上节回顾及尾巴
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聚集索引 与 辅助索引 区别
1. 聚集索引 只能有一个，辅助索引可以有多个
2. 聚集索引叶子节点是整个数据行，辅助索引只是某个列的值
desc
字符长度 key_len（有设置not null） key_len（没设置设置not null）
latin1 1 char(10)*1 + not null =10 char(10)*1 =10+1
utf8 3 char(10)*3 + not null =30 char(10)*3 =30+1
gbk 2 char(10)*2 + not null =20
utf8mb4 4 char(10)*4 + not null =40
filesort
扩展：
key_len 到底长好 还是短好？
维度一： 索引列的列值长度来看
越短越好，一般针对前缀索引
维度二： 从联合索引覆盖长度来看
覆盖长度越长约好
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8.2 不走索引的情况（开发规范）
8.2.1 没有查询条件，或者查询条件没有建立索引
select * from tab; 全表扫描。
select * from tab where 1=1;
在业务数据库中，特别是数据量比较大的表。
是没有全表扫描这种需求。
1、对用户查看是非常痛苦的。
2、对服务器来讲毁灭性的。
（1）
select * from tab;
SQL改写成以下语句：
select * from tab order by price limit 10 ; 需要在price列上建立索引
（2）
select * from tab where name='zhangsan' name列没有索引
改：
1、换成有索引的列作为查询条件
2、将name列建立索引
8.2.2 查询结果集是原表中的大部分数据，应该是25％以上。
查询的结果集，超过了总数行数25%，优化器觉得就没有必要走索引了。
假如：tab表 id，name id:1-100w ，id列有(辅助)索引
select * from tab where id>500000;
如果业务允许，可以使用limit控制。
怎么改写 ？
结合业务判断，有没有更好的方式。如果没有更好的改写方案
尽量不要在mysql存放这个数据了。放到redis里面。
8.2.3 索引本身失效，统计数据不真实
索引有自我维护的能力。
对于表内容变化比较频繁的情况下，有可能会出现索引失效。
一般是删除重建
现象:
有一条select语句平常查询时很快,突然有一天很慢,会是什么原因
select? --->索引失效,，统计数据不真实
DML ? --->锁冲突
8.2.4 查询条件使用函数在索引列上，或者对索引列进行运算，运算包括(+，-，*，/，! 等)
例子：
错误的例子：select * from test where id-1=9;
正确的例子：select * from test where id=10;
算术运算
函数运算
子查询
8.2.5 隐式转换导致索引失效.这一点应当引起重视.也是开发中经常会犯的错误.
这样会导致索引失效. 错误的例子：
mysql> alter table tab add index inx_tel(telnum);
Query OK, 0 rows affected (0.03 sec)
Records: 0 Duplicates: 0 Warnings: 0
mysql>
mysql> desc tab;
+--------+-------------+------+-----+---------+-------+
| Field | Type | Null | Key | Default | Extra |
+--------+-------------+------+-----+---------+-------+
| id | int(11) | YES | | NULL | |
| name | varchar(20) | YES | | NULL | |
| telnum | varchar(20) | YES | MUL | NULL | |
+--------+-------------+------+-----+---------+-------+
3 rows in set (0.01 sec)
mysql> select * from tab where telnum='1333333';
+------+------+---------+
| id | name | telnum |
+------+------+---------+
| 1 | a | 1333333 |
+------+------+---------+
1 row in set (0.00 sec)
mysql> select * from tab where telnum=1333333;
+------+------+---------+
| id | name | telnum |
+------+------+---------+
| 1 | a | 1333333 |
+------+------+---------+
1 row in set (0.00 sec)
mysql> explain select * from tab where telnum='1333333';
+----+-------------+-------+------+---------------+---------+---------+-------+------+-----------------------+
| id | select_type | table | type | possible_keys | key | key_len | ref | rows | Extra |
+----+-------------+-------+------+---------------+---------+---------+-------+------+-----------------------+
| 1 | SIMPLE | tab | ref | inx_tel | inx_tel | 63 | const | 1 | Using index condition |
+----+-------------+-------+------+---------------+---------+---------+-------+------+-----------------------+
1 row in set (0.00 sec)
mysql> explain select * from tab where telnum=1333333;
+----+-------------+-------+------+---------------+------+---------+------+------+-------------+
| id | select_type | table | type | possible_keys | key | key_len | ref | rows | Extra |
+----+-------------+-------+------+---------------+------+---------+------+------+-------------+
| 1 | SIMPLE | tab | ALL | inx_tel | NULL | NULL | NULL | 2 | Using where |
+----+-------------+-------+------+---------------+------+---------+------+------+-------------+
1 row in set (0.00 sec)
mysql> explain select * from tab where telnum=1555555;
+----+-------------+-------+------+---------------+------+---------+------+------+-------------+
| id | select_type | table | type | possible_keys | key | key_len | ref | rows | Extra |
+----+-------------+-------+------+---------------+------+---------+------+------+-------------+
| 1 | SIMPLE | tab | ALL | inx_tel | NULL | NULL | NULL | 2 | Using where |
+----+-------------+-------+------+---------------+------+---------+------+------+-------------+
1 row in set (0.00 sec)
mysql> explain select * from tab where telnum='1555555';
+----+-------------+-------+------+---------------+---------+---------+-------+------+-----------------------+
| id | select_type | table | type | possible_keys | key | key_len | ref | rows | Extra |
+----+-------------+-------+------+---------------+---------+---------+-------+------+-----------------------+
| 1 | SIMPLE | tab | ref | inx_tel | inx_tel | 63 | const | 1 | Using index condition |
+----+-------------+-------+------+---------------+---------+---------+-------+------+-----------------------+
1 row in set (0.00 sec)
mysql>
8.2.6 <> ，not in 不走索引（辅助索引）
EXPLAIN SELECT * FROM teltab WHERE telnum <> '110';
EXPLAIN SELECT * FROM teltab WHERE telnum NOT IN ('110','119');
mysql> select * from tab where telnum <> '1555555';
+------+------+---------+
| id | name | telnum |
+------+------+---------+
| 1 | a | 1333333 |
+------+------+---------+
1 row in set (0.00 sec)
mysql> explain select * from tab where telnum <> '1555555';
单独的>,<,in 有可能走，也有可能不走，和结果集有关，尽量结合业务添加limit
or或in 尽量改成union
EXPLAIN SELECT * FROM teltab WHERE telnum IN ('110','119');
改写成：
EXPLAIN SELECT * FROM teltab WHERE telnum='110'
UNION ALL
SELECT * FROM teltab WHERE telnum='119'
8.2.7 like "%_" 百分号在最前面不走
EXPLAIN SELECT * FROM teltab WHERE telnum LIKE '31%' 走range索引扫描
EXPLAIN SELECT * FROM teltab WHERE telnum LIKE '%110' 不走索引
%linux%类的搜索需求，可以使用elasticsearch+mongodb 专门做搜索服务的数据库产品
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存储引擎
简历：熟悉InnoDB核心原理：ACID MVCC,事务,锁等
1. 介绍
类似于Linux系统中文件系统
2. 功能
数据读写
数据安全和一致性
提高性能
热备份
自动故障恢复
高可用方面支持
等.
3. 种类
3.1 Oracle的MySQL的引擎
InnoDB
MyISAM
CSV
MEMORY
ARCHIVE
mysql> show engines;
mysql> select table_schema,table_name ,engine
from information_schema.tables
where engine='innodb';
说明：
存储引擎是作用在表上的，也就意味着，不同的表可以有不同的存储引擎类型。
3.2 其他MySQL的引擎
PerconaDB:默认是XtraDB
MariaDB:默认是InnoDB
其他的存储引擎支持:
TokuDB
RocksDB
MyRocks
以上三种存储引擎的共同点:压缩比较高,数据插入性能极高
现在很多的NewSQL,使用比较多的功能特性.
项目案例——监控系统架构整改
环境: zabbix 3.2 mariaDB 5.5 centos 7.3
现象 : zabbix卡的要死 , 每隔3-4个月,都要重新搭建一遍zabbix,存储空间经常爆满.
问题 :
1. zabbix 版本
2. 数据库版本
3. zabbix数据库500G,存在一个文件
优化建议:
1.数据库版本升级到10.0版本,zabbix升级更高版本
2.存储引擎改为tokudb
3.监控数据按月份进行切割(二次开发:zabbix 数据保留机制功能重写,数据库分表)
4.关闭binlog和双1
5.参数调整....
优化结果:
监控状态良好
为什么?
1. 原生态支持TokuDB,另外经过测试环境,10.0要比5.5 版本性能 高 2-3倍
2. TokuDB:insert数据比Innodb快的多，数据压缩比要Innodb高
3.监控数据按月份进行切割,为了能够truncate每个分区表,立即释放空间
4.关闭binlog ----->减少无关日志的记录.zabbix不需要注重安全，注重性能
5.参数调整...----->安全性参数关闭,提高性能.
环境: centos 5.8 ,MySQL 5.0版本,MyISAM存储引擎,网站业务(LNMP),数据量50G左右
现象问题: 业务压力大的时候,非常卡;经历过宕机,会有部分数据丢失.
问题分析:
1.MyISAM存储引擎表级锁,在高并发时,会有很高锁等待
2.MyISAM存储引擎不支持事务,在断电时,会有可能丢失数据
职责
1.监控锁的情况:有很多的表锁等待
2.存储引擎查看:所有表默认是MyISAM
解决方案:
1.升级MySQL 5.6.10版本
2. 迁移所有表到新环境
3. 开启双1安全参数
4. 重新主从
4.InnoDB 核心特性
1、事务（Transaction）
2、MVCC（Multi-Version Concurrency Control多版本并发控制）
3、行级锁(Row-level Lock)
4、ACSR（Auto Crash Safey Recovery）自动的故障安全恢复
5、支持热备份(Hot Backup)
6、复制Replication: Group Commit , GTID (Global Transaction ID) ,多线程(MTS,Multi-Threads-SQL )
5. 存储引擎操作类命令
5.1 使用 SELECT 确认会话存储引擎
SELECT @@default_storage_engine;
mysql> show variables like '%engine%';
## 5.2 默认存储引擎设置(不代表生产操作)
会话级别:
set default_storage_engine=myisam;
全局级别(仅影响新会话):
set global default_storage_engine=myisam;
重启之后,所有参数均失效.
如果要永久生效:
写入配置文件
vim /etc/my.cnf
[mysqld]
default_storage_engine=myisam
存储引擎是表级别的,每个表创建时可以指定不同的存储引擎,但是我们建议统一为innodb.
扩展：
在线修改MySQL参数：
会话级别，例如：
set default_storage_engine=myisam;
功能：只会影响到当前会话
全局级别，例如：
set global default_storage_engine=myisam;
功能: 不影响当前和历史会话，只影响到新开的会话
以上两种方法，在重启之后会失效，除非参数添加至my.cnf
5.3 SHOW 确认每个表的存储引擎：
SHOW CREATE TABLE City\G;
SHOW TABLE STATUS LIKE 'CountryLanguage'\G
5.4 INFORMATION_SCHEMA 确认每个表的存储引擎
[world]>select table_schema,table_name ,engine from information_schema.tables where table_schema not in ('sys','mysql','information_schema','performance_schema');
Master [world]>show table status;
Master [world]>show create table city;
5.5 修改一个表的存储引擎
db01 [oldboy]>alter table t1 engine innodb;
注意：此命令我们经常使用他，进行innodb表的碎片整理
生产需求：
将oldboy数据库下的所有1000表，存储引擎从MyISAM替换为innodb
select concat("alter table ",table_name," engine innodb;")
from information_schema.tables
where table_schema='oldboy'
into outfile '/tmp/alter.sql';
5.6 平常处理过的MySQL问题--碎片处理
环境:centos7.4,MySQL 5.7.20,InnoDB存储引擎
业务特点:数据量级较大,经常需要按月删除历史数据.
问题:磁盘空间占用很大,不释放
处理方法:
以前:将数据逻辑导出,手工drop表,然后导入进去
现在:
对表进行按月进行分表(partition,中间件)
业务替换为truncate方式
定期执行：
alter table t1 engine='innodb';
5.6 扩展:如何批量修改
需求:将zabbix库中的所有表,innodb替换为tokudb
select concat("alter table zabbix.",table_name," engine tokudb;") from
information_schema.tables where table_schema='zabbix' into outfile '/tmp/tokudb.sql';
6、InnoDB存储引擎物理存储结构
6.0 最直观的存储方式(/data/mysql/data)
ibdata1：系统数据字典信息(统计信息)，UNDO（回滚）表空间等数据
ib_logfile0 ~ ib_logfile1: REDO（重做日志）日志文件，事务日志文件。
ibtmp1： 临时表空间磁盘位置，存储临时表
frm：存储表的列信息
ibd：表的数据行和索引
6.1 表空间(Tablespace)
6.1.1、共享表空间
需要将所有数据存储到同一个表空间中 ，管理比较混乱
5.5版本出现的管理模式，也是默认的管理模式。（数据字典，undo，临时表，索引，表数据）
5.6版本以，共享表空间保留，只用来存储:数据字典信息,undo,临时表。
5.7 版本,临时表被独立出来了
8.0版本,undo也被独立出去了
具体变化参考官方文档:
https://dev.mysql.com/doc/refman/5.6/en/innodb-architecture.html
https://dev.mysql.com/doc/refman/5.7/en/innodb-architecture.html
https://dev.mysql.com/doc/refman/5.8/en/innodb-architecture.html
6.1.2 共享表空间设置
共享表空间设置(在搭建MySQL时，初始化数据之前设置到参数文件中)
[(none)]>select @@innodb_data_file_path;
[(none)]>show variables like '%extend%';
innodb_data_file_path=ibdata1:512M:ibdata2:512M:autoextend
innodb_autoextend_increment=64
6.1.3 独立表空间
从5.6，默认表空间不再使用共享表空间，替换为独立表空间。
主要存储的是用户数据
存储特点为：一个表一个ibd文件，存储数据行和索引信息
基本表结构元数据存储：
xxx.frm
最终结论：
元数据 数据行+索引
mysql表数据 =（ibdataX+frm）+ibd(段、区、页)
DDL DML+DQL
MySQL的存储引擎日志：
Redo Log: ib_logfile0 ib_logfile1，重做日志
Undo Log: ibdata1 ibdata2(存储在共享表空间中)，回滚日志
临时表:ibtmp1，在做join union操作产生临时数据，用完就自动
6.1.4 独立表空间设置问题
db01 [(none)]>select @@innodb_file_per_table;
+-------------------------+
| @@innodb_file_per_table |
+-------------------------+
| 1 |
+-------------------------+
alter table city dicard tablespace;
alter table city import tablespace;
6.1.5 真实的学生案例
案例背景:
硬件及软件环境:
联想服务器（IBM）
磁盘500G 没有raid
centos 6.8
mysql 5.6.33 innodb引擎 独立表空间
备份没有，日志也没开
开发用户专用库:
jira(bug追踪) 、 confluence(内部知识库) ------>LNMT
故障描述:
断电了，启动完成后“/” 只读
fsck 重启,系统成功启动,mysql启动不了。
结果：confulence库在 ， jira库不见了
学员求助内容:
求助：
这种情况怎么恢复？
我问：
有备份没
求助：
连二进制日志都没有，没有备份，没有主从
我说：
没招了，jira需要硬盘恢复了。
求助：
1、jira问题拉倒中关村了
2、能不能暂时把confulence库先打开用着
将生产库confulence，拷贝到1:1虚拟机上/var/lib/mysql,直接访问时访问不了的
问：有没有工具能直接读取ibd
我说：我查查，最后发现没有
我想出一个办法来：
表空间迁移:
create table xxx
alter table confulence.t1 discard tablespace;
alter table confulence.t1 import tablespace;
虚拟机测试可行。
处理问题思路:
confulence库中一共有107张表。
1、创建107和和原来一模一样的表。
他有2016年的历史库，我让他去他同时电脑上 mysqldump备份confulence库
mysqldump -uroot -ppassw0rd -B confulence --no-data >test.sql
拿到你的测试库，进行恢复
到这步为止，表结构有了。
2、表空间删除。
select concat('alter table ',table_schema,'.'table_name,' discard tablespace;') from information_schema.tables where table_schema='confluence' into outfile '/tmp/discad.sql';
source /tmp/discard.sql
执行过程中发现，有20-30个表无法成功。主外键关系
很绝望，一个表一个表分析表结构，很痛苦。
set foreign_key_checks=0 跳过外键检查。
把有问题的表表空间也删掉了。
3、拷贝生产中confulence库下的所有表的ibd文件拷贝到准备好的环境中
select concat('alter table ',table_schema,'.'table_name,' import tablespace;') from information_schema.tables where table_schema='confluence' into outfile '/tmp/discad.sql';
4、验证数据
表都可以访问了，数据挽回到了出现问题时刻的状态（2-8）
8、事务的ACID特性
8.1 作用是什么？
影响了DML语句（insert update delete 一部分select）
Atomic（原子性）
所有语句作为一个单元全部成功执行或全部取消。不能出现中间状态。
Consistent（一致性）
如果数据库在事务开始时处于一致状态，则在执行该事务期间将保留一致状态。
Isolated（隔离性）
事务之间不相互影响。
Durable（持久性）
事务成功完成后，所做的所有更改都会准确地记录在数据库中。所做的更改不会丢失。
9、事务的生命周期（事务控制语句）
9.1 事务的开始
begin; / start transaction;
说明:在5.5 以上的版本，不需要手工begin，只要你执行的是一个DML，会自动在前面加一个begin命令。
9.2 事务的结束
commit：提交事务
完成一个事务，一旦事务提交成功 ，就说明具备ACID特性了。
rollback ：回滚事务
将内存中，已执行过的操作，回滚回去
9.3 自动提交策略（autocommit）
db01 [(none)]>select @@autocommit;
db01 [(none)]>set autocommit=0;
db01 [(none)]>set global autocommit=0;
注：
自动提交是否打开，一般在有事务需求的MySQL中，将其关闭
不管有没有事务需求，我们一般也都建议设置为0，可以很大程度上提高数据库性能
(1)
set autocommit=0;
set global autocommit=0;
(2)
vim /etc/my.cnf
autocommit=0
9.4 事务的隐式控制
用于隐式提交的SQL语句
begin
a
b
导致提交的非事务语句：
DDL语句： （ALTER、CREATE 和 DROP）
DCL语句： （GRANT、REVOKE 和 SET PASSWORD）
锁定语句：（LOCK TABLES 和 UNLOCK TABLES）
导致隐式提交的语句示例：
TRUNCATE TABLE
LOAD DATA INFILE
SELECT FOR UPDATE
9.5 开始事务流程：
1、检查autocommit是否为关闭状态
select @@autocommit;
或者：
show variables like 'autocommit';
2、开启事务,并结束事务
begin
delete from student where name='alexsb';
update student set name='alexsb' where name='alex';
rollback;
begin
delete from student where name='alexsb';
update student set name='alexsb' where name='alex';
commit;
10. InnoDB 事务的ACID如何保证?
10.0 一些概念
redo log ---> 重做日志 ib_logfile0~1 50M ,轮询使用
redo log buffer ---> redo内存区域
t1.ibd ----> 存储 数据行和索引
buffer pool --->数据缓冲区池,数据和索引的缓冲
LSN : 日志序列号
磁盘数据页,redo文件,buffer pool,redo buffer
MySQL 每次数据库启动,都会比较磁盘数据页和redolog的LSN,必须要求两者LSN一致数据库才能正常启动
WAL : write ahead log 日志优先写的方式实现持久化
脏页: 内存脏页,内存中发生了修改,没写入到磁盘之前,我们把内存页称之为脏页.
CKPT:Checkpoint,检查点,就是将脏页刷写到磁盘的动作
TXID: 事务号,InnoDB会为每一个事务生成一个事务号,伴随着整个事务.
10.1 redo log
10.1.1 Redo是什么？
redo,顾名思义“重做日志”，是事务日志的一种。
10.1.2 作用是什么？
在事务ACID过程中，实现的是“D”持久化的作用。对于AC也有相应的作用
10.1.3 redo日志位置
redo的日志文件：iblogfile0 iblogfile1
10.1.4 redo buffer
redo的buffer:数据页的变化信息+数据页当时的LSN号
LSN：日志序列号 磁盘数据页、内存数据页、redo buffer、redolog
10.1.5 redo的刷新策略
commit;
刷新当前事务的redo buffer到磁盘
还会顺便将一部分redo buffer中没有提交的事务日志也刷新到磁盘
10.1.6 MySQL CSR——前滚
MySQL : 在启动时,必须保证redo日志文件和数据文件LSN必须一致, 如果不一致就会触发CSR,最终保证一致
情况一:
我们做了一个事务,begin;update;commit.
1.在begin ,会立即分配一个TXID=tx_01.
2.update时,会将需要修改的数据页(dp_01,LSN=101),加载到data buffer中
3.DBWR线程,会进行dp_01数据页修改更新,并更新LSN=102
4.LOGBWR日志写线程,会将dp_01数据页的变化+LSN+TXID存储到redobuffer
5. 执行commit时,LGWR日志写线程会将redobuffer信息写入redolog日志文件中,基于WAL原则,
在日志完全写入磁盘后,commit命令才执行成功,(会将此日志打上commit标记)
6.假如此时宕机,内存脏页没有来得及写入磁盘,内存数据全部丢失
7.MySQL再次重启时,必须要redolog和磁盘数据页的LSN是一致的.但是,此时dp_01,TXID=tx_01磁盘是LSN=101,dp_01,TXID=tx_01,redolog中LSN=102
MySQL此时无法正常启动,MySQL触发CSR.在内存追平LSN号,触发ckpt,将内存数据页更新到磁盘,从而保证磁盘数据页和redolog LSN一值.这时MySQL正长启动
以上的工作过程,我们把它称之为基于REDO的"前滚操作"
11.2 undo 回滚日志
11.2.1 undo是什么？
undo,顾名思义“回滚日志”
11.2.2 作用是什么？
在事务ACID过程中，实现的是“A” 原子性的作用
另外CI也依赖于Undo
在rolback时,将数据恢复到修改之前的状态
在CSR实现的是,将redo当中记录的未提交的时候进行回滚.
undo提供快照技术,保存事务修改之前的数据状态.保证了MVCC,隔离性,mysqldump的热备
11.3 概念性的东西:
redo怎么应用的
undo怎么应用的
CSR(自动故障恢复)过程
LSN :日志序列号
TXID:事务ID
CKPT(Checkpoint)
11.4 锁
“锁”顾名思义就是锁定的意思。
“锁”的作用是什么？
在事务ACID过程中，“锁”和“隔离级别”一起来实现“I”隔离性和"C" 一致性 (redo也有参与).
悲观锁:行级锁定(行锁)
谁先操作某个数据行,就会持有<这行>的(X)锁.
乐观锁: 没有锁
11.5 隔离级别
影响到数据的读取,默认的级别是 RR模式.
transaction_isolation 隔离级别(参数)
负责的是,MVCC,读一致性问题
RU : 读未提交,可脏读,一般部议叙出现
RC : 读已提交,可能出现幻读,可以防止脏读.
RR : 可重复读,功能是防止"幻读"现象 ,利用的是undo的快照技术+GAP(间隙锁)+NextLock(下键锁)
SR : 可串行化,可以防止死锁,但是并发事务性能较差
补充: 在RC级别下,可以减轻GAP+NextLock锁的问题,但是会出现幻读现象,一般在为了读一致性会在正常select后添加for update语句.但是,请记住执行完一定要commit 否则容易出现所等待比较严重.
例如:
[world]>select * from city where id=999 for update;
[world]>commit;