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存储引擎

MySQL体系结构

1). 连接层

最上层是一些客户端和链接服务，包含本地sock 通信和大多数基于客户端/服务端工具实现的类似于
TCP/IP的通信。主要完成一些类似于连接处理、授权认证、及相关的安全方案。在该层上引入了线程
池的概念，为通过认证安全接入的客户端提供线程。同样在该层上可以实现基于SSL的安全链接。服务
器也会为安全接入的每个客户端验证它所具有的操作权限。

2). 服务层

第二层架构主要完成大多数的核心服务功能，如SQL接口，并完成缓存的查询，SQL的分析和优化，部
分内置函数的执行。所有跨存储引擎的功能也在这一层实现，如 过程、函数等。在该层，服务器会解
析查询并创建相应的内部解析树，并对其完成相应的优化如确定表的查询的顺序，是否利用索引等，
最后生成相应的执行操作。如果是select语句，服务器还会查询内部的缓存，如果缓存空间足够大，
这样在解决大量读操作的环境中能够很好的提升系统的性能。

3). 引擎层

存储引擎层， 存储引擎真正的负责了MySQL中数据的存储和提取，服务器通过API和存储引擎进行通
信。不同的存储引擎具有不同的功能，这样我们可以根据自己的需要，来选取合适的存储引擎。数据库
中的索引是在存储引擎层实现的。

4). 存储层

数据存储层， 主要是将数据(如: redolog、undolog、数据、索引、二进制日志、错误日志、查询
日志、慢查询日志等)存储在文件系统之上，并完成与存储引擎的交互。
和其他数据库相比，MySQL有点与众不同，它的架构可以在多种不同场景中应用并发挥良好作用。主要
体现在存储引擎上，插件式的存储引擎架构，将查询处理和其他的系统任务以及数据的存储提取分离。
这种架构可以根据业务的需求和实际需要选择合适的存储引擎。

存储引擎介绍

1. 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，所以存储引擎也可被称为表类型。
2. 可以在创建表的时候，来指定选择的存储引擎，如果没有指定将自动选择默认的存储引擎。

查询当前数据库支持的存储引擎：

show engines;

建表时指定存储引擎：

CREATE TABLE 表名(
...
) ENGINE = INNODB [ COMMENT 表注释 ] ;

存储引擎特点

InnoDB

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：

1. DML操作遵循ACID模型，支持事务；
2. 行级锁，提高并发访问性能；
3. 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代表的是表名，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、数据和索引。

show variables like 'innodb_file_per_table';

如果该参数开启，代表对于InnoDB引擎的表，每一张表都对应一个ibd文件。

文件是基于二进制存储的，不能直接基于记事本打开，可以使用mysql提供的一个指令 ibd2sdi ，通过该指令就可以从ibd文件中提取sdi信息，而sdi数据字典信息中就包含该表的表结构。

逻辑存储结构：

1. 表空间 : InnoDB存储引擎逻辑结构的最高层，ibd文件其实就是表空间文件，在表空间中可以
   包含多个Segment段。
2. 段 : 表空间是由各个段组成的， 常见的段有数据段、索引段、回滚段等。InnoDB中对于段的管
   理，都是引擎自身完成，不需要人为对其控制，一个段中包含多个区。
3. 区 : 区是表空间的单元结构，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。
4. 页 : 页是组成区的最小单元，页也是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。
5. 行 : InnoDB 存储引擎是面向行的，也就是说数据是按行进行存放的，在每一行中除了定义表时
   所指定的字段以外，还包含两个隐藏字段。

MyISAM

MyISAM是MySQL早期的默认存储引擎。

特点：

1. 不支持事务，不支持外键
2. 支持表锁，不支持行锁
3. 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

Memory引擎的表数据时存储在内存中的，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：

1. 内存存放
2. hash索引（默认）

文件

xxx.sdi：存储表结构信息

区别及特点

InnoDB引擎与MyISAM引擎的区别 ?

①. InnoDB引擎, 支持事务, 而MyISAM不支持。

②. InnoDB引擎, 支持行锁和表锁, 而MyISAM仅支持表锁, 不支持行锁。

③. InnoDB引擎, 支持外键, 而MyISAM是不支持的。

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。

1. 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。

2. 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。

3. 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。

索引

1. 索引（index）是帮助MySQL高效获取数据的数据结构(有序)。
2. 在数据之外，数据库系统还维护着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。

执行如下语句：

select * from user where age = 45;

无索引情况

在无索引情况下，就需要从第一行开始扫描，一直扫描到最后一行，全表扫描，性能很低。

有索引情况

假设索引结构就是二叉树，那么也就意味着，会对age这个字段建立一个二叉树的索引结构。

此时在进行查询时，只需要扫描三次就可以找到数据了，极大的提高的查询的效率。

特点

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索引结构，主要包含以下几种：

引擎的支持度：

二叉树

比较理想的结构如下：

如果主键是顺序插入的，则会形成一个单向链表，结构如下：

如果选择二叉树作为索引结构，会存在以下缺点：

1. 顺序插入时，会形成一个链表，查询性能大大降低。

2. 大数据量情况下，层级较深，检索速度慢。

红黑树

红黑树是一颗自平衡二叉树，这样即使是顺序插入数据，最终形成的数据结构也是一颗平衡的二叉树。

但是，即使如此，由于红黑树也是一颗二叉树，所以也会存在一个缺点：大数据量情况下，层级较深，检索速度慢。

B-Tree

B-Tree，B树是一种多叉路衡查找树，相对于二叉树，B树每个节点可以有多个分支，即多叉。以一颗最大度数（max-degree）为5(5阶)的b-tree为例，那这个B树每个节点最多存储4个key，5个指针：（树的度数指的是一个节点的子节点个数。)

特点：

1. 5阶的B树，每一个节点最多存储4个key，对应5个指针。
2. 一旦节点存储的key数量到达5，就会裂变，中间元素向上分裂。
3. 在B树中，非叶子节点和叶子节点都会存放数据。

B+Tree

B+Tree是B-Tree的变种

1. 绿色虚线框 框起来的部分，是索引部分，仅仅起到索引数据的作用，不存储数据。
2. 红色虚线框 框起来的部分，是数据存储部分，在其叶子节点中要存储具体的数据。

B+Tree 与 B-Tree相比，主要有以下三点区别：

1. 所有的数据都会出现在叶子节点。
2. 叶子节点形成一个单向链表。
3. 非叶子节点仅仅起到索引数据作用，具体的数据都是在叶子节点存放的。

MySQL中优化之后的B+Tree

MySQL索引数据结构对经典的B+Tree进行了优化。在原B+Tree的基础上，增加一个指向相邻叶子节点
的链表指针，就形成了带有顺序指针的B+Tree，提高区间访问的性能，利于排序。

Hash

哈希索引就是采用一定的hash算法，将键值换算成新的hash值，映射到对应的槽位上，然后存储在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（也称为hash碰撞），可
以通过链表来解决。

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，通常(不存在hash冲突的情况)只需要一次检索就可以了，效率通常要高于B+tree索
   引

为什么InnoDB存储引擎选择使用B+tree索引结构?

1. 相对于二叉树，层级更少，搜索效率高；
2. 对于B-tree，无论是叶子节点还是非叶子节点，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Hash索引，B+tree支持范围匹配及排序操作；

索引分类

在MySQL数据库，将索引的具体类型主要分为以下几类：主键索引、唯一索引、常规索引、全文索引。

聚集索引&二级索引

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:

1. 如果存在主键，主键索引就是聚集索引。
2. 如果不存在主键，将使用第一个唯一（UNIQUE）索引作为聚集索引。
3. 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。

聚集索引和二级索引的具体结构如下：

当执行select * from user where name = "Arm";

具体过程如下:
①. 由于是根据name字段进行查询，所以先根据name='Arm’到name字段的二级索引中进行匹配查找。但是在二级索引中只能查找到 Arm 对应的主键值 10。

②. 由于查询返回的数据是*，所以此时，还需要根据主键值10，到聚集索引中查找10对应的记录，最终找到10对应的行row。

③. 最终拿到这一行的数据，直接返回即可。

回表查询

回表查询： 先到二级索引中查找数据，找到主键值，然后再到聚集索引中根据主键值，获取数据的方式，就称之为回表查询。

InnoDB主键索引的B+tree高度为多高呢?

如果一行数据大小为1k，那么一页（InnoDB磁盘管理最小单位，默认大小为16k）中可以存储16行这样的数据，InnoDB的指针占用6个字节的空间，主键为bigint（int64），占用字节数为8。（根据B+tree树的特性，指针的数量比当前节点键的数量多1个）

设索引(键)的数量为 n ，主键索引占用空间：n * 8，指针占用空间：(n+1)*6

所以，n * 8 + (n + 1) * 6 = 16*1024 , 算出索引数量约为 1170，指针约为1171个。

1. 当高度为2时：
   一个指针对应一页，一页可以有16行数据，1171 * 16 = 18736 行数据

2. 当高度为3时：
   1171 * 1171 * 16 = 21939856（多加了一行，指针数量为1171*1171），则可以存储 2200w 左右的记录。

索引语法

1. 创建索引

CREATE [ UNIQUE | FULLTEXT ] INDEX index_name ON table_name (index_col_name,... ) ;

2. 查看索引

SHOW INDEX FROM table_name ;

3. 删除索引

DROP INDEX index_name ON table_name ;

4. 案例：

1. 为profession、age、status创建联合索引。
CREATE INDEX idx_user_pro_age_sta ON tb_user(profession,age,status);2. name字段为姓名字段，该字段的值可能会重复，为该字段创建索引。
CREATE INDEX idx_user_name ON tb_user(name);

SQL性能分析

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的INSERT、UPDATE、DELETE、SELECT的访问频次：

-- session 是查看当前会话 ;
-- global 是查询全局数据 ;
SHOW GLOBAL STATUS LIKE 'Com_______';Com_delete: 删除次数
Com_insert: 插入次数
Com_select: 查询次数
Com_update: 更新次数

如果是以增删改为主，可以考虑不对其进行索引的优化。 如果是以查询为主，那么就要考虑对数据库的索引进行优化了。

慢查询日志

如果以查询为主，又该如何定位针对于那些查询语句进行优化呢？

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，可以查看一下系统变量 slow_query_log。

如果要开启慢查询日志，需要在MySQL的配置文件（/etc/my.cnf）中配置如下信息：

# 开启MySQL慢日志查询开关
slow_query_log=1
# 设置慢日志的时间为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

在docker挂载的配置文件中修改，然后重启容器；

profile详情

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

SELECT @@have_profiling ;

可以看到，当前MySQL是支持 profile操作的。如果开关是关闭的，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的操作，然后通过如下指令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的使用情况
show profile cpu for query query_id;

explain

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。

-- 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 执行计划中各个字段的含义:

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，索引将会部分失效(后面的字段索引失效)。

在 tb_user 表中，有一个联合索引，这个联合索引涉及到三个字段，顺序分别为：profession，age，status。

对于最左前缀法则指的是，查询时，最左变的列，也就是profession必须存在，否则索引全部失效。而且中间不能跳过某一列，否则该列后面的字段索引将失效。

以上的这三组测试中，发现只要联合索引最左边的字段 profession存在，索引就会生效，只不过索引的长度不同。 而且由以上三组测试，我们也可以推测出profession字段索引长度为47、age字段索引长度为2、status字段索引长度为5。

explain select * from tb_user where profession = '软件工程' and status = '0';

上述的SQL查询时，存在profession字段，最左边的列是存在的，索引满足最左前缀法则的基本条件。但是查询时，跳过了age这个列，所以后面的列索引是不会使用的，也就是索引部分生效，所以索引的长度就是47。

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。

explain select * from tb_user where profession = '软件工程' and age > 30 and status = '0';

当范围查询使用> 或 < 时，走联合索引了，但是索引的长度为49，就说明范围查询右边的status字
段是没有走索引的。

explain select * from tb_user where profession = '软件工程' and age >= 30 and
status = '0';

当范围查询使用>= 或 <= 时，走联合索引了，但是索引的长度为54，就说明所有的字段都是走索引的。

所以，在业务允许的情况下，尽可能的使用类似于 >= 或 <= 这类的范围查询，而避免使用 > 或 <。

索引失效情况

索引列运算

不要在索引列上进行运算操作， 索引将失效。

当根据phone字段进行函数运算操作之后，索引失效。

explain select * from tb_user where substring(phone,10,2) = '15';

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。(如果字符串不加单引号，对于查询结果，没什么影响，但是数
据库存在隐式类型转换，索引将失效。)

模糊查询

如果仅仅是尾部模糊匹配，索引不会失效。如果是头部模糊匹配，索引失效。

# 有效
explain select * from tb_user where profession like '软件%';
# 失效
explain select * from tb_user where profession like '%工程';
# 失效
explain select * from tb_user where profession like '%工%';

在like模糊查询中，在关键字后面加%，索引可以生效。而如果在关键字前面加了%，索引将会失效。

or连接条件

用or分割开的条件， 如果or前的条件中的列有索引，而后面的列中没有索引，那么涉及的索引都不会被用到，当or连接的条件，左右两侧字段都有索引时，索引才会生效。

数据分布影响

为MySQL在查询时，会评估使用索引的效率与走全表扫描的效率，如果走全表扫描更快，则放弃索引，走全表扫描。 因为索引是用来索引少量数据的，如果通过索引查询返回大批量的数据，则还不如走全表扫描来的快，此时索引就会失效。

explain select * from tb_user where profession is null;
explain select * from tb_user where profession is not null;

因此，is null 、is not null是否走索引，得具体情况具体分析，并不是固定的。

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。

1. use index ： 建议MySQL使用哪一个索引完成此次查询（仅仅是建议，mysql内部还会再次进
   行评估）。

explain select * from tb_user use index(idx_user_pro) where profession = '软件工程';

2. ignore index ： 忽略指定的索引。

explain select * from tb_user ignore index(idx_user_pro) where profession = '软件工程';

3. force index ： 强制使用索引。

explain select * from tb_user force index(idx_user_pro) where profession = '软件工程';

覆盖索引

尽量使用覆盖索引，减少select *。 那么什么是覆盖索引呢？ 覆盖索引是指 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 。

explain select id, profession from tb_user where profession = '软件工程' and age =
31 and status = '0' ;
explain select id,profession,age, status from tb_user where profession = '软件工程'
and age = 31 and status = '0' ;
explain select id,profession,age, status, name from tb_user where profession = '软
件工程' and age = 31 and status = '0' ;
explain select * from tb_user where profession = '软件工程' and age = 31 and status
= '0';

这四条SQL语句的执行计划前面所有的指标都是一样的，看不出来差异，主要关注的是后面的Extra，前面两天SQL的结果为 Using where; Using Index ; 而后面两条SQL的结果为: Using index condition 。

因为，在tb_user表中有一个联合索引 idx_user_pro_age_sta，该索引关联了三个字段profession、age、status，而这个索引也是一个二级索引，所以叶子节点下面挂的是这一行的主键id。

所以当我们查询返回的数据在 id、profession、age、status 之中，则直接走二级索引直接返回数据了。 如果超出这个范围，就需要拿到主键id，再去扫描聚集索引，再获取额外的数据了，这个过程就是回表。

而我们如果一直使用select * 查询返回所有字段值，很容易就会造成回表查询（除非是根据主键查询，此时只会扫描聚集索引）。

1. 表结构及索引示意图:
   
   id是主键，是一个聚集索引。 name字段建立了普通索引，是一个二级索引（辅助索引）。

2. 执行SQL : select * from tb_user where id = 2;
   

3. 执行SQL：selet id,name from tb_user where name = 'Arm';
   

4. 执行SQL：selet id,name,gender from tb_user where name = 'Arm';
   
   由于在name的二级索引中，不包含gender，所以，需要两次索引扫描，也就是需要回表查询，性能相
   对较差一点。

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';

答案: 针对于 username, password建立联合索引, sql为: create indexidx_user_name_pass on tb_user(username,password);

前缀索引

当字段类型为字符串（varchar，text，longtext等）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&案例：

create index idx_xxxx on table_name(column(n)) ;为tb_user表的email字段，建立长度为5的前缀索引。
create index idx_email_5 on tb_user(email(5));

前缀索引的查询流程：

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。

如果查询使用的是联合索引，具体的结构示意图如下：

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，字段的长度较长，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也就越大，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

如果需要一次性往数据库表中插入多条记录，可以从以下三个方面进行优化：

1. 批量插入

Insert into tb_test values(1,'Tom'),(2,'Cat'),(3,'Jerry');

2. 手动控制事务

start transaction;
insert into tb_test values(1,'Tom'),(2,'Cat'),(3,'Jerry');
insert into tb_test values(4,'Tom'),(5,'Cat'),(6,'Jerry');
insert into tb_test values(7,'Tom'),(8,'Cat'),(9,'Jerry');
commit;

3. 主键顺序插入，性能要高于乱序插入。

主键乱序插入 : 8 1 9 21 88 2 4 15 89 5 7 3
主键顺序插入 : 1 2 3 4 5 7 8 9 15 21 88 89

大批量插入数据

如果一次性需要插入大批量数据(比如: 几百万的记录)，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指令进行插入。操作如下：

-- 客户端连接服务端时，加上参数 -–local-infile
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;-- 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.sql' into table tb_user fields terminated by ',' lines terminated by '\n' ;

主键优化

页分裂

写满页之后再次插入数据：

此时再插入id为50的记录，会发生什么现象？

因为，索引结构的叶子节点是有顺序的。按照顺序，应该存储在47之后。

但是47所在的1#页，已经写满了，存储不了50对应的数据了。 那么此时会开辟一个新的页 3#，但是并不会直接将50存入3#页，而是会将1#页后一半的数据，移动到3#页，然后在3#页，插入50。

移动数据，并插入id为50的数据之后，那么此时，这三个页之间的数据顺序是有问题的。 1#的下一个页，应该是3#， 3#的下一个页是2#。 所以，此时，需要重新设置链表指针。

上述的这种现象，称之为 “页分裂”，是比较耗费性能的操作。

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得允许被其他记录声明使用。

当页中删除的记录达到 MERGE_THRESHOLD（默认为页的50%，MERGE_THRESHOLD：合并页的阈值，可以自己设置，在创建表或者创建索引时指定。），InnoDB会开始寻找最靠近的页（前或后）看看是否可以将两个页合并以优化空间使用。

这个里面所发生的合并页的这个现象，就称之为 “页合并”。

索引设计原则

1. 满足业务需求的情况下，尽量降低主键的长度。
2. 插入数据时，尽量选择顺序插入，选择使用AUTO_INCREMENT自增主键。
3. 尽量不要使用UUID做主键或者是其他自然主键，如身份证号。
4. 业务操作时，避免对主键的修改。

order by优化

MySQL的排序，有两种方式：

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sortbuffer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。

对于以上的两种排序方式，Using index的性能高，而Using filesort的性能低，在优化排序操作时，尽量要优化为 Using index。

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

1. 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。
2. 尽量使用覆盖索引。
3. 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）。
4. 如果不可避免的出现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)。

group by优化

1. 在分组操作时，可以通过索引来提高效率。
2. 分组操作时，索引的使用也是满足最左前缀法则的。

limit优化

在数据量比较大时，如果进行limit分页查询，在查询时，越往后，分页查询效率越低。

优化思路: 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。

count优化

如果数据量很大，在执行count操作时，是非常耗时的。

1. 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； 但是如果是带条件的count，MyISAM也慢。
2. InnoDB 引擎就麻烦了，它执行 count(*) 的时候，需要把数据一行一行地从引擎里面读出来，然后累积计数。

count用法

count() 是一个聚合函数，对于返回的结果集，一行行地判断，如果 count 函数的参数不是NULL，累计值就加 1，否则不加，最后返回累计值。

用法：count（*）、count（主键）、count（字段）、count（数字）

按照效率排序的话，count(字段) < count(主键 id) < count(1) ≈ count()，所以尽量使用 count()。

update优化

update course set name = 'javaEE' where id = 1 ;

当我们在执行删除的SQL语句时，会锁定id为1这一行的数据，然后事务提交之后，行锁释放。

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 。

视图/存储过程/触发器

视图

1. 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。
2. 通俗的讲，视图只保存了查询的SQL逻辑，不保存查询结果。

语法

1. 创建

CREATE [OR REPLACE] VIEW 视图名称[(列名列表)] AS SELECT语句 [ WITH [ CASCADED | LOCAL ] CHECK OPTION ]

2. 查询

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 ...... ;

3. 修改

方式一：CREATE [OR REPLACE] VIEW 视图名称[(列名列表)] AS SELECT语句 [ WITH [ CASCADED | LOCAL ] CHECK OPTION ]
方式二：ALTER VIEW 视图名称[(列名列表)] AS SELECT语句 [ WITH [ CASCADED | LOCAL ] CHECK OPTION ]

4. 删除

DROP VIEW [IF EXISTS] 视图名称 [,视图名称] ...

案例：

-- 创建视图
create or replace view stu_v_1 as select id,name from student where id <= 10;
-- 查询视图
show create view stu_v_1;
select * from stu_v_1;
select * from stu_v_1 where id < 3;
-- 修改视图
create or replace view stu_v_1 as select id,name,no from student where id <= 10;
alter view stu_v_1 as select id,name from student where id <= 10;
-- 删除视图
drop view if exists stu_v_1;

检查选项

1. 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。
2. MySQL允许基于另一个视图创建视图，它还会检查依赖视图中的规则以保持一致性。为了确定检查的范围，mysql提供了两个选项： CASCADED 和 LOCAL，默认值为 CASCADED 。

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。

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，知会检查v2，不会检查v2的关联视图v1

视图的更新

要使视图可更新，视图中的行与基础表中的行之间必须存在一对一的关系。如果视图包含以下任何一
项，则该视图不可更新：

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

create view stu_v_count as select count(*) from student;
上述的视图中，就只有一个单行单列的数据，如果我们对这个视图进行更新或插入的，将会报错。
insert into stu_v_count values(10);

视图作用

1. 简单
   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
   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
   视图可帮助用户屏蔽真实表结构变化带来的影响。

案例：
1). 为了保证数据库表的安全性，开发人员在操作tb_user表时，只能看到的用户的基本字段，屏蔽手机号和邮箱两个字段。

create view tb_user_view as select id,name,profession,age,gender,status,createtime from tb_user;
select * from tb_user_view;

存储过程

1. 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
2. 人员的很多工作，减少数据在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。
3. 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:

1. 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。
2. 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。
3. 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

创建

CREATE PROCEDURE 存储过程名称 ([ 参数列表 ])
BEGIN
-- SQL语句
END ;

调用

CALL 名称 ([ 参数 ]);

查看

SELECT * FROM INFORMATION_SCHEMA.ROUTINES WHERE ROUTINE_SCHEMA = 'xxx'; -- 查询指
定数据库的存储过程及状态信息
SHOW CREATE PROCEDURE 存储过程名称 ; -- 查询某个存储过程的定义

删除

DROP PROCEDURE [ IF EXISTS ] 存储过程名称 ；

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。

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 = 'itcast';
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
SHOW [ SESSION | GLOBAL ] VARIABLES LIKE '......'; -- 可以通过LIKE模糊匹配方
式查找变量
SELECT @@[SESSION | GLOBAL] 系统变量名; -- 查看指定变量的值

设置系统变量：

SET [ SESSION | GLOBAL ] 系统变量名 = 值 ;
SET @@[SESSION | GLOBAL]系统变量名 = 值 ;

如果没有指定SESSION/GLOBAL，默认是SESSION，会话变量。

1. 全局变量(GLOBAL): 全局变量针对于所有的会话。
2. 会话变量(SESSION): 会话变量针对于单个会话，在另外一个会话窗口就不生效了。
3. 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。

-- 查看系统变量
show session variables ;
show session variables like 'auto%';
show global variables like 'auto%';
select @@global.autocommit;
select @@session.autocommit;
-- 设置系统变量
set session autocommit = 1;
insert into course(id, name) VALUES (6, 'ES');
set global autocommit = 0;
select @@global.autocommit;

用户定义变量

用户定义变量 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” 使用就可以。其作用域为当前连接。

赋值：

SET @var_name = expr [, @var_name = expr] ... ;
或
SET @var_name := expr [, @var_name := expr] ... ;
或
SELECT @var_name := expr [, @var_name := expr] ... ;
或
SELECT 字段名 INTO @var_name FROM 表名;

使用：

SELECT @var_name ;

案例：

-- 赋值
set @myname = 'itcast';
set @myage := 10;
set @mygender := '男',@myhobby := 'java';
select @mycolor := 'red';
select count(*) into @mycount from tb_user;
-- 使用
select @myname,@myage,@mygender,@myhobby;
select @mycolor , @mycount;
select @abc;

用户定义的变量无需对其进行声明或初始化，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 ... ;

案例：

-- 声明局部变量 - declare
-- 赋值
create procedure p2()
begin
declare stu_count int default 0;
select count(*) into stu_count from student;
select stu_count;
end;
call p2();

if

if 用于做条件判断，具体的语法结构为：

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

在if条件判断的结构中，ELSE IF 结构可以有多个，也可以没有。 ELSE结构可以有，也可以没有。

案例：

根据定义的分数score变量，判定当前分数对应的分数等级。
score >= 85分，等级为优秀。
score >= 60分 且 score < 85分，等级为及格。
score < 60分，等级为不及格。create procedure p3()
begindeclare score int default 58;declare result varchar(10);if score >= 85 thenset result := '优秀';elseif score >= 60 thenset result := '及格';elseset result := '不及格';end if;select result;
end;call p3();

参数

参数的类型，主要分为以下三种：IN、OUT、INOUT。 具体的含义如下：

用法：

CREATE PROCEDURE 存储过程名称 ([ IN/OUT/INOUT 参数名 参数类型 ])
BEGIN-- SQL语句
END ;

案例：

create procedure p4(in score int, out result varchar(10))
beginif score >= 85 thenset result := '优秀';elseif score >= 60 thenset result := '及格';elseset result := '不及格';end if;
end;
-- 定义用户变量 @result来接收返回的数据, 用户变量可以不用声明
call p4(18, @result);
select @result;

case

-- 含义： 当case_value的值为 when_value1时，执行statement_list1，当值为 when_value2时，
执行statement_list2， 否则就执行 statement_list
CASE case_valueWHEN when_value1 THEN statement_list1[ WHEN when_value2 THEN statement_list2] ...[ ELSE statement_list ]
END CASE;
或
-- 含义： 当条件search_condition1成立时，执行statement_list1，当条件search_condition2成
立时，执行statement_list2， 否则就执行 statement_list
CASEWHEN search_condition1 THEN statement_list1[WHEN search_condition2 THEN statement_list2] ...[ELSE statement_list]
END CASE;

案例：

根据传入的月份，判定月份所属的季节（要求采用case结构）。
1-3月份，为第一季度
4-6月份，为第二季度
7-9月份，为第三季度
10-12月份，为第四季度

create procedure p6(in month int)
begindeclare result varchar(10);casewhen month >= 1 and month <= 3 thenset result := '第一季度';when month >= 4 and month <= 6 thenset result := '第二季度';when month >= 7 and month <= 9 thenset result := '第三季度';when month >= 10 and month <= 12 thenset result := '第四季度';elseset result := '非法参数';end case ;select concat('您输入的月份为: ',month, ', 所属的季度为: ',result);
end;
call p6(16);

如果判定条件有多个，多个条件之间，可以使用 and 或 or 进行连接。

…

触发器

1. 触发器是与表有关的数据库对象，指在insert/update/delete之前(BEFORE)或之后(AFTER)，触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 。
2. 使用别名OLD和NEW来引用触发器中发生变化的记录内容，这与其他的数据库是相似的。现在触发器还只支持行级触发，不支持语句级触发。

语法

1. 创建

CREATE TRIGGER trigger_name
BEFORE/AFTER INSERT/UPDATE/DELETE
ON tbl_name FOR EACH ROW -- 行级触发器
BEGINtrigger_stmt ;
END;

2. 查看

SHOW TRIGGERS ;

3. 删除

DROP TRIGGER [schema_name.]trigger_name ; -- 如果没有指定 schema_name，默认为当前数据库 。

4. 案例：

通过触发器记录 tb_user 表的数据变更日志，将变更日志插入到日志表user_logs中, 包含增加,修改 , 删除 ;

create trigger tb_user_insert_trigger
after insert on tb_user for each row
begininsert into user_logs(id, operation, operate_time, operate_id, operate_params)VALUES(null, 'insert', now(), new.id, concat('插入的数据内容为:id=',new.id,',name=',new.name, ', phone=', NEW.phone, ', email=', NEW.email, ',profession=', NEW.profession));
end;

修改数据触发器

create trigger tb_user_update_trigger
after update on tb_user for each row
begininsert into user_logs(id, operation, operate_time, operate_id, operate_params)VALUES(null, 'update', now(), new.id,concat('更新之前的数据: id=',old.id,',name=',old.name, ', phone=',old.phone, ', email=', old.email, ', profession=', old.profession,' | 更新之后的数据: id=',new.id,',name=',new.name, ', phone=',NEW.phone, ', email=', NEW.email, ', profession=', NEW.profession));
end;

删除数据触发器

create trigger tb_user_delete_trigger
after delete on tb_user for each row
begininsert into user_logs(id, operation, operate_time, operate_id, operate_params)VALUES(null, 'delete', now(), old.id,concat('删除之前的数据: id=',old.id,',name=',old.name, ', phone=',old.phone, ', email=', old.email, ', profession=', old.profession));
end;

锁

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。从这个
角度来说，锁对数据库而言显得尤其重要，也更加复杂。
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

1. 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。
2. 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，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备份。

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

表级锁

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MyISAM、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. 元数据锁（meta data lock，MDL）
3. 意向锁

表锁

对于表锁，分为两类：

1. 共享读锁（read lock）
2. 独占写锁（write lock）

语法：

1. 加锁：lock tables 表名… read/write。
2. 释放锁：unlock tables / 客户端断开连接 。

特点:

读锁：对指定表加了读锁，不会影响其他客户端的读，但是会阻塞其他客户端的写。

写锁：对指定表加了写锁，会阻塞其他客户端的读和写。

元数据锁

1. meta data lock , 元数据锁，简写MDL。
2. MDL加锁过程是系统自动控制，无需显式使用，在访问一张表的时候会自动加上。
3. MDL锁主要作用是维护表元数据的数据一致性，在表上有活动事务的时候，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。

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。

假如没有意向锁，客户端一对表加了行锁后，客户端二如何给表加表锁呢，来通过示意图简单分析一
下：

首先客户端一，开启一个事务，然后执行DML操作，在执行DML语句时，会对涉及到的行加行锁。

当客户端二，想对这张表加表锁时，会检查当前表是否有对应的行锁，如果没有，则添加表锁，此时就会从第一行数据，检查到最后一行数据，效率较低。

有了意向锁之后 :

客户端一，在执行DML操作时，会对涉及的行加行锁，同时也会对该表加上意向锁。

而其他客户端，在对这张表加表锁的时候，会根据该表上所加的意向锁来判定是否可以成功加表锁，而不用逐行判断行锁情况了。

分类

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。
3. 一旦事务提交了，意向共享锁、意向排他锁，都会自动释放。

行级锁

1. 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。

2. 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。对于行级锁，主要分为以下三类：

   1. 记录锁(行锁)存在于包括主键索引在内的唯一索引中，锁定单条索引记录。
   2. 间隙锁存在于非唯一索引中，锁定开区间范围内的一段间隔，它是基于临键锁实现的。
   3. 临键锁存在于非唯一索引中，该类型的每条记录的索引上都存在这种锁，它是一种特殊的间隙锁，锁定一段左开 右闭的索引区间。

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它锁。
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。

两种行锁的兼容情况如下：

常见的SQL语句，在执行时，所加的行锁如下：

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. 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。

2. 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。

间隙锁&临键锁

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(非唯一普通索引)，向右遍历时最后一个值不满足查询需求时，next-keylock 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。

4. 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同一间隙上采用间隙锁。

InnoDB的B+树索引，叶子节点是有序的双向链表。 假如，要根据这个二级索引查询值为18的数据，并加上共享锁，只锁定18这一行就可以了吗？

并不是，因为是非唯一索引，这个结构中可能有多个18的存在，所以，在加锁时会继续往后找，找到一个不满足条件的值（当前案例中也就是29）。此时会对18加临键锁，并对29之前的间隙加锁。

# 间隙锁：(2, 7)区间锁住
select * from t where id > 2 and id < 7 for update

# 临键锁：(2, 7]区间锁住
select * from t where id > 2 and id < 7 for update

在可重复读级别下为了解决幻读，MySQL默认就是使用的临键锁，当在非唯一索引下如果SQL没有命中记录则就是间隙锁，命中了记录就是临键锁。

如果用唯一索引且SQL命中了记录，那么加的就是普通记录锁(行锁)，否则就是间隙锁。

MySQL工具

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：

常用工具

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：

mysql -uroot –p123456 db01 -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

mysqladmin -uroot –p1234 drop 'test01';
mysqladmin -uroot –p1234 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。

查看 binlog.000008这个二进制文件中的数据信息：

mysqlbinlog -s binlog.000008

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

查询每个数据库的表的数量及表中记录的数量：

mysqlshow -uroot -p1234 --count

查看数据库db01的统计信息：

mysqlshow -uroot -p1234 db01 --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

备份db01数据库：

mysqldump -uroot -p1234 db01 > db01.sql

备份出来的数据包含：

1. 删除表的语句
2. 创建表的语句
3. 数据插入语句

如果我们在数据备份时，不需要创建表，或者不需要备份数据，只需要备份表结构，都可以通过对应的
参数来实现。

备份db01数据库中的表数据，不备份表结构(-t)：

mysqldump -uroot -p1234 -t db01 > db01.sql

将db01数据库的表的表结构与数据分开备份(-T)：

# 数据存放目录/root，MySQL认为是不安全的，需要存储在MySQL信任的目录下。
# 查看secure_file_priv变量可以获取mysql认为的安全目录
mysqldump -uroot -p1234 -T /var/lib/mysql-files db01 score

score.sql 中记录的就是表结构文件，而 score.txt 就是表数据文件，但是需要注意表数据文件，并不是记录一条条的insert语句，而是按照一定的格式记录表结构中的数据。

mysqlimport/source

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

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

InnoDB引擎

逻辑存储结构

InnoDB的逻辑存储结构如下图所示:

1). 表空间
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。

2). 段
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）。

3). 区
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。

4). 页
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。

5). 行
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，它擅长事务处理，具有崩溃恢复特性，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。

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。

Buffer Pool

1. InnoDB存储引擎基于磁盘文件存储，访问物理硬盘和在内存中进行访问，速度相差很大，为了尽可能弥补这两者之间的I/O效率的差值，就需要把经常使用的数据加载到缓冲池中，避免每次访问都进行磁盘I/O。

2. 在InnoDB的缓冲池中不仅缓存了索引页和数据页，还包含了undo页、插入缓存、自适应哈希索引以及InnoDB的锁信息等等。

3. 缓冲池 Buffer Pool，是主内存中的一个区域，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（若缓冲池没有数据，则从磁盘加载并缓存），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。

4. 根据状态，将Page分为三种类型：

   1. free page：空闲page，未被使用。
   2. clean page：被使用page，数据没有被修改过。
   3. dirty page：脏页，被使用page，数据被修改过，也中数据与磁盘的数据产生了不一致。

5. 在专用服务器上，通常将多达80％的物理内存分配给缓冲池 。参数设置： show variables like 'innodb_buffer_pool_size';

Change Buffer

Change Buffer，更改缓冲区（针对于非唯一二级索引页），在执行DML语句时，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改缓冲区 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。

二级索引的结构图：

与聚集索引不同，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，如果每一次都操作磁盘，会造成大量的磁盘IO。有了ChangeBuffer之后，就可以在缓冲池中进行合并处理，减少磁盘IO。

Adaptive Hash Index

1. 自适应hash索引，用于优化对Buffer Pool数据的查询。

2. MySQL的innoDB引擎中虽然没有直接支持hash索引，但提供了一个功能就是这个自适应hash索引。

3. 因为hash索引在进行等值匹配时，一般性能是要高于B+树的，因为hash索引一般只需要一次IO即可，而B+树，可能需要几次匹配，所以hash索引的效率要高，但是hash索引又不适合做范围查询、模糊匹配等。

4. InnoDB存储引擎会监控对表上各索引页的查询，如果观察到在特定的条件下hash索引可以提升速度，则建立hash索引，称之为自适应hash索引。

5. 自适应哈希索引，无需人工干预，是系统根据情况自动完成。参数： adaptive_hash_index

Log Buffer

Log Buffer：日志缓冲区，用来保存要写入到磁盘中的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节省磁盘 I/O。

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，取值主要包含以下三个：

• 1: 日志在每次事务提交时写入并刷新到磁盘，默认值。
• 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。

磁盘结构

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
系统表空间，默认的文件名叫 ibdata1。

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，那也就是说，每创建一个表，都会产生一个表空间文件。

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。

创建表空间：

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

创建表时指定表空间：

CREATE TABLE xxx ... TABLESPACE ts_name;

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：

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。

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 。

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IO Thread主要负责这些IO请求的回调。

可以通过：show engine innodb status \G;查看到InnoDB的状态信息，其中就包含IO Thread信息。

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。

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 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。

研究事务的原理，就是研究MySQL的InnoDB引擎是如何保证事务的这四大特性的。

而对于这四大特性，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。

redo log

1. 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。

2. 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 file）,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？

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：

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redolog 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。

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

因为在业务操作中，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

1. 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) 。

2. 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，undo log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。

3. 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。

4. 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

全称 Multi-Version Concurrency Control，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。

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。

快照读

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

• Read Committed：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。
• Serializable：快照读会退化为当前读。

隐藏字段

实际上除了自定义字段以外，InnoDB还会自动的给表添加三个隐藏字段及其含义分别是：

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。

undolog

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。

有四个并发事务同时在访问这张表：

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。

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。

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：

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。

不同的隔离级别，生成ReadView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。