Mysql面试必备知识点

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1、MySQL 相关存储引擎

因为目前大多互联网公司,用的最多的存储引擎就是 myisam 和 innodb。大多问 MySQL 有哪些存储引擎啊?都有什么区别?请详细说明一下,基本都是想面试者回答关于 myisam 和 innodb 引擎。

1.1)、面试题分析

mysql 支持的存储引擎有很多种,innodb、myisam、memory 等,但是面试官可能想问就 2 种,其实经常用的就一种,innodb,myisam 以前可能还有一些场景会用,现在用的已经非常少了,尤其在 oltp 业务中,一旦涉及事务、高并发等场景。

1.1.1)、myisam

myisam:不支持事务,不支持外键约束,索引文件和数据文件分开,这样在内存里可以缓存更多的索引,对查询的性能会更好,适用于那种少量的插入,大量查询的场景。

最经典的就是报表系统,比如大数据的报表系统,常见的就是走 hadoop 生态来搞,hdfs 来存储数据,然后基于 hive 来进行数仓建模,每次 hive 跑出来的数据都用 sqoop 从 hive 中导出到 mysql 中去。然后基于 mysql 的在线查询,就接上 php 写个简单的 web 系统,每个报表开发一套代码,写 sql 查数据,组织数据,按照前端要求的格式返回数据,展现出来一个报表。

这种报表系统,是最适合 mysql 的 myisam 存储引擎的,不需要事务,就是一次性批量导入,接下来一天之内就是纯查询了。

1.1.2)、innodb

现在一般用 mysql 都是 innodb,很少用其他的存储引擎,而且国内用其他存储引擎的场景和公司也不多,所以用 innodb 就可以了,而且这个也是 mysql 5.5 之后的默认官方存储引擎。

主要特点就是支持事务,走聚簇索引,强制有主键,支持外键约束,并且高并发、大数据量、高可用等有相关成熟的数据库架构,分库分表、读写分离、主备切换,全部都可以基于 innodb 存储引擎的,稍微要求高点的面试官,可能会问你 innodb 存储引擎怎么玩支撑大数据量和高并发,如何用读写分离支撑高可用和高可用读,如何分摊 db 压力,支撑更高 OPS,基本就是涉及更深入的 innodb 原理的东西,可以建议看下一本书:innodb 技术内幕。

1.2)、总结

基本关于 mysql 存储引擎,可能开始面试官只是想问 myisam 和 innodb 简单的事务、数据存储原理等区别,再深入问可能就想知道 innodb 在高并发、大数据量、高可用架构下的优势。

关于本题,只是大致的抛砖引玉,要是去讲解高并发、大数据量等,那涉及的知识太多了哈。

1.2.2、MySQL 索引实现原理

MySQ 索引的原理和数据结构能介绍一下吗、MySQL 聚簇索引和非聚簇索引的区别是什么、他们分别是如何存储的?使用 MySQL 索引都有哪些原则、MySQL 复合索引如何使用。

基本会涉及这些知识点,稍微好点公司的面试官哈。

2.1)、索引存储结构

其实大多面试官问你 mysql 的索引底层是什么数据结构实现的,可能还会现场让你优化 sql,为什么如此优化呢;还可能问你数据库常见的使用规则呢。

mysql 的索引就是用一个数据结构组织某一列的数据,然后如果你要根据那一列的数据查询的时候,就可以不用全表扫描,只要根据那个特定的数据结构去找到那一列的值,然后找到对应的行的物理地址即可。

mysql 的索引实现是基于 B+ 树,这样查找数据的高度就算数据量很大,也很低,关于 B+ 树原理和实现,可以参考任何一本数据结构的书籍了解下哈。

myisam 存储引擎的索引中,每个叶子节点的 data 存放的是数据行的物理地址,比如 0x07
之类的东西,一行一行的,每行对应一个物理地址。

innodb 存储引擎的索引实现,跟 myisam 最大的区别在于,innodb 的数据文件本身就是个索引文件,就是 key就是主键,然后叶子节点的 data 就是那个数据行。

innodb 存储引擎,必须有主键,可以默认内置的就会根据主键(6 字节的 rowid)建立一个索引,叫做聚簇索引,innodb的数据文件本身同时也是个索引文件,这个索引就是默认根据主键建立的叫做聚簇索引。

innodb 这种原生的数据文件就是索引文件的组织结构,就叫默认的主键索引为聚簇索引。就是因为这个原因,innodb表是要求必须有主键的,但是 myisam 表不要求必须有主键。另外一个是,innodb
存储引擎下,如果对某个非主键的字段创建个索引,那么最后那个叶子节点的值就是主键的值,因为可以用主键的值到聚簇索引里根据主键值再次查找到数据。

一般 innodb 表里,建议统一用 auto_increment 自增值作为主键值,因为这样可以保持聚簇索引直接加记录就可以,如果用那种不是单调递增的主键值,可能会导致 b+ 树分裂后重新组织,会浪费时间。这也就是为啥 innodb 下不要用 UUID 生成的超长字符串作为主键?因为这么玩儿会导致所有的索引的 data 都是那个主键值,最终导致索引会变得过大,浪费很多磁盘空间。

2.2)、索引使用规则

尽量根据 where 条件、选择列,综合考虑建立最合适的索引。

2.2.1)、全列匹配

尽量 where 条件里,根据最左匹配原则,建立联合索引。

比如 select name,place_id from car_parking_place where car_id=xxxx and ctime='2018-01-10 00:00:00'; 就可以建立 create index (car_id,ctime)。

2.2.2)、最左前缀匹配

如果你的 sql 里,正好就用到了联合索引最左边的一个或者几个列表,那么也可以用上这个索引,在索引里查找的时候就用最左边的几个列。

2.2.3)、前缀匹配

如果你不是等值的,比如 =,>=,<= 的操作,是 like 操作,那么必须要是 like ‘XX%’ 这种才可以用上索引。

2.2.4)、范围列匹配

如果你是范围查询,比如 >=,<=,between操作,你只能是符合最左前缀的规则才可以范围,范围之后的列就不用索引。

2.2.5)、禁用函数

目前 mysql 还不支持函数索引,如果你对某个列用了函数,比如 substring 之类的东西,那么那一列不用索引。

2.3)、索引的缺点

索引是有缺点的,比如常见的就是会增加磁盘消耗,因为要占用磁盘文件,同时高并发的时候频繁插入和修改索引,会导致性能损耗的。尽量创建少的索引,比如说一个表一两个索引,两三个索引,十几个索引,高并发场景下还可以。

尽量对表中唯一性相对较高、经常查询的字段建立索引,那种比如 sex(性别),世上就男女可能2种值,建立索引,几乎跟全表扫描没什么区别。

3、MySQL 数据库锁

面试官一般聊锁,就是问 myisam 和 innodb 存储引擎下的表锁、行锁,还有可能想知道死锁咋办,如何检测业务中锁。

3.1)、mysql 锁

一般 myisam 会加表锁,就是 myisam 引擎下,执行查询的时候,会默认加个表共享锁,也就是表读锁,这个时候别人只能来查,不能写数据的;然后 myisam 写的时候,也会加个表独占锁,也就是表写锁,别人不能读也不能写。

这个 myisam 因为很少用了,面试的时候大致说下就可以啦。其实很多人也发现了,myisam 其实在实际生产中,也就新闻资讯、报表系统等,也就是纯粹读写比,读超级多的系统在用了,压根不涉及事务。可以简单理解为 olap 业务。

innodb 的行锁有共享锁(S)和排他锁(X),两种,其实说白了呢,共享锁就是,多个事务都可以加共享锁读同一行数据,但是别的事务不能写这行数据;排他锁,就是就一个事务可以写这行数据,别的事务只能读,不能写。

innodb 的表锁,分成意向共享锁,就是说加共享行锁的时候,必须先加这个共享表锁;还有一个意向排他锁,就是说,给某行加排他锁的时候,必须先给表加排他锁。这个表锁,是 innodb 引擎自动加的,不用你自己去加。

insert、update、delete,innodb 会自动给那一行加行级排他锁。

select,innodb 啥锁都不加,因为 innodb 默认实现了可重复读,也就是 mvcc 机制,所以多个事务随便读一个数据,一般不会有冲突,大家就读自己那个快照就可以了,不涉及到什么锁的问题。但是 innodb 从来不会自己主动加个共享锁的,除非你用下面的语句自己手动加个锁:

手动加共享锁:select * fro m table where id=xxx lock in share mode,那你就给那一行加了个共享锁,其他事务就不能来修改这行数据了.

手动加排他锁:select * from table where id=xxx for update,那你就给那一行加了个排他锁,意思就是你准备修改,别的事务就别修改了,别的事务的修改会卡住。这个要慎用,一般线上系统禁止使用。

3.2)、死锁场景

一个 client 下:

session a:select * from car where id=1 for update
session b:select * from car where id=2 for update

另外一个 client 下:

session a:select * from car where id=2 for update
session b:select * from car where id=1 for update

如此上述场景就会导致死锁,可以根据 innodb_lock_waits、innodb_locks 等查询具体是那些 sql 导致,具体分析下。

4、MySQL 的 SQL 调优

MySQL 里最直接的优化就是保证减少 io 请求,尽量 90% 多业务走单表扫描,需要计算或者关联的业务,尽量放在程序层完成。然而此时就会有疑问,都单表了,还有什么好优化的呢?

如果一个线上业务 SQL 比较慢,十有八九就是因为那个 SQL 没有用索引,所以这个时候,第一步就是去看 MySQL 的执行计划,看看那个 SQL 有没有用到索引,如果没有,那么就改写一下 SQL 让他用上索引,或者是额外加个索引。

关于 mysql 执行计划,可以用 explain 或 explain extended 分析下执行计划,重点关注下 key(用到那个索引)、rows(扫描行数)、extra:using filesort(需要额外进行排序),using temporary(mysql 构建了临时表,比如排序的时候),using where(就是对索引扫出来的数据再次根据 where 来过滤出了结果)重点的信息,基本也就能定位 sql 性能的问题了。

5、MySQL 分表分库全局 ID

mysql 分库分表确实能解决不少问题,也能让数据库支撑更大的并发、大数据量业务,可是分库分表后必然面对的一个问题就是 id 咋生成?id 生成后如何保持全局唯一性。

5.1)、数据库自增id

系统里每次得到一个 id,都是往一个库的一个表里插入一条没什么业务含义的数据,然后获取一个数据库自增的一个 id。拿到这个 id 之后再往对应的分库分表里去写入。这样确实可以解决,但是在高并发业务场景下,就会发生瓶颈,瞬间那一刻会出现脏数据。所以这个办法只能适合非高并发下的分表分库,如何生成全局id。

5.2)、uuid

本地生成,不要基于数据库来了;不好之处就是,uuid 太长了,作为主键性能太差了,不适合用于主键。

如果你是要随机生成个什么文件名了,编号之类的,你可以用 uuid,但是作为主键是不能用 uuid 的。

5.3)、获取当前系统时间

这个就是获取当前时间即可,但是问题是,并发很高的时候,比如一秒并发几千,会有重复的情况,这个是肯定不合适的。

一般如果用这个方案,是将当前时间跟很多其他的业务字段拼接起来,作为一个 id,如果业务上你觉得可以接受,那么也是可以的。你可以将别的业务字段值跟当前时间拼接起来,组成一个全局唯一的标识,订单号,时间戳 + 用户 id + 业务唯一标识。

5.4)、snowflake 算法*

在系统小时,唯一标识的产生,可以利用公用模块来处理,比如数据库表的唯一键、或者缓存的唯一 id 等等方式。但在分布式高并发的系统中,如果还是这样使用公共模块,就会产生很大的风险和瓶颈。

snowflake 是 Twitter 开源的分布式 ID 生成算法,结果是一个 long 型的 ID。其核心思想是:使用 41 bit 作为毫秒数,10 bit 作为机器的 ID(5 个 bit 是数据中心,5 个 bit 的机器 ID),12bit 作为毫秒内的流水号(意味着每个节点在每毫秒可以产生 4096 个 ID),最后还有一个符号位,永远是 0。

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