MySQL-进阶知识

存储引擎

• 连接层:最上层是一些客户端和链接服务，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。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
• 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
• 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
• 存储层:主要是将数据存储在文件系统之上，并完成与存储引擎的交互

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(一个数据库中的不同表可以有不同的存储引擎)

查看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 (
字段名 字段类型 [comment 字段注释]
) engine=innodb [comment 表注释];

InnoDB存储引擎

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

• DML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

InnoDB存储引擎涉及的表文件:

• 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（frm:早期的表结构、sdi:MySQL8以后的表结构,而sdi文件又融入到了ibd文件中）、数据和索引
• 参数 innodb_file_per_table 控制到底多张表共享一个表空间文件还是每张表都对应一个表空间,默认是打开的

show variables like \'innodb_file_per_table\';

MyISAM存储引擎

MyISAM是MySQL早期的默认存储引擎

• 不支持事务，不支持外键
• 支持表锁，不支持行锁
• 访问速度快

MyISAM存储引擎涉及的表文件:

• xxx.sdi：存储表结构信息
• xxx.MYD: 存储数据
• xxx.MYI: 存储索引

Memory存储引擎

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

• 内存存放,访问速度快
• hash索引（默认）

Memory存储引擎涉及的表文件:

• xxx.sdi：存储表结构信息
• 数据都存放在内存当中,所以本地保存的只是表结构信息

存储引擎之间的区别

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
• 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

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

• 优点:提高数据检索的效率,降低数据库的IO成本;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
• 缺点:索引列也是要占用空间的;索引大大提高了查询效率,同时却也降低更新表的速度,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面实现的,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

索引语法

一个索引可以是单列索引,也可以是联合索引/组合索引(多列)

• index_name可以是idx_表名_字段名

SQL性能分析

查看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的INSERT、UPDATE、DELETE、SELECT的访问频次：

-- 7个下划线
show global status like \'Com_______\'

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

show variables like \'slow_query_log\';

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：

vi /etc/my.cnf

# 开启MySQL慢查询开关
slow_query_log=1
# 设置慢查询的时间为2秒;SQL语句执行时间超过2秒,就会视为慢查询
long_query_time=2

systemctl restart mysqld

慢查询日志文件存储在 /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到哪里去了

• 首先查看当前MySQL是否支持profile功能: select @@profiling;
• 默认profiling是关闭的,可以通过set语句在session/global级别开启profiling
  • select @@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

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

索引使用失效场景

• 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(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;所以在查询的时候尽量使用 >= 或 <=
• 索引列运算:不要在索引列上进行运算操作,索引将失效
• 字符串类型字段使用时,不加引号,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
• or连接的条件: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
• 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(MySQL会自动进行选择)
• 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 * ,因为这样很容易出现回表现象
  • 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数据

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: explain select * from tb_user use index(idx_user_pro) where profession=\'Java\'
• ignore index: explain select * from tb_user ignore index(idx_user_pro) where profession=\'Java\'
• force index: explain select * from tb_user force index(idx_user_pro) where profession=\'Java\'

前缀索引:当字段类型为字符串(varchar,text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: create index idx_xxx on table_name(column(n))
• 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 count(distinct substring(email,1,5)/count(*) from tb_user;

索引设计原则

• 针对于数据量较大，且查询比较频繁的表建立索引
• 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
• 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
• 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
• 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
• 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
• 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

• 批量插入(500-1000条数据): insert into 表名 values(1,\'Tom\'),(2,\'Cat\'),(3,\'Jerry\');
• 手动提交事务(不用频繁开关事务,所以性能高)

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

• 主键顺序插入比主键乱序插入性能高

如果需要一次性插入大批量数据，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指令进行插入

• 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

select @@local_infile;
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 \'/opt/resources/load_user_100w_sort.txt\' 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:页可以为空，也可以填充一半，也可以填充100%。每个页包含了2-N行数据(如果一行数据多大，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%），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
  • 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

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做主键或者是其他自然主键，如身份证号(因为乱序和主键长度过长)
• 业务操作时，避免对主键的修改

order by优化

① 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
② 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

• 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)

-- 根据age和phone字段进行排序:一个升序,一个降序
explain select id,age,phone from tb_user order by age asc,phone desc;
-- 根据age和phone字段进行排序(默认都是升序)
explain select id,age,phone from tb_user order by age,phone;

-- 查看排序缓冲区大小
show variables like \'sort_buffer_size\';

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

limit优化

一个常见又非常头疼的问题就是 limit 2000000,10，此时需要MySQL排序前2000010记录，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

explain select * from tb_sku t,(select id from tb_sku order by id limit 2000000,10) a where t.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
• 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()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

• count(主键):InnoDB 引擎会遍历整张表，把每一行的 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null)
• count(字段):
  • 没有not null 约束 : 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：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

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

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，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

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：

• 聚合函数或窗口函数（SUM()、 MIN()、 MAX()、 COUNT()等）
• DISTINCT
• GROUP BY
• HAVING
• UNION 或者 UNION ALL

视图的作用:

• 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
• 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
• 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

存储过程

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。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

存储过程特点

• 封装，复用
• 可以接收参数，也可以返回数据
• 减少网络交互，效率提升

-- 创建存储过程语法
create procedure 存储过程名称([参数列表])
begin
-- SQL语句集合
end;

-- 调用存储过程
call 名称([参数列表]);

-- 查看指定数据库的存储过程及状态信息
select * from INFORMATION_SCHEMA.ROUTINES where ROUTINE_SCHEMA=\'xxx\';

-- 查询某个存储过程的定义
show create procedure 存储过程名称;

-- 删除指定的存储过程
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

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,默认);

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

• 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NUL

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

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

流程控制语法

\\[存储过程流程控制语句
\\begin{cases}
\\text{if-elseif-else 条件控制语句}\\\\
\\text{case-when 条件控制语句}\\\\
\\text{while 循环控制语句}\\\\
\\text{repeat 循环控制语句}\\\\
\\text{loop 循环控制语句}
\\end{cases}
\\]

来源：https://www.cnblogs.com/marmaladeHY/p/15824667.html
图文来源于网络，如有侵权请联系删除。