高性能MySQL(第4版) 第一章 MySQL架构 读书笔记

这本书去年11月出的,今年中文版也出了,并且直接上了微信读书,之后有空就读一读,分享下读书笔记~

原文内容比较充实,建议有时间可以读一下原文.

第一章主要是个概览.

MySQL的逻辑架构

默认情况下,每个客户端连接都会在服务器进程中拥有一个线程,该连接的查询只会在这个单独的线程中执行,该线程驻留在一个内核或者CPU上.

线程池

优化器会向存储引擎询问它的一些功能、某个具体操作的成本,以及表数据的统计信息.

query cache 5.7.20弃用 8.0移除

考虑应用自己在redis中缓存

并发控制

只要有多个查询需要同时修改数据,就会产生并发控制问题

读写锁

处理并发读/写访问的系统通常实现一个由两种锁类型组成的锁系统

这两种锁通常被称为共享锁(shared lock)和排他锁(exclusive lock),也叫读锁(read lock)和写锁(write lock)

锁的粒度

通过降低锁的粒度提高共享资源并发性

只锁定包含需要修改的部分数据

表锁

table lock

最基本 开销最小的锁策略(锁本身的开销 不是指查询/修改性能)

行级锁

row lock

最大程度支持并发处理 最大的锁开销

行级锁是在存储引擎中实现

事务

事务就是一组SQL语句,作为一个工作单元以原子方式进行处理

要么全部执行成功 要么全部执行失败

ACID

隔离级别

这里谈的是ANSI SQL中的定义

• READ UNCOMMITTED: 未提交读
  
  在事务中可以查看其他事务中还没有提交的修改
  
  脏读(dirty read): 读取未提交的数据

• READ COMMITTED: 已提交读
  
  大多数数据库系统的默认级别
  
  但MySQL不是
  
  一个事务可以看到其他事务在它开始之后提交的修改,但在该事务提交之前,其所做的任何修改对其他事务都是不可见的.
  
  允许不可重复读(nonrepeatable read) 同一个事务中两次执行相同语句 可能看到不同结果

• REPEATABLE READ: 可重复读
  
  解决了不可重复读
  
  无法解决幻读(phantom read) 读取范围数据时 如果另一个事务在该范围插入了新的 再次读取会产生换行(phantom row)
  
  InnoDB和XtraDB通过MVCC解决
  
  这也是MySQL默认的隔离级别

• SERIALIZABLE: 可串行化
  
  该级别通过强制事务按序执行,使不同事务之间不可能产生冲突,从而解决了前面说的幻读问题.
  
  会在读取的每一行数据上都加锁,所以可能导致大量的超时和锁争用的问题.
  
  使用场景较少 除非需要严格确保数据安全 并且接收并发性能下降

死锁

两个或多个事务相互持有和请求相同资源上的锁,产生了循环依赖.

当多个事务试图以不同的顺序锁定资源时会导致死锁.

数据库系统实现了各种是说检测和锁超时机制

InnoDB目前处理死锁的方式是将持有最少行级排他锁的事务回滚

锁的行为和顺序和存储引擎相关

console1:
start transaction ;
update user set user_name='cc11' where user_id=1;
update user set user_name='cc22' where user_id=2;
commit ;

console2:
start transaction ;
update user set user_name='cc222' where user_id=2;
update user set user_name='cc111' where user_id=1;
commit ;

单步执行

[40001][1213] Deadlock found when trying to get lock; try restarting transaction

事务日志

事务日志有助于提高事务的效率.存储引擎只需要更改内存中的数据副本,而不用每次修改磁盘中的表,这会非常快.

事务日志只追加 顺序I/O

WAL write-ahead logging 预写日志 修改数据最终要两次磁盘写入

MySQL中的事务

描述的是InnoDB引擎中的事务

理解AUTOCOMMIT

默认开启 单个语句也是包裹在事务中 自动提交

可以通过set autocommit=0/1进行开关

用begin或者start transaction来开启事务

用commit提交 rollback回滚

有一些命令,当在活动的事务中发出时,会导致MySQL在事务的所有语句执行完毕前提交当前事务

比如一些DDL命令 alter table等

可以通过SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL改变隔离级别 下一个事务开始时生效

在事务中混合使用存储引擎

MySQL的事务由下层存储引擎实现

在同一个事务中,混合使用多种存储引擎是不可靠的.

隐式锁定和显式锁定

InnoDB使用两阶段锁定协议(two-phase locking protocol).

事务执行期间,随时都可以获取锁,但锁只有在提交或回滚后才会释放,并且所有的锁会同时释放.

前面描述的锁定机制都是隐式的.InnoDB会根据隔离级别自动处理锁.

显式的(不属于SQL规范)

SELECT … FOR SHARE
SELECT … FOR UPDATE

MySQL还支持LOCK TABLES和UNLOCK TABLES

这两个命令在服务器级别实现

因为InnoDB支持行级锁 没必要使用

建议: 除了在禁用AUTOCOMMIT的事务中可以使用之外,其他任何时候都不要显式地执行LOCK TABLES,不管使用的是什么存储引擎.

多版本并发控制

MySQL的大多数事务型存储引擎使用的都不是简单的行级锁机制.它们会将行级锁和可以提高并发性能的多版本并发控制(MVCC)技术结合使用.

不同数据库的实现细节不一样

可以认为MVCC是行级锁的一种变种 它在很多情况下避免加锁 因此开销更低

通过数据快照实现

• InnoDB为每个事务启动时分配一个事务ID
• 该事务修改记录时 向Undo log写入一条如何恢复回去的undo记录 事务回滚指针指向该记录
• 当不同会话读取聚簇主键索引记录时 InnoDB会把记录的事务ID和该会话的读取视图比较 如果更改他的事务未提交 则跟踪undo log直到一个符合可见条件的事务ID

大多数读取通过这种方式不需要获取锁(通过读取快照) 缺点是存储引擎会对每一行存储更多数据 做更多工作

MVCC仅适用于REPEATABLE READ和READ COMMITTED隔离级别.

(可以想象对于可重复读 读取的事务id固定为事务进行中第一次读的可见事务id 对于读已提交 读最新的可见事务id

另外两个因为不需要事务版本(一个是脏读 一个是串行化的) 和MVCC不是很适配(当然要看不同引擎的实现)

复制

Replication

一主多从

数据文件结构

在8.0版本中,MySQL将表的元数据重新设计为一种数据字典,包含在表的.ibd文件中

使得表结构上的信息支持事务和原子级数据定义更改

除了以来information_schema检索表定义和元数据

引入了字典对象缓存 LRU的内存缓存

使得服务器访问表的元数据减少了I/O

每个表的.ibd和.frm文件被替换为已经被序列化的字典信息(.sdi).

InnoDB引擎

为处理大量短期事务而设计 这些事务预期通常是正常提交 很少会被回滚

默认情况下,InnoDB将数据存储在一系列的数据文件中,这些文件统被称为表空间(tablespace)

InnoDB使用MVCC来实现高并发性,并实现了所有4个SQL标准隔离级别.

默认为REPEATABLE READ隔离级别,并且通过间隙锁(next-key locking)策略来防止在这个隔离级别上的幻读：

InnoDB不只锁定在查询中涉及的行,还会对索引结构中的间隙进行锁定,以防止幻行被插入

基于聚簇索引构建

但是,因为二级索引（secondary index,非主键索引）需要包含主键列,如果主键较大,则其他索引也会很大.如果表中的索引较多,主键应当尽量小.

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