[系统软件工程师面试] 6. mysql

1. Mysql内核

MyISAM和InnoDB内核选型

1. InnoDB 支持事务，MyISAM 不支持事务。这是 MySQL 将默认存储引擎从 MyISAM 变成 InnoDB 的重要原因之一；

2. InnoDB 支持外键，而 MyISAM 不支持。对一个包含外键的 InnoDB 表转为 MYISAM 会失败；

3. InnoDB 是聚集索引，MyISAM 是非聚集索引。聚簇索引的文件存放在主键索引的叶子节点上，因此 InnoDB 必须要有主键，通过主键索引效率很高。但是辅助索引需要两次查询，先查询到主键，然后再通过主键查询到数据。因此，主键不应该过大，因为主键太大，其他索引也都会很大。而 MyISAM 是非聚集索引，数据文件是分离的，索引保存的是数据文件的指针。主键索引和辅助索引是独立的。

4. InnoDB 不保存表的具体行数，执行 select count(*) from table 时需要全表扫描。而MyISAM 用一个变量保存了整个表的行数，执行上述语句时只需要读出该变量即可，速度很快；

5. InnoDB 最小的锁粒度是行锁，MyISAM 最小的锁粒度是表锁。一个更新语句会锁住整张表，导致其他查询和更新都会被阻塞，因此并发访问受限。这也是 MySQL 将默认存储引擎从 MyISAM 变成 InnoDB 的重要原因之一；

如何选择：

1. 是否要支持事务，如果要请选择 InnoDB，如果不需要可以考虑 MyISAM；

2. 如果表中绝大多数都只是读查询，可以考虑 MyISAM，如果既有读写也挺频繁，请使用InnoDB。

3. 系统奔溃后，MyISAM恢复起来更困难，能否接受，不能接受就选 InnoDB；

4. MySQL5.5版本开始Innodb已经成为Mysql的默认引擎(之前是MyISAM)，说明其优势是有目共睹的。如果你不知道用什么存储引擎，那就用InnoDB，至少不会差。

2.事物

2.1 事物概念

事务是由一组SQL语句组成的逻辑处理单元，是满足 ACID 特性的一组操作，可以通过 Commit 提交一个事务，也可以使用 Rollback 进行回滚。

事务具有以下4个属性，通常简称为事务的ACID属性:

原子性（Atomicity）：事务是一个原子操作单元，其对数据的修改，要么全都执行，要么全都不执行。比如在同一个事务中的SQL语句，要么全部执行成功，要么全部执行失败。回滚可以用日志来实现，日志记录着事务所执行的修改操作，在回滚时反向执行这些修改操作即可。
一致性（Consistent）：在事务开始和完成时，数据都必须保持一致状态。这意味着所有相关的数据规则都必须应用于事务的修改，以保持数据的完整性；事务结束时，所有的内部数据结构（如B树索引或双向链表）也都必须是正确的。以转账为例子，A向B转账，假设转账之前这两个用户的钱加起来总共是2000，那么A向B转账之后，不管这两个账户怎么转，A用户的钱和B用户的钱加起来的总额还是2000，这个就是事务的一致性。
隔离性（Isolation）：数据库系统提供一定的隔离机制，保证事务在不受外部并发操作影响的“独立”环境执行。隔离性是当多个用户并发访问数据库时，比如操作同一张表时，数据库为每一个用户开启的事务，不能被其他事务的操作所干扰，多个并发事务之间要相互隔离。即要达到这么一种效果：对于任意两个并发的事务 T1 和 T2，在事务 T1 看来，T2 要么在 T1 开始之前就已经结束，要么在 T1 结束之后才开始，这样每个事务都感觉不到有其他事务在并发地执行。
持久性（Durable）：事务完成之后，它对于数据的修改是永久性的，即使出现系统故障也能够保持。　可以通过数据库备份和恢复来实现，在系统发生奔溃时，使用备份的数据库进行数据恢复。

MySQL 默认采用自动提交模式。也就是说，如果不显式使用 START TRANSACTION 语句来开始一个事务，那么每个查询都会被当做一个事务自动提交。

ACID特性间关系：

只有满足一致性，事务的执行结果才是正确的。
在无并发的情况下，事务串行执行，隔离性一定能够满足。此时要只要能满足原子性，就一定能满足一致性。
在并发的情况下，多个事务并发执行，事务不仅要满足原子性，还需要满足隔离性，才能满足一致性。
事务满足持久化是为了能应对数据库奔溃的情况。

2.2 锁机制

共享锁与排他锁

共享锁（读锁）：其他事务可以读，但不能写。
排他锁（写锁） ：其他事务不能读取，也不能写。

粒度锁

MySQL 不同的存储引擎支持不同的锁机制，所有的存储引擎都以自己的方式显现了锁机制，服务器层完全不了解存储引擎中的锁实现：

MyISAM 存储引擎采用的是表级锁（table-level locking）
InnoDB 存储引擎既支持行级锁（row-level locking），也支持表级锁，但默认情况下是采用行级锁。

默认情况下，表锁和行锁都是自动获得的，不需要额外的命令。

但是在有的情况下，用户需要明确地进行锁表或者进行事务的控制，以便确保整个事务的完整性，这样就需要使用事务控制和锁定语句来完成。

2.3 并发一致性问题

更新丢失(Lost Update)

T1 和 T2 两个事务都对一个数据进行修改，T1 先修改，T2 随后修改，T2 的修改覆盖了 T1 的修改。

如果在一个程序员完成并提交事务之前，另一个程序员不能访问同一文件，则可避免此问题。

脏读

一句话：事务B读取到了事务A已修改但尚未提交的的数据，还在这个数据基础上做了操作。此时，如果A事务回滚Rollback，B读取的数据无效，不符合一致性要求。

解决办法: 把数据库的事务隔离级别调整到 READ_COMMITTED

T1 修改一个数据，T2 随后读取这个数据。如果 T1 撤销了这次修改，那么 T2 读取的数据是脏数据。

不可重复读(Non-Repeatable Reads)

在一个事务内，多次读同一个数据。在这个事务还没有结束时，另一个事务也访问该同一数据。那么，在第一个事务的两次读数据之间。由于第二个事务的修改，那么第一个事务读到的数据可能不一样，这样就发生了在一个事务内两次读到的数据是不一样的，因此称为不可重复读，即原始读取不可重复。

一句话：一个事务范围内两个相同的查询却返回了不同数据。

同时操作，事务1分别读取事务2操作时和提交后的数据，读取的记录内容不一致。不可重复读是指在同一个事务内，两个相同的查询返回了不同的结果。

解决办法: 如果只有在修改事务完全提交之后才可以读取数据，则可以避免该问题。把数据库的事务隔离级别调整到REPEATABLE_READ

T2 读取一个数据，T1 对该数据做了修改。如果 T2 再次读取这个数据，此时读取的结果和第一次读取的结果不同。

幻读

一个事务T1按相同的查询条件重新读取以前检索过的数据，却发现其他事务T2插入了满足其查询条件的新数据，这种现象就称为“幻读”。（和可重复读类似，但是事务 T2 的数据操作仅仅是插入和删除，不是修改数据，读取的记录数量前后不一致）

一句话：事务A 读取到了事务B提交的新增数据，不符合隔离性。

解决办法: 如果在操作事务完成数据处理之前，任何其他事务都不可以添加新数据，则可避免该问题。把数据库的事务隔离级别调整到 SERIALIZABLE_READ。

T1 读取某个范围的数据，T2 在这个范围内插入新的数据，T1 再次读取这个范围的数据，此时读取的结果和和第一次读取的结果不同。

2.4 隔离级别

读未提交 (Read Uncommitted)

最低的隔离等级，允许其他事务看到没有提交的数据，会导致脏读。

读已提交 (Read Committed)

被读取的数据可以被其他事务修改，这样可能导致不可重复读。也就是说，事务读取的时候获取读锁，但是在读完之后立即释放(不需要等事务结束)，而写锁则是事务提交之后才释放，释放读锁之后，就可能被其他事务修改数据。该等级也是 SQL Server 默认的隔离等级。

可重复读(Repeatable Read)

所有被 Select 获取的数据都不能被修改，这样就可以避免一个事务前后读取数据不一致的情况。但是却没有办法控制幻读，因为这个时候其他事务不能更改所选的数据，但是可以增加数据，即前一个事务有读锁但是没有范围锁，为什么叫做可重复读等级呢？那是因为该等级解决了下面的不可重复读问题。(引申：现在主流数据库都使用 MVCC 并发控制，使用之后RR（可重复读）隔离级别下是不会出现幻读的现象。)

MYSQL默认是REPEATABLE-READ 。

串行化(Serializable)

所有事务一个接着一个的执行，这样可以避免幻读 (phantom read)，对于基于锁来实现并发控制的数据库来说，串行化要求在执行范围查询的时候，需要获取范围锁，如果不是基于锁实现并发控制的数据库，则检查到有违反串行操作的事务时，需回滚该事务。

3. 索引

http://blog.codinglabs.org/articles/theory-of-mysql-index.html

4. 同步原理