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MySQL索引-2

2023-06-23 78
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本文涉及的产品
云数据库 RDS MySQL，集群系列 2核4GB
推荐场景：
搭建个人博客
RDS MySQL Serverless 基础系列，0.5-2RCU 50GB
推荐场景：
学生管理系统数据库设计 搭建个人博客
RDS MySQL Serverless 高可用系列，价值2615元额度，1个月
简介： MySQL索引2

存储引擎

1.简介
相当于Linux文件系统，只不过比文件系统强大

2、功能了解
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.

  1. 存储引擎介绍
    show engines;
    CSV
    MRG_MYISAM
    MyISAM
    BLACKHOLE
    PERFORMANCE_SCHEMA
    MEMORY
    ARCHIVE
    InnoDB
    FEDERATED

笔试题:
InnoDB ,MyISAM ,MEMORY,CSV

默认的存储引擎:InnoDB

PerconaDB:默认是XtraDB
MariaDB:默认是InnoDB

第三方的存储引擎:
RocksDB MyRocks TokuDB
压缩比较高,数据的插入性能高.其他功能和InnoDB没差.

  1. 简历案例---zabbix监控系统架构整改(真实案例)
    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 :
  2. zabbix 版本
  3. 数据库版本
  4. zabbix数据库500G,存在一个文件里

优化建议:
1.数据库版本升级到mariaDB最新版本,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版本要比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.
    5.参数调整...----->安全性参数关闭,提高性能.

  1. InnoDB 存储引擎核心特性说明
    事务
    行锁
    MVCC
    外键
    ACSR自动故障恢复
    热备
    复制(多线程,GTID,MTS)

  2. InnoDB个MyISAM存储引擎的替换(客户案例)
    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:

  3. 先升mysql 5.5,再升级MySQL 5.6.10版本
  4. 迁移所有表到新环境
  5. 开启双1安全参数
  1. 存储引擎的查看(了解)

7.1 查看存储引擎设置
mysql> show engines;
mysql> SELECT @@default_storage_engine;
vim /etc/my.cnf
[mysqld]
default_storage_engine=InnoDB
7.2 查看表存储引擎状态

查看创表语法：
mysql> show create table t111;

查看某个表的状态信息：
mysql> SHOW TABLE STATUS LIKE 'CountryLanguage'\G

查看mysql所有非系统数据库的表的存储引擎： *
mysql>select table_schema,table_name ,engine from information_schema.tables where table_schema not in ('sys','mysql','information_schema','performance_schema');

8.存储引擎的修改
8.1 修改存储引擎
create table t222 (id int,name varchar(20)) engine=myisam;
alter table t222 engine=innodb;
show create table t222;

8.2 整理碎片 *
mysql> alter table t111 engine=innodb;

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truncate表,然后导入进去
(delete:删除行或所有行，但不释放空间；truncate:删除表所有行，释放空间 *)
现在:
对表进行按月进行分表(partition,中间件)
业务替换为truncate方式
定期进行碎片整理

8.3 批量替换zabbix 100多张 innodb为tokudb
alter table zabbix.a engine=tokudb;
select concat("alter table ",table_schema,".",table_name," engine=tokudb;") from information_schema.tables
where table_schema='zabbix';

  1. InnoDB存储引擎物理存储结构

9.0 最直观的存储方式(/usr/local/mysql/data) **
查看mysql的数据目录：select @@datadir;

auto.conf: mysql实例的UUID号，主从群集中不允许重复
ibdata1：系统数据字典信息(统计信息,元数据信息，information_schema)，UNDO(回滚)表空间等数据
ib_logfile0 ~ ib_logfile1: REDO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

9.1 表空间(Tablespace)

9.1.0 表空间数据问题
ibdata1 : 整个库的统计信息+Undo *
ibd : 数据行和索引

9.1.1 共享表空间(ibdata1~N) *
5.5 版本的默认模式,5.6中转换为了独立表空间
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。
5.6版本以后，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

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)
select @@innodb_data_file_path;
show variables like '%extend%';

例如: *
mysqld --initialize-insecure --user=mysql --basedir=xxxxxx......
innodb_data_file_path=ibdata1:512M:ibdata2:512M:autoextend
注释：autoextend 最大自增空间64TB，每次自增8MB

9.1.2 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

9.1.3 最终结论：
一张InnoDB表= frm+ibd+ibdata1
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，用完就自动清理

9.1.4 独立表空间设置问题
select @@innodb_file_per_table;
+-------------------------+
| @@innodb_file_per_table |
+-------------------------+
| 1 |
+-------------------------+

9.1.5 独立表空间迁移
(1)创建和原表结构一致的空表
(2)将空表的ibd文件删除
alter table city discard tablespace;
(3)将原表的ibd拷贝过来,并且修改权限
(4)将原表ibd进行导入
alter table city import tablespace;

9.2 真实故障案例
9.2.1 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:
track(bug追踪) 、 inner(内部数据库) ------>LNMT

9.2.2 故障描述:
断电了，启动系统失败，"/"只读
fsck 重启,系统成功启动,mysql启动不了。
(注：centos6修复文件系统用fsck ，centos7修复文件系统用xfs_repair)
结果：inner库在 ， track库不见了

9.2.3 求助内容:

这种情况怎么恢复？

连二进制日志都没有，没有备份，没有主从

没办法，track库需要硬盘恢复。

求助：
1、track问题找数据修复公司
2、能不能暂时把inner库先打开用着
将生产库inner，拷贝到1:1虚拟机上/var/lib/mysql,直接访问时访问不了的

有没有工具能直接读取ibd?

最后发现没有

9.2.4 办法

表空间迁移:
create table t1;
alter table inner.t1 discard tablespace;
alter table t1 row_format=compact;
复制源ibd文件，改权限: chown mysql.mysql t1.ibd
alter table inner.t1 import tablespace;
虚拟机测试可行。

9.2.5 处理问题思路:
inner库中一共有107张表。
（1）创建107张和原来一模一样的表。
开发电脑上 mysqldump备份inner库
mysqldump -uroot -ppassw0rd -B inner --no-data >test.sql
拿到测试库，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='test' 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inner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='test' into outfile '/tmp/import.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

===========================================================================

  1. InnoDB 核心特性*

10.1 事务
10.1.1 事务的ACID特性
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。

10.1.2 事务的生命周期（标准的事务控制语句）

(1) 如何开启事务
begin ;

(2) 标准的事务语句
DML :
insert
update
delete
mysql> use world;
mysql> update city set countrycode='CHN' where id=1;
mysql> update city set countrycode='CHN' where id=2;
mysql> update city set countrycode='CHN' where id=3;

(3)事务的结束
提交:
commit;
回滚:
rollback;

10.1.3 自动提交机制(autocommit)
mysql> select @@autocommit;
+--------------+
| @@autocommit |
+--------------+
| 1 |
+--------------+

在线修改参数:
(1) 会话级别:
mysql> set autocommit=0;
及时生效,只影响当前登录会话
(2)全局级别:
mysql> set global autocommit=0;
断开窗口重连后生效,影响到所有新开的会话
(3)永久修改(重启生效) *
vim /etc/my.cnf
autocommit=0

10.1.4 隐式提交的情况
触发隐式提交的语句：
begin
a
b
create database
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

10.2 事务的ACID如何保证?

10.2.1 一些概念名词
redo log: 重做日志
ib_logfile0~1 默认50M , 轮询使用

redo log buffer :
redo内存区域

ibd :
存储 数据行和索引

data buffer pool :
缓冲区池,数据和索引的缓冲

LSN : 日志序列号
ibd ,redolog ,data 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 (持久化):
write ahead log 日志优先写的方式实现持久化
日志是优先于数据写入磁盘的.

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.

10.2.2 事务日志-- redo 重做日志
作用?
主要功能 保证 "D" , A C 也有一定得作用
(1)记录了内存数据页的变化.
(2)提供快速的持久化功能(WAL)
(3)CSR过程中实现前滚的操作(磁盘数据页和redo日志LSN一致)

redo日志位置
redo的日志文件：iblogfile0 iblogfile1

redo buffer
redo的buffer:数据页的变化信息+数据页当时的LSN号

redo的刷写策略
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
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

  1. 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正常启动
    以上的工作过程,我们把它称之为基于REDO的"前滚操作"

10.2.3 undo
回滚日志.
作用: 在 ACID特性中,主要保证A的特性,同时对CI也有一定功效

(1)记录了数据修改之前的状态
(2)rollback 将内存的数据修改恢复到修改之前
(3)在CSR中实现未提交数据的回滚操作
(4)实现一致性快照,配合隔离级别保证MVCC,读和写的操作不会互相阻塞

10.2.4 锁（为了防止出现脏读、幻读、不可重复读）
读锁（共享锁）： 我读的时候，其他人不能改
写锁（排他锁）： 我写的时候，其他不能改，也不能读
写锁又分为：
row-level lock 行锁: 锁行
gap lock 间隙锁: 锁区域，锁范围
next-key lock 临键锁（行锁+间隙锁）

10.2.5 隔离级别 *
RU : 读未提交,可脏读、幻读，一般不许出现
RC : 读已提交,可能出现幻读,可以防止脏读.(高并发网站为了快速读写，会使用RC级别)
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(临键锁)
SR : 可串行化,可以防止死锁,但是并发事务性能较差

transaction_isolation=read-uncommitted #隔离级别最低，并发性能高
transaction_isolation=read-committed #锁定正在读取的行
transaction_isolation=REPEATABLE-READ #锁定所读取的所有行
MVCC ---> undo 快照

RU 会出现脏读 ,
RC 会出现不可重复读 ,也会出现幻读.
RR 通过MVCC基础解决了不可重复读,但是有可能会出现幻读现象
在RR模式下,GAP和Next-lock进行避免幻读现象,必须索引支持

查看隔离级别：select @@tx_isolation;

脏读、幻读、不可重复读的区别：

  1. 脏读 ： 脏读就是指当一个事务正在访问数据，并且对数据进行了修改，

         而这种修改还没有提交到数据库中，这时，另外一个事务也访问 
     这个数据，然后使用了这个数据。

  2. 不可重复读 ：是指在一个事务内，多次读同一数据。在这个事务还没有结束时，

         另外一个事务也访问该同一数据。那么，在第一个事务中的两次读数
     据之间，由于第二个事务的修改，那么第一个事务两次读到的的数据可
     能是不一样的。这样就发生了在一个事务内两次读到的数据是不一样的，
     因此称为是不可重复读。

  3. 幻读 : 是指当事务不是独立执行时发生的一种现象，例如第一个事务对一个表中的数据

         进行了修改，这种修改涉及到表中的全部数据行。 同时，第二个事务也修改这个
     表中的数据，这种修改是向表中插入一行新数据。那么，以后就会发生操作第一个
     事务的用户发现表中还有没有修改的数据行，就好象发生了幻觉一样。

不可重复读的重点是修改 :
同一事务，两次读取到的数据不一样。

幻读的重点在于新增或者删除:
同样的条件 , 第 1 次和第 2 次读出来的记录数不一样

脏读：
强调的是第二个事务读到的不够新。

====================================
实验：验证隔离级别
前提：创建库和表
mysql -uroot -p123.com
create database world;
use world;
create table t1 (id int primary key not null,name varchar(20));
insert into t1 values (1,'zhangsan'),(2,'lisi'),(3,'wangwu'),(4,'maliu'),(5,'zhuqi'),(6,'shenba'),(7,'gengjiu');

1.修改隔离级别为RU，验证脏读
vim /etc/my.cnf
添加：
transaction_isolation=read-uncommitted
autocommit=0
保存退出
systemctl restart mysqld

同时开启两个mysql连接窗口：
use world
select * from t1;

第一个窗口：
update t1 set name='hehe' where id=1;

第二个窗口：
select * from t1;
如果能看到commit之前的数据就是脏读。

2.修改隔离级别为RC，验证幻读
vim /etc/my.cnf
修改：
transaction_isolation=read-committed
保存退出
systemctl restart mysqld

同时开启两个mysql连接窗口：
use world
select * from t1;

第一个窗口：
update t1 set name='haha' where id>3;
commit;
select * from t1;

第二个窗口：
insert into t1 values (8,'zhangsan'),(9,'lisi'),(10,'wangwu');
commit;
select * from t1;

注：第二个窗口先提交，发现最终查看结果不一样，幻读

3.修改默认隔离级别为RR
vim /etc/my.cnf
修改：
transaction_isolation=REPEATABLE-READ
保存退出

systemctl restart mysqld

再按照第二个RC的步骤，实验一遍，会出现锁的状态避免幻读

文章标签：
云数据库 RDS MySQL 版
日志服务
开发工具
SQL
关系型数据库
索引
监控
Linux
数据安全/隐私保护
MySQL
数据库
存储
关键词：
云数据库 RDS MySQL 版索引
相关实践学习
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