profiling 参数，能够看到当前MySQL是否支持 profile 操作：

 select @@have_profiling;
 -- 默认 profiling 是关闭的，可以通过set语句在session/global级别开启profiling;
 set profiling = 1;

执行一系列的业务SQL操作，然后通过如下指令可以查看指令的执行耗时：

 -- 查看每一条SQL的耗时基本情况
 show profiles;
 -- 查看指定query_id的SQL语句各个阶段的耗时情况
 show profile for query query_id;
 -- 查看指定query_id的SQL语句CPU使用情况
 show profile cpu for query query_id;

explain执行计划

explain 或者desc 命令获取MySQL 如何执行select语句的信息，包括在select 语句执行过程中表如何连接和连接的顺序。

语法：

 -- 直接在select 语句之前加上关键字 explain / desc
 explain select 字段列表 from 表名 where 条件;

EXPLAIN执行计划个字段含义：

索引使用

最左前缀法则

如果索引了多列【联合索引】，要遵守最左前缀法则。最左前缀法则指的是查询从索引的最左列开始，并且不跳过索引中的列。如果跳跃某一列，索引将部分失效【索引后面的字段索引失效】。

范围查询

联合索引中，出现范围查询【><】，范围查询右侧的列索引失效。在业务允许的情况下，尽量使用 >= 或者 <= 这样的运算符。

索引失效

索引列运算

不要再索引列上进行运算操作，否则索引失效。

字符串不加引号

字符串类型字段使用时，不加引号，索引将失效。【隐式类型转换导致索引失效】

模糊查询

如果仅仅是尾部模糊匹配【尾部加了 % 】，索引不会失效。如果是头部模糊匹配【头部加了 % 】，索引失效。

or 连接的条件

用 or 分隔开的条件，如果 or 前的条件中列有索引，而后面的列中没有索引，那么涉及的索引就不会被用到

数据分布影响

如果MySQL评估使用索引比全表更慢，则不使用索引。

SQL提示

SQL 提示，是优化数据库的一个重要手段，简单来说，就是在SQL 语句中加入一些人为的提示来达到优化操作的目的

-- use index [建议使用]
 explain select * from tb_user use index(idx_user_pro) whrer profession = '软件工程';
 ​
 -- ignore index;[忽略使用]
 explain select * from tb_user ignore index(idx_user_pro) whrer profession = '软件工程';
 ​
 -- force index;[强制使用]
 explain select * from tb_user force index(idx_user_pro) whrer profession = '软件工程';

覆盖索引

尽量使用覆盖索引 【 查询使用了索引，并且需要返回的列，在该索引中已经全部能够找到】，减少 select *。

explain 中 extra 字段含义： using index condition：查找使用了索引，但是需要回表查询数据 using where; using index;：查找使用了索引，但是需要的数据都在索引列中能找到，所以不需要回表查询

如果在聚集索引中直接能找到对应的行，则直接返回行数据，只需要一次查询，哪怕是select *；如果在辅助索引中找聚集索引，如select id, name from xxx where name='xxx';，也只需要通过辅助索引(name)查找到对应的id，返回name和name索引对应的id即可，只需要一次查询；如果是通过辅助索引查找其他字段，则需要回表查询，如select id, name, gender from xxx where name='xxx';

所以尽量不要用select *，容易出现回表查询，降低效率，除非有联合索引包含了所有字段

面试题：一张表，有四个字段（id, username, password, status），由于数据量大，需要对以下SQL语句进行优化，该如何进行才是最优方案： select id, username, password from tb_user where username='itcast';

解：给username和password字段建立联合索引，则不需要回表查询，直接覆盖索引

前缀索引

当字段类型为字符串【varchar,text】时，有时候需要索引很长的字符串，这会让索引变得很大，查询时，浪费大量的磁盘IO，影响查询效率。此时可以只将字符串的一部分前缀，建立索引，这样可以大大节约索引空间，从而提高索引效率。

 -- 语法
 create index idx_xxxx on table_name(column(n)); n为前n个字符

前缀长度

可以根据索引的选择性来决定，而选择性是指不重复的索引值(基数) 和数据表的记录总数的比值，索引选择性越高则查询效率越高，唯一索引的选择性是 1，这是最好的索引选择性，性能也是最好的。

 select count(distinct email) / count(*) from tb_user;
 select ciunt(distinct substring(email,1,5)) / count(*) from tb_user;

show index 里面的sub_part可以看到接取的长度

单列索引与联合索引

• 单列索引：即一个索引只包含单个列

• 联合索引：即一个索引包含了多个列

在业务场景中，如果存在多个查询条件，考虑针对于查询字段建立索引时，建议建立联合索引，而非单列索引。

单列索引情况： explain select id, phone, name from tb_user where phone = '17799990010' and name = '韩信'; 这句只会用到phone索引字段

注意事项

• 多条件联合查询时，MySQL优化器会评估哪个字段的索引效率更高，会选择该索引完成本次查询

索引设计原则

1. 针对于数据量较大，且查询比较频繁的表建立索引

2. 针对于常作为查询条件（where）、排序（order by）、分组（group by）操作的字段建立索引

3. 尽量选择区分度高的列作为索引，尽量建立唯一索引，区分度越高，使用索引的效率越高

4. 如果是字符串类型的字段，字段长度较长，可以针对于字段的特点，建立前缀索引

5. 尽量使用联合索引，减少单列索引，查询时，联合索引很多时候可以覆盖索引，节省存储空间，避免回表，提高查询效率

6. 要控制索引的数量，索引并不是多多益善，索引越多，维护索引结构的代价就越大，会影响增删改的效率

7. 如果索引列不能存储NULL值，请在创建表时使用NOT NULL约束它。当优化器知道每列是否包含NULL值时，它可以更好地确定哪个索引最有效地用于查询

SQL 优化

插入数据

普通插入：

1. 采用批量插入（一次插入的数据不建议超过1000条）

2. 手动提交事务

3. 主键顺序插入

大批量插入： 如果一次性需要插入大批量数据，使用insert语句插入性能较低，此时可以使用MySQL数据库提供的load指令插入。

 -- 客户端连接服务端时，加上参数 --local-infile（这一行在bash/cmd界面输入）
 mysql --local-infile -u root -p
 -- 设置全局参数local_infile为1，开启从本地加载文件导入数据的开关
 set global local_infile = 1;
 select @@local_infile;
 -- 执行load指令将准备好的数据，加载到表结构中
 load data local infile '/root/sql1.log' into table 'tb_user' fields terminated by ',' lines terminated by '\n';

主键优化

数据组织方式

在 InnoDB 存储引擎中，表数据都是根据主键顺序组织存放的，这种存储方式的表称为 索引组织表(index organized table IOT).

页分裂

也可以为空，也可以填充一半，也可以填充100%。每个页包含了2-N行数据【如果一行数据过大，会行溢出】，根据主键排列。

页合并

当删除一行记录时，实际上记录并没有被物理删除，只是记录被标记(flaged) 为删除并且它的空间变的允许被其他记录声明使用。当页中删除的记录到达 MERGE_THRESHOLD（默认为页的50%），InnoDB会开始寻找最靠近的页（前后）看看是否可以将这两个页合并以优化空间使用。

MERGE_THRESHOLD：合并页的阈值，可以自己设置，在创建表或创建索引时指定

文字说明不够清晰明了，具体可以看视频里的PPT演示过程：33. 进阶-SQL优化-主键优化_哔哩哔哩_bilibili

主键设计原则：

• 满足业务需求的情况下，尽量降低主键的长度

• 插入数据时，尽量选择顺序插入，选择使用 AUTO_INCREMENT 自增主键

• 尽量不要使用 UUID 做主键或者是其他的自然主键，如身份证号

• 业务操作时，避免对主键的修改

order by 优化

1. Using filesort : 通过表的索引或全表扫描，读取满足条件的数据行，然后在排序缓冲区 sort buffer 中完成排序操作，所有不是通过索引直接返回排序结果的排序都叫 FileSort 排序。

2. Using index : 通过有序索引顺序扫描直接返回有序数据，这种情况即为 using index，不需要额外排序，操作效率高。

如果order by字段全部使用升序排序或者降序排序，则都会走索引，但是如果一个字段升序排序，另一个字段降序排序，则不会走索引，explain的extra信息显示的是

Using index, Using filesort，

如果要优化掉Using filesort，则需要另外再创建一个索引，如：

create index idx_user_age_phone_ad on tb_user(age asc, phone desc);，

此时使用

select id, age, phone from tb_user order by age asc, phone desc;

会全部走索引

总结：

• 根据排序字段建立合适的索引，多字段排序时，也遵循最左前缀法则

• 尽量使用覆盖索引

• 多字段排序，一个升序一个降序，此时需要注意联合索引在创建时的规则（ASC/DESC）

• 如果不可避免出现filesort，大数据量排序时，可以适当增大排序缓冲区大小 sort_buffer_size（默认256k）

  • 如果缓冲区占满了，则会在磁盘文件中进行排序，这时候性能就比较低。

group by 优化

• 在分组操作时，可以通过索引来提高效率

• 分组操作时，索引的使用也是满足最左前缀法则的

如索引为idx_user_pro_age_stat，则句式可以是select ... where profession group by age，这样也符合最左前缀法则

limit优化

常见的问题如limit 2000000, 10，此时需要 MySQL 排序前2000000条记录，但仅仅返回2000000 - 2000010的记录，其他记录丢弃，查询排序的代价非常大。 优化方案：一般分页查询时，通过创建覆盖索引能够比较好地提高性能，可以通过覆盖索引加子查询形式进行优化

例如：

 -- 此语句耗时很长
 select * from tb_sku limit 9000000, 10;
 -- 通过覆盖索引加快速度，直接通过主键索引进行排序及查询
 select id from tb_sku order by id limit 9000000, 10;
 -- 下面的语句是错误的，因为 MySQL 不支持 in 里面使用 limit
 -- select * from tb_sku where id in (select id from tb_sku order by id limit 9000000, 10);
 -- 通过连表查询即可实现第一句的效果，并且能达到第二句的速度
 select * from tb_sku as s, (select id from tb_sku order by id limit 9000000, 10) as a where s.id = a.id;

count 优化

MyISAM 引擎把一个表的总行数存在了磁盘上，因此执行 count() 的时候会直接返回这个数，效率很高（前提是不适用where）； InnoDB 在执行 count() 时，需要把数据一行一行地从引擎里面读出来，然后累计计数。 优化方案：自己计数，如创建key-value表存储在内存或硬盘，或者是用redis

count的几种用法：

• 如果count函数的参数（count里面写的那个字段）不是NULL（字段值不为NULL），累计值就加一，最后返回累计值

• 用法：count(*)、count(主键)、count(字段)、count(1)

• count(主键)跟count()一样，因为主键不能为空；count(字段)只计算字段值不为NULL的行；count(1)引擎会为每行添加一个1，然后就count这个1，返回结果也跟count()一样；count(null)返回0

各种用法的性能：

• count(主键)：InnoDB引擎会遍历整张表，把每行的主键id值都取出来，返回给服务层，服务层拿到主键后，直接按行进行累加（主键不可能为空）

• count(字段)：没有not null约束的话，InnoDB引擎会遍历整张表把每一行的字段值都取出来，返回给服务层，服务层判断是否为null，不为null，计数累加；有not null约束的话，InnoDB引擎会遍历整张表把每一行的字段值都取出来，返回给服务层，直接按行进行累加

• count(1)：InnoDB 引擎遍历整张表，但不取值。服务层对于返回的每一行，放一个数字 1 进去，直接按行进行累加

• count(*)：InnoDB 引擎并不会把全部字段取出来，而是专门做了优化，不取值，服务层直接按行进行累加

按效率排序：count(字段) < count(主键) < count(1) ~= count()，所以尽量使用 count()

update 优化

InnoDB 的行锁是针对索引加的锁，不是针对记录加的锁，并且该索引不能失效，否则会从行锁升级为表锁。

如以下两条语句： update student set no = '123' where id = 1;，这句由于id有主键索引，所以只会锁这一行； update student set no = '123' where name = 'test';，这句由于name没有索引，所以会把整张表都锁住进行数据更新，解决方法是给name字段添加索引

视图/存储过程/触发器

视图

介绍

视图【View】是一种虚拟存在的表。视图中的数据并不在数据库中实际存在，行和列数据来自定义视图的查询中使用的表，并且是在使用视图时动态生成的。

通俗的讲，视图只保存了查询的SQL逻辑，不保存查询结果。所以我们在创建视图的时候，主要的工作就落在创建这条SQL查询语句上。

视图语法

 -- 创建视图
 CREATE [OR REPLACE] VIEW 视图名称[(列名列表)] AS SELECT语句 [ WITH [ CASCADED | LOCAL ] CHECK OPTION ]
 ​
 --查询视图
     -- 查看创建视图语句：
     SHOW CREATE VIEW 视图名称;
     -- 查看视图数据：
     SELECT * FROM 视图名称 ...... ;
 -- 删除视图
 DROP VIEW [IF EXISTS] 视图名称 [,视图名称] ...
 ​
 --修改
     -- 方法一 
     CREAT [OR REPLACE] VIEW 视图名称[(列明列表)] AS SELECT语句[WITH[CASCADED|LOCAL] CHECK OPTION]
     -- 方式二
     ALTER VIEW 视图名称[(列明列表)] AS SELECT语句 [WITH[CASCADED|LOCAL] CHECK OPTION]
 ​
 ​

视图的检查选项

当使用 WITH CHECK OPTION 子句创建视图时，MySQL会通过视图检查正在更改的每个行，例如 插入，更新，删除，以使其符合视图的定义。MySQL允许基于另一个视图创建视图，他还会检查依赖视图中的规则以保持一致性。为了确定检查范围，MySQL提供了两个选项： CASCADED 和 LOCAL ,默认为CASCADED。

1. CASCADED 级联

比如，v2视图是基于v1视图的，如果在v2视图创建的时候指定了检查选项为 cascaded，但是v1视图创建时未指定检查选项。 则在执行检查时，不仅会检查v2，还会级联检查v2的关联视图v1。

1. LOCAL 本地

比如，v2视图是基于v1视图的，如果在v2视图创建的时候指定了检查选项为 local ，但是v1视图创建时未指定检查选项。 则在执行检查时，只会检查v2，不会检查v2的关联视图v1。如果v1视图创建时指令检查选项，则会执行检查。

视图的更新

要使视图可以更新，视图中的行与基础表中的行之间必须存在一对一的关系。如果视图包含一下任何选项，则视图不可更新：

1. 聚合函数或窗口函数(SUM()、MIN()、MAX()、COUNT() 等)

2. DISTINCT

3. GROUP BY

4. HAVING

5. UNION 或者 UNION ALL

作用

1. 简单

   1. 视图不仅可以简化用户对数据的理解，也可以简化他们的操作。那些被经常使用的查询可以被定义为视图，从而使得用户不必为以后的操作每次指定全部的条件。

2. 安全

   1. 数据库可以授权，但不能授权到数据库特定行和特定的列上。通过视图用户只能查询和修改他们所能见到的数据

3. 数据独立

   1. 视图可以帮助用户屏蔽真是表结构变化带来的影响。

存储过程

介绍

存储过程是事先经过编译并存储在数据库中的一段 SQL 语句的集合，调用存储过程可以简化应用开发人员的很多工作，减少数据库和应用服务器之间的传输，对于提高数据处理的效率是有好处的。

存储过程思想上很简单，就是数据库 SQL 语言层面的代码封装与重用。

特点

• 封装、复用 ——> 可以把某一业务SQL封装在存储过程中，需要用到的时候直接调用即可。

• 可以接收参数，也可以返回数据 ——> 再存储过程中，可以传递参数，也可以接收返回值。

• 减少网络交互，效率提升 —— > 如果涉及到多条SQL，每执行一次都是一次网络传输。 而如果封装在存储过程中，我们只需要网络交互一次可能就可以了

基本语法

-- 1.创建
 creat procedure 存储过程名称(参数列表)
 begin
     SQL语句
 end;
 ​
 -- 2.调用
 call 名称(参数);
 ​
 -- 3.查看
     -- 3.1查询指定数据库的存储过程及状态信息
 select * from information_schema.routines where routine_schema = 'xxx';
      -- 3.2查询某个存储过程的定义
 show create procedure 存储过程名称;
 ​
 -- 4.删除
 drop procedure [if exists] 存储过程名称;

注意:

在命令行中，执行创建存储过程的SQL时，需要通过关键字 delimiter 指定SQL语句的结束符。

演示案例：

-- 存储过程基本语法
 -- 创建
 create procedure p1()
 begin
     select count(*) from student;
 end;
 -- 调用
 call p1()
 -- 查看
 select * from information_schema.ROUTINES where ROUTINE_SCHEMA = 'MySQL_Advanced';
 show create procedure p1;
 -- 删除
 drop procedure if exists p1;

变量

在MySQL中变量分为三种类型: 系统变量、用户定义变量、局部变量。

系统变量

系统变量 是MySQL服务器提供，不是用户定义的，属于服务器层面。分为全局变量(GLOBAL)、会话变量(SESSION)。

查看系统变量

show [session|global] variables;--查看所有系统变量 【不加默认sission】
 show [session|global] variables like '...';-- 可以通过 LIKE 模糊匹配的方式查找变量【不加默认sission】
 select @@[session|global] 系统变量名;-- 查看指定变量的值【不加默认sission】

设置系统变量

 set [session|global] 系统变量名 = 值;
 set @@[session|global] 系统变量名 = 值;

注意

如果没有指定session/global ，默认是session,会话变量。

MySQL服务重新启动之后，所设置的全局参数会失效，要想不失效，可以在/etc/my.cnf 中配置。

用户自定义变量

用户自定义变量 是用户根据需要自己定义的变量，用户变量不用提前声明，在用的时候直接用 '@变量名' 使用就行。其作用域为当前连接【当前会话】。

赋值

 set @var_name = expr [,@var_name = expr]...;
 set @var_name := expr[,@var_name := expr]...;
 ​
 select @var_name:=expr [,@var_name:=expr]...;
 select 字段名 into @var_name from 表名;

使用

 select @var_name;

注意

用户自定义的变量无需对其进行声明或者初始化，只不过获取到的值为 NULL。

局部变量

局部变量 是根据需要定义的在局部生效的变量，访问之前，需要 DECLARE 声明。可用作存储过程内的局部变量和输入参数，局部变量的范围是在其内声明的 BEGIN...END块。

声明

 declare 变量名 变量类型 [default...];

变量类型就是数据库字段类型：INT、BIGINT、CHAR、VARCHAR、DATE、TIME等。

赋值

 set 变量名 = 值;
 set 变量名 := 值;
 select 字段名 into 变量名 from 表名...;

流程控制语句 - if 判断

语法

 IF 条件1 THEN
     ...
 ELSEIF 条件2 THEN 
     ...
 ELSE
     ...
 END IF;

参数

类型	含义	备注
IN	该类型作为输入，也就是需要调用时传入值	默认
OUT	该类参数作为输出，也就是该参数可以作为返回值
INOUT	既可以作为输入参数，也可以作为输出参数

用法

creat procedire 存储过程名称([IN/OUT/INOUT 参数名 参数类型])
 begin
     --SQL语句
 end;

流程控制语句 - case

语法一：

CASE case_value
     WHEN when_value1 THEN statement_list1
     [WHEN when_value2 THEN statement_list2]...
     [ELSE statement_list]
 END CASE;

语法二：

CASE 
     WHEN search_condition1 THEN statement_list1
     [WHEN search_condition1 THEN statement_list2]...
     [ELSE statement_list]
 END CASE;

循环

while

while 循环是有条件的循环控制语句。满足条件后，再执行循环体中的SQL语句。具体语法为：

 -- 先判断条件，如果条件为 true ，则执行逻辑，否则，不执行逻辑
 WHILE 条件 DO
     --SQL逻辑
 END WHILE;

repeat

repeat 是有条件的循环控制语句，当满足条件的时候退出循环。具体语法为：

 -- 先执行一次逻辑，如何判断逻辑是否满足，如果满足，则退出。如果不满足，则继续下一次循环
 REPEAT
     -- SQL逻辑
     UNTILE 条件
 END REPEAT;

loop

LOOP 实现简单的循环，如果不在SQL逻辑中增加退出循环的条件，可以用其来实现简单的死循环。LOOP 可以配合以下两个语句使用：

• LEAVE：配合循环使用，退出循环

• ITERATE：必须用在循环中，作用是跳过当前循环剩下的语句，直接进入下一次循环。

 [begin_label:] LOOP
     SQL逻辑...
 END LOOP [end_label];
 ​
 LEAVE label;--退出指定标记的循环体
 ITERATE label;--直接进入下一次循环

游标-cursor

游标(CURSOR) 是用来存储查询结果集的数据类型，在存储过程和函数中可以使用游标对结果集进行循环的处理。游标的使用包括游标的声明、OPEN、FETCH 和 CLOSE，其语法分别如下：

 -- 声明游标
 DECLARE 游标名称 CURSOR FOR 查询语句;
 -- 打开游标
 OPEN 游标名称;
 -- 获取游标记录
 FETCH 游标名称 INTO 变量[,变量];
 -- 关闭游标
 CLOSE 游标名称;

条件处理程序

条件处理程序(Handler) 可以用来定义在流程控制结构执行过程中遇到问题时相应的处理步骤。具体语法为：

存储函数

存储函数是有返回值的存储过程，存储函数的参数只能是IN类型的。具体语法如下：

CREATE FUNCTION 存储函数名称([参数列表]) 
 RETURNS type [characteristic ...]
 BEGIN
     --SQL 语句
     RETURN...;
 END;
 ​
 characteristic说明：
 DETERMINSTIC：相同的输入参数总是产生相同的结果
 NO SQL ：不包含SQL语句
 READS SQL DATA：包含读取数据的语句，但不包括写入数据的语句。

触发器

介绍

触发器是与表有关的数据库对象，指在 insert / update / delete 之前或之后，出发并执行触发器中定义的SQL 语句集合。触发器的这种特性可以协助应用在数据库端确保数据的完整性，日志记录，数据校验等操作。

使用别名 OLD 和 NEW 来引用触发器中发生的记录内容，这与其他数据库是相似的。现在触发器还只支持行级触发，不支持语句级触发。

语法

 -- 创建
 CREATE TRIGGER trigger_name
 BEFORE/AFTER INSERT/UPDATE/DELETE
 ON tb_name FOR EACH ROW -- 行级触发器
 BEGIN
     trigger_stmt;
 END;
 ​
 -- 查看
 SHOW TRIGGERS;
 ​
 -- 删除
 DROP TRIGGER [schema_name.] trigger_name;--如果没有指定 schema_name，默认为当前数据库。

总结

锁

概述

介绍

锁是计算机协调多个进程或线程并发访问某一资源的机制。在数据库中，除传统的计算机资源(CPU、RAM、I/O) 的争用以外，数据也是一种供许多用户共享的资源。如何保证数据并发访问的一致性、有效性是所有数据库必须解决的一个问题，锁冲突也是影响数据库并发访问性能的一个重要因素，锁对于数据库而言显得尤其重要，也更加复杂。

分类

MySQL中的锁，按照锁的粒度分，分为以下三类：

1. 全局锁：锁定数据库中的所有表。

2. 表级锁：每次操作锁住整张表。

3. 行级锁：每次操作锁住对应的行数据。

全局锁

介绍

全局锁就是对整个数据库实例加锁，加锁后整个实例就处于只读的状态，后续的DML的写语句，DDL语句，已经更新操作的事务提交语句都将被阻塞。

其典型的使用场景是做全库的逻辑备份，对所有的表进行锁定，从而获取一致性视图，保证数据的完整性。

语法

• 加全局锁

 flush tables with read lock;

• 数据备份

 mysqldump -uroot –p1234 itcast > itcast.sql

• 释放锁

 unlock tables;

特点

数据库中加全局锁，是一个比较重的操作，存在以下问题：

1. 如果在主库上备份，那么在备份期间都不能执行更新，业务基本上就得停摆。

2. 如果在从库上备份，那么在备份期间从库不能执行主库同步过来的二进制日志(binlog) ，会导致主从延迟。

在InnoDB 引擎中，我们可以在备份时加上参数 --single-transaction 参数来完成不加锁的一致性数据包备份。

 mysqldump --single-transaction -uroot -p123456 itcast>itcast.sql

表级锁

介绍

表级锁，每次操作锁住整张表。锁定粒度大，发生锁冲突的概率最高，并发度最低。应用在MyISQM、InnoDB、BDB等存储引擎中，

对于表级锁，主要分为以下三类：

1. 表锁

2. 元数据所(meta data lock，MDL)

3. 意向锁

表锁

对于表锁，分为两类：

1. 表共享读锁(read lock)

2. 表独占写锁(write lock)

语法：

 --加锁
 lock tables 表名... read/write。
 -- 释放锁
 unlock tables / 客户端断开连接。

读锁i不会阻塞其他客户端的读，但会阻塞写。

写锁既会阻塞其他客户端的读，又会阻塞其他客户端的写。

元数据锁(meta data lock，MDL)

不理解继续看 p125

MDL 加锁过程是系统自动控制，无需显式调用，在访问一张表的时候会自动加上。MDL锁主要作用就是维护表元数据的数据一致性，在表上有活动的事务的时候，不可以对元数据进行写入操作。为了避免DML与DDL冲突，保证读写的正确性。

在MySQL5.5中引入MDL，当对一张表进行增删改查的时候，加MDL读锁【共享】；当对表结构进行变更操作的时候，加MDL写锁【排他】。

 -- 查看元数据锁
 select object_type,object_schema,object_name,lock_type,lock)duration from performance_schema.metadata_locks;

意向锁

为了避免DML在执行时，加的行锁与表锁的冲突，在InnoDB中引入了意向锁，使得表锁不用检查每行数据是否加锁，使用意向锁来减少表锁的检查。

1. 意向共享锁(IS) ：由语句select ... lock in share mode 添加。与表锁共享锁(read)兼容，与表锁排他锁(write)互斥。

2. 意向排他锁(IX)：由insert、update、delete、select ... for update 添加。与表锁共享锁(read)及排他锁(write)都互斥，意向锁之间不会互斥。

一旦事务提交了，意向共享锁、意向排他锁，都会自动释放。

可以通过以下SQL，查看意向锁及行锁的加锁情况：

 select object_schema,object_name,index_name,lock_type,lock_mode,lock_data from performance_schema.data_loc

读读共享，读写互斥，写写互斥

行级锁

介绍

行级锁，每次操作锁住对应的行数据。锁定粒度最小，发生锁冲突的概率最低，并发度最高。应用在InnoDB存储引擎中。

InnoDB的数据是基于索引组织的，行锁是通过对索引上的索引项加锁来实现的，而不是对记录加的锁。对于行锁，主要分为以下三类：

1. 行锁(Record Lock):锁住单个行记录的锁，防止其他事务对此进行update和delete。在RC、RR隔离级别下都支持。

2. 间隙锁(Gap Lock):锁住索引记录间隙(不含该记录)，确保索引记录间隙不变，防止其他食物在这个间隙进行insert，产生幻读。在RR隔离级别下都支持。

3. 临键锁(Next-Key Lock) :行锁与间隙锁组合，同时锁住数据，并锁住数据签名的间隙Gap。在RR隔离级别下支持。

行锁

InnoDB实现了以下两种类型的行锁：

1. 共享锁(S)：允许一个事务去读一行，阻止其他事务获得相同数据集的排他锁。

2. 排他锁(X) ：允许获取排他锁的事务更新数据，阻止其他事务获得相同数据集的共享锁和排他锁。

演示

默认情况下，InnoDB在 REPEATABLE READ事务隔离级别运行，InnoDB使用 next-key 锁进行搜索和索引扫描，以防止幻读。

• 针对唯一索引进行检索时，对已存在的记录进行等值匹配时，将会自动优化为行锁。

• InnoDB的行锁是针对于索引加的锁，不通过索引条件检索数据，那么InnoDB将对表中的所有记录加锁，此时 就会升级为表锁。

可以通过以下SQL，查看意向锁及行锁的加锁情况：

 select object_schema,object_name,index_name,lock_type,lock_mode,lock_data from performance_schema.data_locks;

间隙锁/临键锁 - 演示

默认情况下，InnoDB在REPEATABLE READ事务隔离级别运行，InnoDB使用 next-key 锁进行搜索和索引扫描，以防止幻读。

1. 索引上的等值查询(唯一索引)，给不存在的记录加锁时，优化为间隙锁。

2. 索引上的等值查询(普通索引)，向右遍历时最后一个值不满足查询需求时，next-key lock 退化为间隙锁

3. 索引上的范围查询(唯一索引) -- 会访问到不满足条件的第一个值为止。

注意：间隙锁唯一目的是防止其他事务插入间隙。间隙锁可以共存，一个事务采用的间隙锁不会阻止另一个事务在统一间隙上采用间隙锁。

小结

InnoDB引擎

逻辑存储结构

• 表空间(Tablespace)

表空间是InnoDB存储引擎逻辑结构的最高层， 如果用户启用了参数 innodb_file_per_table(在8.0版本中默认开启) ，则每张表都会有一个表空间（xxx.ibd），一个mysql实例可以对应多个表空间，用于存储记录、索引等数据。

• 段(Segment)

段，分为数据段（Leaf node segment）、索引段（Non-leaf node segment）、回滚段（Rollback segment），InnoDB是索引组织表，数据段就是B+树的叶子节点， 索引段即为B+树的非叶子节点。段用来管理多个Extent（区）。

• 区(Extent)

区，表空间的单元结构，每个区的大小为1M。 默认情况下， InnoDB存储引擎页大小为16K， 即一个区中一共有64个连续的页。

• 页(Page)

页，是InnoDB 存储引擎磁盘管理的最小单元，每个页的大小默认为 16KB。为了保证页的连续性，InnoDB 存储引擎每次从磁盘申请 4-5 个区。

• 行(Row)

行，InnoDB 存储引擎数据是按行进行存放的。

在行中，默认有两个隐藏字段：

• Trx_id：每次对某条记录进行改动时，都会把对应的事务id赋值给trx_id隐藏列。

• Roll_pointer：每次对某条引记录进行改动时，都会把旧的版本写入到undo日志中，然后这个隐藏列就相当于一个指针，可以通过它来找到该记录修改前的信息。

架构

MySQL5.5版本开始，默认使用InnoDB存储引擎，他擅长事务处理，具有崩溃恢复的特性，在日常开发中使用非常广泛。

下面是InnoDB架构图。左侧为内存结构，右侧为磁盘结构。

架构-内存结构

在左侧的内存结构中，主要分为这么四大块儿： Buffer Pool、Change Buffer、Adaptive Hash Index、Log Buffer。 下来介绍一下这四个部分。

1.Buffer Pool：缓冲池是主内存的一个区域，里面可以缓存磁盘上经常操作的真实数据，在执行增删改查操作时，先操作缓冲池中的数据【若缓冲池中没有，则从磁盘文件中加载并缓存】，然后再以一定频率刷新到磁盘，从而减少磁盘IO，加快处理速度。

缓冲池以Page页为单位，底层采用链表数据结构管理Page、根据状态，将Page 分为三种类型：

• free page：空闲page，未被使用

• clean page：被使用 page，数据没有被修改过

• dirty page：脏页，被使用page，数据被修改过，其中数据与磁盘的数据产生了不一致。

2.Change Buffer：更改缓冲区【针对于非唯一二级索引页】，再执行DML时，如果这些数据Page没有在Buffer Pool 中，不会直接操作磁盘，而会将数据变更存在 更新缓冲区Change Buffer 中，在未来数据被读取时，再将数据合并恢复到 Buffer Pool 中，再将合并后的数据刷新到磁盘中。

Change Buffer 的意义是什么？

与聚聚索引不同，二级索引通常是非唯一的，并且以相对随机的顺序插入二级索引。同样，删除和更新可能会影响索引树中不相邻的二级索引页，如果每次都操作磁盘，会造成大量的磁盘IO。有了Change Buffer 之后，我们可以在缓冲池中进行合并处理，减少磁盘IO。

3.Adaptive Hash Index：自适应hash 索引，用于优化对Buffer Pool 数据查询。InnoDB 存储引擎会监控对表上各索引页的查询，如果观察到hash 索引可以提高查询速度，则建立hash 索引，称之为自适应hash索引。

自适应hash索引，无需人工干预，是系统根据情况自动完成。

参数:adaptive_hash_index

4.Log Buffer：日志缓冲区，用来保存要写入磁盘中的log日志数据(redo log、undo log) ，默认大小为 16MB，日志缓冲区的日志会定期刷新到磁盘中。如果需要更新、插入或删除许多行的事务，增加日志缓冲区的大小可以减少磁盘IO。

参数:

• innodb_log_buffer_size ：缓冲区大小

• innodb_flush_log_at_trx_commit：日志刷新到磁盘时机

  • 1：日志在每次事务提交时写入并刷新到磁盘

  • 0：每秒将日志写入并刷新到磁盘一次

  • 2：日志在每次事务提交后写入，并每秒刷新到磁盘一次。

架构 - 磁盘结构

接下来，再来看看InnoDB体系结构的右边部分，也就是磁盘结构：

1. System Tablespace

系统表空间是更改缓冲区的存储区域。如果表是在系统表空间而不是每个表文件或通用表空间中创建的，它也可能包含表和索引数据。(在MySQL5.x版本中还包含InnoDB数据字典、undolog等)

参数：innodb_data_file_path

 mysql> show variables like 'innodb_data_file_path';
 +-----------------------+------------------------+
 | Variable_name         | Value                  |
 +-----------------------+------------------------+
 | innodb_data_file_path | ibdata1:12M:autoextend |
 +-----------------------+------------------------+
 1 row in set (0.00 sec)

系统表空间，默认的文件名叫 ibdata1。

1. File-Per-Table Tablespaces

如果开启了innodb_file_per_table开关 ，则每个表的文件表空间包含单个InnoDB表的数据和索引 ，并存储在文件系统上的单个数据文件中。

开关参数：innodb_file_per_table，该参数默认开启。

 mysql> show variables like 'innodb_file_per_table';
 +-----------------------+-------+
 | Variable_name         | Value |
 +-----------------------+-------+
 | innodb_file_per_table | ON    |
 +-----------------------+-------+
 1 row in set (0.00 sec)

那也就是说，我们每创建一个表，都会产生一个表空间文件，如图：

1. General Tablespaces

通用表空间，需要通过 CREATE TABLESPACE 语法创建通用表空间，在创建表时，可以指定该表空间。

A. 创建表空间

 CREATE TABLESPACE ts_name ADD DATAFILE 'file_name' ENGINE = engine_name;

 mysql> CREATE TABLESPACE ts_itheima ADD DATAFILE 'myitheima.ibd' ENGINE = innodb;
 Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

B. 创建表时指定表空间

 CREATE TABLE xxx ... TABLESPACE ts_name;

 mysql> create table a(id int primary key auto_increment,name varchar(10)) engine=innodb tablespace ts_itheima;
 Query OK, 0 rows affected (0.01 sec)

• Undo Tablespaces

撤销表空间，MySQL实例在初始化时会自动创建两个默认的undo表空间（初始大小16M），用于存储 undo log日志。

• Temporary Tablespaces

InnoDB 使用会话临时表空间和全局临时表空间。存储用户创建的临时表等数据。

• Doublewrite Buffer Files

双写缓冲区，innoDB引擎将数据页从Buffer Pool刷新到磁盘前，先将数据页写入双写缓冲区文件中，便于系统异常时恢复数据。

• Redo Log

重做日志，是用来实现事务的持久性。该日志文件由两部分组成：重做日志缓冲（redo log buffer）以及重做日志文件（redo log）,前者是在内存中，后者在磁盘中。当事务提交之后会把所有修改信息都会存到该日志中, 用于在刷新脏页到磁盘时,发生错误时, 进行数据恢复使用。

以循环方式写入重做日志文件，涉及两个文件：

 -rw-r-----. 1 mysql mysql  50331648 10月  2 22:52 ib_logfile0
 -rw-r-----. 1 mysql mysql  50331648 10月  2 22:52 ib_logfile1

前面我们介绍了InnoDB的内存结构，以及磁盘结构，那么内存中我们所更新的数据，又是如何到磁盘中的呢？ 此时，就涉及到一组后台线程，接下来，就来介绍一些InnoDB中涉及到的后台线程。

后台线程

在InnoDB的后台线程中，分为4类，分别是：Master Thread 、IO Thread、Purge Thread、Page Cleaner Thread。

1. Master Thread

核心后台线程，负责调度其他线程，还负责将缓冲池中的数据异步刷新到磁盘中, 保持数据的一致性，还包括脏页的刷新、合并插入缓存、undo页的回收 。

1. IO Thread

在InnoDB存储引擎中大量使用了AIO来处理IO请求, 这样可以极大地提高数据库的性能，而IOThread主要负责这些IO请求的回调。

线程类型	默认个数	职责
Read thread	4	负责读操作
Write thread	4	负责写操作
Log thread	1	负责将日志缓冲区刷新到磁盘
Insert buffer thread	1	负责将写缓冲区内容刷新到磁盘

我们可以通过以下的这条指令，查看到InnoDB的状态信息，其中就包含IO Thread信息。

 show engine innodb status;

1. Purge Thread

主要用于回收事务已经提交了的undo log，在事务提交之后，undo log可能不用了，就用它来回收。

1. Page Cleaner Thread

协助 Master Thread 刷新脏页到磁盘的线程，它可以减轻 Master Thread 的工作压力，减少阻塞。

事务原理

事务

事务 是一组操作的集合，它是一个不可分割的工作单位，事务会把所有的操作作为一个整体一起向系统提交或撤销操作请求，即这些操作要么同时成功，要么同时失败。

特性

• 原子性（Atomicity）：事务是不可分割的最小操作单元，要么全部成功，要么全部失败。

• 一致性（Consistency）：事务完成时，必须使所有的数据都保持一致状态。

• 隔离性（Isolation）：数据库系统提供的隔离机制，保证事务在不受外部并发操作影响的独立环境下运行。

• 持久性（Durability）：事务一旦提交或回滚，它对数据库中的数据的改变就是永久的。

对于这四大特性，实际上分为两个部分。 其中的原子性、一致性、持久化，实际上是由InnoDB中的两份日志来保证的，一份是redo log日志，一份是undo log日志。 而持久性是通过数据库的锁，加上MVCC来保证的。

在讲解事务原理的时候，主要就是来研究一下redolog，undolog以及MVCC。

redo log 【持久性的实现】

重做日志，记录的是事务提交时数据页的物理修改，是用来实现事务的持久性。

该日志文件由两部分组成：重做日志(redo log buffer) 以及重做日志文件(redo log file )，前者是在内存中的，后者在磁盘中。当事务提交之后会把所有修改信息都存到该日志文件中，用于在刷新脏页到磁盘，发生错误时，进行数据恢复使用。

如果没有redolog，可能会存在什么问题的？ 我们一起来分析一下。

我们知道，在InnoDB引擎中的内存结构中，主要的内存区域就是缓冲池，在缓冲池中缓存了很多的数据页。 当我们在一个事务中，执行多个增删改的操作时，InnoDB引擎会先操作缓冲池中的数据，如果缓冲区没有对应的数据，会通过后台线程将磁盘中的数据加载出来，存放在缓冲区中，然后将缓冲池中的数据修改，修改后的数据页我们称为脏页。 而脏页则会在一定的时机，通过后台线程刷新到磁盘中，从而保证缓冲区与磁盘的数据一致。 而缓冲区的脏页数据并不是实时刷新的，而是一段时间之后将缓冲区的数据刷新到磁盘中，假如刷新到磁盘的过程出错了，而提示给用户事务提交成功，而数据却没有持久化下来，这就出现问题了，没有保证事务的持久性。

那么，如何解决上述的问题呢？ 在InnoDB中提供了一份日志 redo log，接下来我们再来分析一下，通过redolog如何解决这个问题。

有了redolog之后，当对缓冲区的数据进行增删改之后，会首先将操作的数据页的变化，记录在redo log buffer中。在事务提交时，会将redo log buffer中的数据刷新到redo log磁盘文件中。过一段时间之后，如果刷新缓冲区的脏页到磁盘时，发生错误，此时就可以借助于redo log进行数据恢复，这样就保证了事务的持久性。 而如果脏页成功刷新到磁盘 或 或者涉及到的数据已经落盘，此时redolog就没有作用了，就可以删除了，所以存在的两个redolog文件是循环写的。

那为什么每一次提交事务，要刷新redo log 到磁盘中呢，而不是直接将buffer pool中的脏页刷新到磁盘呢 ?

因为在业务操作中，我们操作数据一般都是随机读写磁盘的，而不是顺序读写磁盘。 而redo log在往磁盘文件中写入数据，由于是日志文件，所以都是顺序写的。顺序写的效率，要远大于随机写。 这种先写日志的方式，称之为 WAL（Write-Ahead Logging）。

undo log 【原子性的实现】

回滚日志，用于记录数据被修改前的信息 , 作用包含两个 : 提供回滚(保证事务的原子性) 和MVCC(多版本并发控制) 。

undo log和redo log记录物理日志不一样，它是逻辑日志。可以认为当delete一条记录时，undolog中会记录一条对应的insert记录，反之亦然，当update一条记录时，它记录一条对应相反的update记录。当执行rollback时，就可以从undo log中的逻辑记录读取到相应的内容并进行回滚。

Undo log销毁：undo log在事务执行时产生，事务提交时，并不会立即删除undo log，因为这些日志可能还用于MVCC。

Undo log存储：undo log采用段的方式进行管理和记录，存放在前面介绍的 rollback segment回滚段中，内部包含1024个undo log segment。

MVCC - 多版本并发控制

MVCC - 基本概念

当前读

读取的是记录的最新版本，读取时还要保证其他并发事务不能修改当前记录，会对读取的记录进行加锁。对于我们日常的操作，如：select .. lock in share mode (共享锁) ，select .. for update 、update、insert、delete(排他锁)都是一种当前读。

测试:

在测试中我们可以看到，即使是在默认的RR隔离级别下，事务A中依然可以读取到事务B最新提交的内容，因为在查询语句后面加上了 lock in share mode 共享锁，此时是当前读操作。当然，当我们加排他锁的时候，也是当前读操作。

快照读

简单的select（不加锁）就是快照读，快照读，读的是记录数据的可见版本，有可能是历史数据，不加锁，非阻塞读。

• Read Comminted：每次select ，都生成一个快照读

• Repeatable Read：开启事务后第一个select 语句才是快照读的地方

• Serializeble：快照读会退化为当前读。【每次读取都加锁】

测试:

在测试中,我们看到即使事务B提交了数据,事务A中也查询不到。 原因就是因为普通的select是快照读，而在当前默认的RR隔离级别下，开启事务后第一个select语句才是快照读的地方，后面执行相同的select语句都是从快照中获取数据，可能不是当前的最新数据，这样也就保证了可重复读。

MVCC

全程 Multi-version Concurrency Contrl，多版本并发控制。指维护一个数据的多个版本，使得读写操作没有冲突，快照读为MySQL实现MVCC提供了一个非阻塞读功能。MVCC的具体实现，还需要依赖于数据库记录中的三个隐式字段、undo log日志、readView。

MVCC实现原理

记录中的隐藏字段

接下来，我们再来介绍一下InnoDB引擎的表中涉及到的隐藏字段 、undolog 以及 readview，从而来介绍一下MVCC的原理。

介绍

当我们创建了上面的这张表，我们在查看表结构的时候，就可以显式的看到这三个字段。 实际上除了这三个字段以外，InnoDB还会自动的给我们添加三个隐藏字段及其含义分别是：

隐藏字段	含义
DB_TRX_ID	最近修改事务ID，记录插入这条记录或最后一次修改该记录的事务ID。
DB_ROLL_PTR	回滚指针，指向这条记录的上一个版本，用于配合undo log，指向上一个版本。
DB_ROW_ID	隐藏主键，如果表结构没有指定主键，将会生成该隐藏字段。

而上述的前两个字段是肯定会添加的， 是否添加最后一个字段DB_ROW_ID，得看当前表有没有主键，如果有主键，则不会添加该隐藏字段。

测试

1. 查看有主键的表 stu

进入服务器中的 /var/lib/mysql/MySQL_Advanced/ , 查看stu的表结构信息, 通过如下指令:

 ibd2sdi stu.ibd

查看到的表结构信息中，有一栏 columns，在其中我们会看到处理我们建表时指定的字段以外，还有额外的两个字段 分别是：DB_TRX_ID 、 DB_ROLL_PTR ，因为该表有主键，所以没有DB_ROW_ID隐藏字段。

undolog

介绍

回滚日志，在insert、update、delete的时候产生的便于数据回滚的日志。

当insert的时候，产生的undo log日志只在回滚时需要，在事务提交后，可被立即删除。

而update、delete的时候，产生的undo log日志不仅在回滚时需要，在快照读时也需要，不会立即被删除。

版本链

有一张表原始数据为：

DB_TRX_ID : 代表最近修改事务ID，记录插入这条记录或最后一次修改该记录的事务ID，是自增的。

DB_ROLL_PTR： 由于这条数据是才插入的，没有被更新过，所以该字段值为null。

然后，有四个并发事务同时在访问这张表。

A. 第一步

当事务2执行第一条修改语句时，会记录undo log日志，记录数据变更之前的样子; 然后更新记录，并且记录本次操作的事务ID，回滚指针，回滚指针用来指定如果发生回滚，回滚到哪一个版本。

B.第二步

当事务3执行第一条修改语句时，也会记录undo log日志，记录数据变更之前的样子; 然后更新记录，并且记录本次操作的事务ID，回滚指针，回滚指针用来指定如果发生回滚，回滚到哪一个版本。

C. 第三步

当事务4执行第一条修改语句时，也会记录undo log日志，记录数据变更之前的样子; 然后更新记录，并且记录本次操作的事务ID，回滚指针，回滚指针用来指定如果发生回滚，回滚到哪一个版本。

最终我们发现，不同事务或相同事务对同一条记录进行修改，会导致该记录的undolog生成一条记录版本链表，链表的头部是最新的旧记录，链表尾部是最早的旧记录。

readview

ReadView（读视图）是 快照读 SQL执行时MVCC提取数据的依据，记录并维护系统当前活跃的事务（未提交的）id。

ReadView中包含了四个核心字段：

字段	含义
m_ids	当前活跃的事务ID集合
min_trx_id	最小活跃事务ID
max_trx_id	预分配事务ID，当前最大事务ID+1（因为事务ID是自增的）
creator_trx_id	ReadView创建者的事务ID

而在readview中就规定了版本链数据的访问规则：

trx_id 代表当前undolog版本链对应事务ID。

条件	是否可以访问	说明
trx_id == creator_trx_id	可以访问该版本	成立，说明数据是当前这个事务更改的。
trx_id < min_trx_id	可以访问该版本	成立，说明数据已经提交了。
trx_id > max_trx_id	不可以访问该版本	成立，说明该事务是在ReadView生成后才开启。
min_trx_id <= trx_id <= max_trx_id	如果trx_id不在m_ids中，是可以访问该版本的	成立，说明数据已经提交。

不同的隔离级别，生成Re adView的时机不同：

• READ COMMITTED ：在事务中每一次执行快照读时生成ReadView。

• REPEATABLE READ：仅在事务中第一次执行快照读时生成ReadView，后续复用该ReadView。

原理分析

RC隔离级别

RC隔离级别下，在事务中每一次执行快照读时生成ReadView。

我们就来分析事务5中，两次快照读读取数据，是如何获取数据的?

在事务5中，查询了两次id为30的记录，由于隔离级别为Read Committed，所以每一次进行快照读都会生成一个ReadView，那么两次生成的ReadView如下。

那么这两次快照读在获取数据时，就需要根据所生成的ReadView以及ReadView的版本链访问规则，到undolog版本链中匹配数据，最终决定此次快照读返回的数据。

A. 先来看第一次快照读具体的读取过程：

在进行匹配时，会从undo log的版本链，从上到下进行挨个匹配：

• 先匹配

  

  这条记录，这条记录对应的trx_id为4，也就是将4带入右侧的匹配规则中。 ①不满足 ②不满足 ③不满足 ④也不满足 ，都不满足，则继续匹配undo log版本链的下一条。

• 再匹配第二条

  

  ，这条记录对应的trx_id为3，也就是将3带入右侧的匹配规则中。①不满足 ②不满足 ③不满足 ④也不满足 ，都不满足，则继续匹配undo log版本链的下一条。

• 再匹配第三条

  

  ，这条记录对应的trx_id为2，也就是将2带入右侧的匹配规则中。①不满足 ②满足 终止匹配，此次快照读，返回的数据就是版本链中记录的这条数据。

B. 再来看第二次快照读具体的读取过程:

在进行匹配时，会从undo log的版本链，从上到下进行挨个匹配：

• 先匹配

  

  这条记录，这条记录对应的trx_id为4，也就是将4带入右侧的匹配规则中。 ①不满足 ②不满足 ③不满足 ④也不满足 ，都不满足，则继续匹配undo log版本链的下一条。

• 再匹配第二条

  

  ，这条记录对应的trx_id为3，也就是将3带入右侧的匹配规则中。①不满足 ②满足 。终止匹配，此次快照读，返回的数据就是版本链中记录的这条数据。

RR隔离级别

RR隔离级别下，仅在事务中第一次执行快照读时生成ReadView，后续复用该ReadView。 而RR 是可重复读，在一个事务中，执行两次相同的select语句，查询到的结果是一样的。

那MySQL是如何做到可重复读的呢? 我们简单分析一下就知道了

我们看到，在RR隔离级别下，只是在事务中第一次快照读时生成ReadView，后续都是复用该ReadView，那么既然ReadView都一样， ReadView的版本链匹配规则也一样， 那么最终快照读返回的结果也是一样的。

所以呢，MVCC的实现原理就是通过 InnoDB表的隐藏字段、UndoLog 版本链、ReadView来实现的。而MVCC + 锁，则实现了事务的隔离性。 而一致性则是由redolog 与 undolog保证。

总结

MySQL管理

系统数据库

Mysql数据库安装完成后，自带了一下四个数据库，具体作用如下：

数据库	含义
mysql	存储MySQL服务器正常运行所需要的各种信息 （时区、主从、用户、权限等）
information_schema	提供了访问数据库元数据的各种表和视图，包含数据库、表、字段类型及访问权限等
performance_schema	为MySQL服务器运行时状态提供了一个底层监控功能，主要用于收集数据库服务器性能参数
sys	包含了一系列方便 DBA 和开发人员利用 performance_schema性能数据库进行性能调优和诊断的视图

常用工具

此处详细笔记可看 【 MySQL 管理 | xustudyxu's Blog (frxcat.fun)】

mysql

该mysql不是指mysql服务，而是指mysql的客户端工具。

语法 ：
     mysql [options] [database]
 选项 ：
     -u, --user=name #指定用户名
     -p, --password[=name] #指定密码
     -h, --host=name #指定服务器IP或域名
     -P, --port=port #指定连接端口
     -e, --execute=name #执行SQL语句并退出

-e 选项可以在Mysql客户端执行SQL语句，而不用连接到MySQL数据库再执行，对于一些批处理脚本，这种方式尤其方便。

示例：

  mysql -u root -p MySQL_Advanced -e "select * from stu";

mysqladmin

mysqladmin 是一个执行管理操作的客户端程序。可以用它来检查服务器的配置和当前状态、创建并删除数据库等。

 通过帮助文档查看选项：
     mysqladmin --help

Where command is a one or more of: (Commands may be shortened)
   create databasename   Create a new database
   debug                 Instruct server to write debug information to log
   drop databasename     Delete a database and all its tables
   extended-status       Gives an extended status message from the server
   flush-hosts           Flush all cached hosts
   flush-logs            Flush all logs
   flush-status          Clear status variables
   flush-tables          Flush all tables
   flush-threads         Flush the thread cache
   flush-privileges      Reload grant tables (same as reload)
   kill id,id,...        Kill mysql threads
   password [new-password] Change old password to new-password in current format
   ping                  Check if mysqld is alive
   processlist           Show list of active threads in server
   reload                Reload grant tables
   refresh               Flush all tables and close and open logfiles
   shutdown              Take server down
   status                Gives a short status message from the server
   start-replica         Start replication
   start-slave           Deprecated: use start-replica instead
   stop-replica          Stop replication
   stop-slave            Deprecated: use stop-replica instead
   variables             Prints variables available
   version               Get version info from server

语法:
     mysqladmin [options] command ...
 选项:
     -u, --user=name       #指定用户名
     -p, --password[=name] #指定密码
     -h, --host=name       #指定服务器IP或域名
     -P, --port=port       #指定连接端口

示例：

 mysqladmin -uroot –p1234 drop 'test01'
 mysqladmin -u root –p 123456 version

mysqlbinlog

由于服务器生成的二进制日志文件以二进制格式保存，所以如果想要检查这些文本的文本格式，就会使用到mysqlbinlog 日志管理工具。

语法 ：
     mysqlbinlog [options] log-files1 log-files2 ...
 选项 ：
     -d, --database=name 指定数据库名称，只列出指定的数据库相关操作。
     -o, --offset=# 忽略掉日志中的前n行命令。
     -r,--result-file=name 将输出的文本格式日志输出到指定文件。
     -s, --short-form 显示简单格式， 省略掉一些信息。
     --start-datatime=date1 --stop-datetime=date2 指定日期间隔内的所有日志。
     --start-position=pos1 --stop-position=pos2 指定位置间隔内的所有日志。

mysqlshow

mysqlshow 客户端对象查找工具，用来很快地查找存在哪些数据库、数据库中的表、表中的列或者索引。

语法 ：
     mysqlshow [options] [db_name [table_name [col_name]]]
 选项 ：
     --count 显示数据库及表的统计信息（数据库，表 均可以不指定）
     -i 显示指定数据库或者指定表的状态信息
 示例：
     #查询test库中每个表中的字段书，及行数
     mysqlshow -uroot -p2143 test --count
     #查询test库中book表的详细情况
     mysqlshow -uroot -p2143 test book --count

mysqldump

mysqldump 客户端工具用来备份数据库或在不同数据库之间进行数据迁移。备份内容包含创建表，及插入表的SQL语句。

语法 ：
     mysqldump [options] db_name [tables]
     mysqldump [options] --database/-B db1 [db2 db3...]
     mysqldump [options] --all-databases/-A
 连接选项 ：
     -u, --user=name        指定用户名
     -p, --password[=name]  指定密码
     -h, --host=name        指定服务器ip或域名
     -P, --port=#           指定连接端口
 输出选项：
     --add-drop-database    在每个数据库创建语句前加上 drop database 语句
     --add-drop-table       在每个表创建语句前加上 drop table 语句 , 默认开启 ; 不
 开启 (--skip-add-drop-table)
     -n, --no-create-db     不包含数据库的创建语句
     -t, --no-create-info   不包含数据表的创建 语句
     -d --no-data           不包含数据
     -T, --tab=name         自动生成两个文件：一个.sql文件，创建表结构的语句；一个.txt文件，数据文件

mysqlimport/source

• mysqlimport

mysqlimport 是客户端数据导入工具，用来导入mysqldump 加 -T 参数后导出的文本文件。

 语法 ：
     mysqlimport [options] db_name textfile1 [textfile2...]
 示例 ：
     mysqlimport -uroot -p2143 test /tmp/city.txt

 [root@frx01 mysql-files]# mysqlimport -u root -p MySQL_Advanced /var/lib/mysql-files/stu.txt
 Enter password:
 MySQL_Advanced.stu: Records: 7  Deleted: 0  Skipped: 0  Warnings: 0

• source

如果需要导入sql文件,可以使用mysql中的source 指令 :

 语法 ：
     source /root/xxxxx.sql

小结

 

MySQL运维篇

日志

错误日志

错误日志是MySQL中最重要的日志之一，它记录了当前mysqld 启动和停止时，以及服务器在运行过程中发生任何严重错误时的相关信息。当数据库出现任何故障导致无法正常使用时，建议首先查看此日志。

该日志是默认开启的，默认存放目录 /var/log/,默认的日志文件名为 mysqld.log 。查看日志位置：

 show variavles like '%log_error%';

 mysql> show variables like '%log_error%';
 +----------------------------+----------------------------------------+
 | Variable_name              | Value                                  |
 +----------------------------+----------------------------------------+
 | binlog_error_action        | ABORT_SERVER                           |
 | log_error                  | /var/log/mysqld.log                    |
 | log_error_services         | log_filter_internal; log_sink_internal |
 | log_error_suppression_list |                                        |
 | log_error_verbosity        | 2                                      |
 +----------------------------+----------------------------------------+
 5 rows in set (0.13 sec)

二进制日志

介绍

二进制日志（BINLOG）记录了所有的 DDL（数据定义语言）语句和 DML（数据操纵语言）语句，但不包括数据查询（SELECT、SHOW）语句。

作用：①. 灾难时的数据恢复；②. MySQL的主从复制。在MySQL8版本中，默认二进制日志是开启着的，涉及到的参数如下：

show variables like '%log_bin%';

 -rw-r-----  1 mysql mysql       523 10月  2 00:02 binlog.000008
 -rw-r-----  1 mysql mysql      9316 10月  2 14:50 binlog.000009
 -rw-r-----  1 mysql mysql       398 10月  2 16:45 binlog.000010
 -rw-r-----  1 mysql mysql       695 10月  3 00:25 binlog.000011
 -rw-r-----  1 mysql mysql      1416 10月  3 15:36 binlog.000012
 -rw-r-----  1 mysql mysql      1600 10月  4 22:30 binlog.000013
 -rw-r-----  1 mysql mysql       156 10月  5 11:41 binlog.000014
 -rw-r-----  1 mysql mysql       224 10月  5 11:41 binlog.index    #二进制索引文件

参数说明：

• log_bin_basename：当前数据库服务器的binlog日志的基础名称(前缀)，具体的binlog文件名需要再该basename的基础上加上编号(编号从000001开始)。

• log_bin_index：binlog的索引文件，里面记录了当前服务器关联的binlog文件有哪些。

格式

MySQL服务器中提供了多种格式来记录二进制日志，具体格式及特点如下：

日志格式	含义
STATEMENT	基于SQL语句的日志记录，记录的是SQL语句，对数据进行修改的SQL都会记录在日志文件中。
ROW	基于行的日志记录，记录的是每一行的数据变更。（默认）
MIXED	混合了STATEMENT和ROW两种格式，默认采用STATEMENT，在某些特殊情况下会自动切换为ROW进行记录。

 show variables like '%binlog_format';

 mysql> show variables like '%binlog_format';
 +---------------+-------+
 | Variable_name | Value |
 +---------------+-------+
 | binlog_format | ROW   |
 +---------------+-------+
 1 row in set (0.01 sec)

如果我们需要配置二进制日志的格式，只需要在 /etc/my.cnf 中配置 binlog_format 参数即可。

查看

由于日志是以二进制方式存储的，不能直接读取，需要通过二进制日志查询工具 mysqlbinlog 来查看，具体语法：

 mysqlbinlog [ 参数选项 ] logfilename
 参数选项：
     -d 指定数据库名称，只列出指定的数据库相关操作。
     -o 忽略掉日志中的前n行命令。
     -v 将行事件(数据变更)重构为SQL语句
     -vv 将行事件(数据变更)重构为SQL语句，并输出注释信息

删除

对于比较繁忙的业务系统，每天生成的binlog数据巨大，如果长时间不清除，将会占用大量磁盘空间。可以通过以下几种方式清理日志：

指令	含义
reset master	删除全部 binlog 日志，删除之后，日志编号，将从 binlog.000001重新开始
purge master logs to 'binlog.*'	删除 * 编号之前的所有日志
purge master logs before 'yyyy-mm-dd hh24:mi:ss'	删除日志为 "yyyy-mm-dd hh24:mi:ss" 之前产生的所有日志

也可以在mysql的配置文件中配置二进制日志的过期时间，设置了之后，二进制日志过期会自动删除。

 show variables like '%binlog_expire_logs_seconds%';

查询日志

查询日志中记录了客户端的所有操作语句，而二进制日志不包含查询数据的SQL语句。默认情况下，查询日志是未开启的。

 show variables like '%general%';

 mysql> show variables like '%general%';
 +------------------+--------------------------+
 | Variable_name    | Value                    |
 +------------------+--------------------------+
 | general_log      | OFF                      |
 | general_log_file | /var/lib/mysql/frx01.log |
 +------------------+--------------------------+
 2 rows in set (0.00 sec)

如果需要开启查询日志，可以修改MySQL的配置文件 /etc/my.cnf 文件，添加如下内容：

 #该选项用来开启查询日志 ， 可选值 ： 0 或者 1 ； 0 代表关闭， 1 代表开启
 general_log=1
 #设置日志的文件名 ， 如果没有指定， 默认的文件名为 host_name.log
 general_log_file=mysql_query.log

开启了查询日志之后，在MySQL的数据存放目录，也就是 /var/lib/mysql/ 目录下就会出现mysql_query.log 文件。之后所有的客户端的增删改查操作都会记录在该日志文件之中，长时间运行后，该日志文件将会非常大。

慢查询日志

慢查询日志记录了所有执行时间超过参数 long_query_time 设置值并且扫描记录数不小于 min_examined_row_limit 的所有的SQL语句的日志，默认未开启。long_query_time 默认为10 秒，最小为 0， 精度可以到微秒。

如果需要开启慢查询日志，需要在MySQL的配置文件 /etc/my.cnf 中配置如下参数：

 #慢查询日志
 slow_query_log=1
 #执行时间参数
 long_query_time=2

默认情况下，不会记录管理语句，也不会记录不使用索引进行查找的查询。可以使用 log_slow_admin_statements和 更改此行为 log_queries_not_using_indexes，如下所述。

 #记录执行较慢的管理语句
 log_slow_admin_statements =1
 #记录执行较慢的未使用索引的语句
 log_queries_not_using_indexes = 1

上述所有的参数配置完成之后，都需要重新启动MySQL服务器才可以生效。

[root@frx01 mysql]# tail -f frx01-slow.log
 # Query_time: 4.687803  Lock_time: 0.000077 Rows_sent: 1  Rows_examined: 0
 use frx01;
 SET timestamp=1664871559;
 SELECT COUNT(*) FROM `tb_user`;
 /usr/sbin/mysqld, Version: 8.0.26 (MySQL Community Server - GPL). started with:
 Tcp port: 3306  Unix socket: /var/lib/mysql/mysql.sock
 Time                 Id Command    Argument
 /usr/sbin/mysqld, Version: 8.0.26 (MySQL Community Server - GPL). started with:
 Tcp port: 3306  Unix socket: /var/lib/mysql/mysql.sock
 Time                 Id Command    Argument
 # Time: 2022-10-05T13:40:50.099040Z
 # User@Host: root[root] @ localhost []  Id:     8
 # Query_time: 3.980600  Lock_time: 0.000070 Rows_sent: 0  Rows_examined: 1000000
 use frx01;
 SET timestamp=1664977246;
 select * from tb_user limit 1000000,10;