超级全面的MySQL优化面试解析

系统管理员 2023-10-02 16:14 8阅读 0赞

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**1.** [SpringBoot内容聚合][SpringBoot]

**2.** [面试题内容聚合][Link 1]

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## 超级全面的MySQL优化面试解析 ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBAQXJjaGllX2phdmE_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16_pic_center]

## 本文概要 ##

## 概述 ##

### 为什么要优化 ###

*  系统的吞吐量瓶颈往往出现在数据库的访问速度上
 *  随着应用程序的运行，数据库的中的数据会越来越多，处理时间会相应变慢
 *  数据是存放在磁盘上的，读写速度无法和内存相比

### 如何优化 ###

*  设计数据库时：数据库表、字段的设计，存储引擎
 *  利用好MySQL自身提供的功能，如索引等
 *  横向扩展：MySQL集群、负载均衡、读写分离
 *  SQL语句的优化（收效甚微）

## 字段设计 ##

> 字段类型的选择，设计规范，范式，常见设计案例

### 原则：尽量使用整型表示字符串 ###

#### 存储IP ####

`INET_ATON(str)`，address to number

`INET_NTOA(number)`，number to address

#### MySQL内部的枚举类型（单选）和集合（多选）类型 ####

但是因为维护成本较高因此不常使用，使用**关联表**的方式来替代`enum`

### 原则：定长和非定长数据类型的选择 ###

> decimal不会损失精度，存储空间会随数据的增大而增大。double占用固定空间，较大数的存储会损失精度。非定长的还有varchar、text

#### 金额 ####

> 对数据的精度要求较高，小数的运算和存储存在精度问题（不能将所有小数转换成二进制）

#### 定点数decimal ####

`price decimal(8,2)`有2位小数的定点数，定点数支持很大的数（甚至是超过`int,bigint`存储范围的数）

#### 小单位大数额避免出现小数 ####

元->分

#### 字符串存储 ####

定长`char`，非定长`varchar、text`（上限65535，其中`varchar`还会消耗1-3字节记录长度，而`text`使用额外空间记录长度）

### 原则：尽可能选择小的数据类型和指定短的长度 ###

### 原则：尽可能使用 not null ###

非`null`字段的处理要比`null`字段的处理高效些！且不需要判断是否为`null`。

`null`在MySQL中，不好处理，存储需要额外空间，运算也需要特殊的运算符。如`select null = null`和`select null <> null`（`<>`为不等号）有着同样的结果，只能通过`is null`和`is not null`来判断字段是否为`null`。

如何存储？MySQL中每条记录都需要额外的存储空间，表示每个字段是否为`null`。因此通常使用特殊的数据进行占位，比如`int not null default 0`、`string not null default ‘’`

### 原则：字段注释要完整，见名知意 ###

### 原则：单表字段不宜过多 ###

二三十个就极限了

### 原则：可以预留字段 ###

> 在使用以上原则之前首先要满足业务需求

## 关联表的设计 ##

> 外键`foreign key`只能实现一对一或一对多的映射

### 一对多 ###

使用外键

### 多对多 ###

单独新建一张表将多对多拆分成两个一对多

### 一对一 ###

如商品的基本信息（`item`）和商品的详细信息（`item_intro`），通常使用相同的主键或者增加一个外键字段（`item_id`）

## 范式 Normal Format ##

> 数据表的设计规范，一套越来越严格的规范体系（如果需要满足N范式，首先要满足N-1范式）。N

### 第一范式1NF：字段原子性 ###

字段原子性，字段不可再分割。

> 关系型数据库，默认满足第一范式

注意比较容易出错的一点，在一对多的设计中使用逗号分隔多个外键，这种方法虽然存储方便，但不利于维护和索引（比如查找带标签`java`的文章）

### 第二范式：消除对主键的部分依赖 ###

> 即在表中加上一个与业务逻辑无关的字段作为主键

主键：可以唯一标识记录的字段或者字段集合。

![\[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-7g2JkdU4-1637420267139)(data:image/gif;base64,iVBORw0KGgoAAAANSUhEUgAAAAEAAAABCAYAAAAfFcSJAAAADUlEQVQImWNgYGBgAAAABQABh6FO1AAAAABJRU5ErkJggg==)\]][img-7g2JkdU4-1637420267139_data_image_gif_base64_iVBORw0KGgoAAAANSUhEUgAAAAEAAAABCAYAAAAfFcSJAAAADUlEQVQImWNgYGBgAAAABQABh6FO1AAAAABJRU5ErkJggg]

依赖：A字段可以确定B字段，则B字段依赖A字段。比如知道了下一节课是数学课，就能确定任课老师是谁。于是**周几**和**下一节课**和就能构成复合主键，能够确定去哪个教室上课，任课老师是谁等。但我们常常增加一个`id`作为主键，而消除对主键的部分依赖。

对主键的部分依赖：某个字段依赖复合主键中的一部分。

解决方案：新增一个独立字段作为主键。

### 第三范式：消除对主键的传递依赖 ###

传递依赖：B字段依赖于A，C字段又依赖于B。比如上例中，任课老师是谁取决于是什么课，是什么课又取决于主键`id`。因此需要将此表拆分为两张表日程表和课程表（独立数据独立建表）：

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBAQXJjaGllX2phdmE_size_17_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]

这样就减少了数据的冗余（即使周一至周日每天都有Java课，也只是`course_id:3546`出现了7次）

## 存储引擎选择 ##

> 早期问题：如何选择MyISAM和Innodb？
> 
> 现在不存在这个问题了，Innodb不断完善，从各个方面赶超MyISAM，也是MySQL默认使用的。

存储引擎Storage engine：MySQL中的数据、索引以及其他对象是如何存储的，是一套文件系统的实现。

### 功能差异 ###

show engines

![在这里插入图片描述][135c1e0c1150457289b84d9c89e7c33d.png]

### 存储差异 ###

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBAQXJjaGllX2phdmE_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]

> 锁扩展
> 
> 表级锁（`table-level lock`）：`lock tables ,... read/write`，`unlock tables ,...`。其中`read`是共享锁，一旦锁定任何客户端都不可读；`write`是独占/写锁，只有加锁的客户端可读可写，其他客户端既不可读也不可写。锁定的是一张表或几张表。
> 
> 行级锁（`row-level lock`）：锁定的是一行或几行记录。共享锁：`select * from where <条件> LOCK IN SHARE MODE;`，对查询的记录增加共享锁；`select * from where <条件> FOR UPDATE;`，对查询的记录增加排他锁。
> 
> 这里**值得注意**的是：`innodb`的行锁，其实是一个子范围锁，依据条件锁定部分范围，而不是就映射到具体的行上，因此还有一个学名：间隙锁。比如`select * from stu where id < 20 LOCK IN SHARE MODE`会锁定`id`在`20`左右以下的范围，你可能无法插入`id`为`18`或`22`的一条新纪录。

### 选择依据 ###

如果没有特别的需求，使用默认的`Innodb`即可。

MyISAM：以读写插入为主的应用程序，比如博客系统、新闻门户网站。

Innodb：更新（删除）操作频率也高，或者要保证数据的完整性；并发量高，支持事务和外键保证数据完整性。比如OA自动化办公系统。

## 索引 ##

> 关键字与数据的映射关系称为索引（包含关键字和对应的记录在磁盘中的地址）。关键字是从数据当中提取的用于标识、检索数据的特定内容。

### 索引检索为什么快？ ###

*  关键字相对于数据本身，数据量小
 *  关键字是有序的，二分查找可快速确定位置

图书馆为每本书都加了索引号（类别-楼层-书架）、字典为词语解释按字母顺序编写目录等都用到了索引。

### MySQL中索引类型 ###

> **普通索引**（`key`），**唯一索引**（`unique key`），**主键索引**（`primary key`），**全文索引**（`fulltext key`）

三种索引的索引方式是一样的，只不过对索引的关键字有不同的限制：

*  普通索引：对关键字没有限制
 *  唯一索引：要求记录提供的关键字不能重复
 *  主键索引：要求关键字唯一且不为null

### 索引管理语法 ###

#### 查看索引 ####

`show create table 表名`：

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBAQXJjaGllX2phdmE_size_13_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]

desc 表名

![在这里插入图片描述][2d69f6096a5a4d4cac0b1fe6b8b3a508.png]

#### 创建索引 ####

##### 创建表之后建立索引 #####

create TABLE user_index(
        id int auto_increment primary key,
        first_name varchar(16),
        last_name VARCHAR(16),
        id_card VARCHAR(18),
        information text
    );
    
    -- 更改表结构
    alter table user_index
    -- 创建一个first_name和last_name的复合索引，并命名为name
    add key name (first_name,last_name),
    -- 创建一个id_card的唯一索引，默认以字段名作为索引名
    add UNIQUE KEY (id_card),
    -- 鸡肋，全文索引不支持中文
    add FULLTEXT KEY (information);

`show create table user_index`：

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBAQXJjaGllX2phdmE_size_12_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]

##### 创建表时指定索引 #####

CREATE TABLE user_index2 (
        id INT auto_increment PRIMARY KEY,
        first_name VARCHAR (16),
        last_name VARCHAR (16),
        id_card VARCHAR (18),
        information text,
        KEY name (first_name, last_name),
        FULLTEXT KEY (information),
        UNIQUE KEY (id_card)
    );

#### 删除索引 ####

根据索引名删除普通索引、唯一索引、全文索引：`alter table 表名 drop KEY 索引名`

alter table user_index drop KEY name;
    alter table user_index drop KEY id_card;
    alter table user_index drop KEY information;

删除主键索引：`alter table 表名 drop primary key`（因为主键只有一个）。这里值得注意的是，如果主键自增长，那么不能直接执行此操作（自增长依赖于主键索引）：

![在这里插入图片描述][06e0633226904ebdbd4e1e0714b1cbf9.png]

需要取消自增长再行删除：

alter table user_index
    -- 重新定义字段
    MODIFY id int,
    drop PRIMARY KEY

但通常不会删除主键，因为设计主键一定与业务逻辑无关。

### 执行计划explain ###

CREATE TABLE innodb1 (
        id INT auto_increment PRIMARY KEY,
        first_name VARCHAR (16),
        last_name VARCHAR (16),
        id_card VARCHAR (18),
        information text,
        KEY name (first_name, last_name),
        FULLTEXT KEY (information),
        UNIQUE KEY (id_card)
    );
    insert into innodb1 (first_name,last_name,id_card,information) values ('张','三','1001','华山派');

我们可以通过`explain selelct`来分析SQL语句执行前的执行计划：

![在这里插入图片描述][11c78b9e628a4fa2b9bad1281e3c0346.png]

由上图可看出此SQL语句是按照主键索引来检索的。

执行计划是：当执行SQL语句时，首先会分析、优化，形成执行计划，在按照执行计划执行。

### 索引使用场景（重点） ###

#### where ####

![在这里插入图片描述][e9ec6b601d4d4da68e77363bd6772c90.png]

上图中，根据`id`查询记录，因为`id`字段仅建立了主键索引，因此此SQL执行可选的索引只有主键索引，如果有多个，最终会选一个较优的作为检索的依据。

-- 增加一个没有建立索引的字段
    alter table innodb1 add sex char(1);
    -- 按sex检索时可选的索引为null
    EXPLAIN SELECT * from innodb1 where sex='男';

![在这里插入图片描述][b959145f984d4287b33798b9c0b4da8e.png]

> 可以尝试在一个字段未建立索引时，根据该字段查询的效率，然后对该字段建立索引（`alter table 表名 add index(字段名)`），同样的SQL执行的效率，你会发现查询效率会有明显的提升（数据量越大越明显）。

#### order by ####

当我们使用`order by`将查询结果按照某个字段排序时，如果该字段没有建立索引，那么执行计划会将查询出的所有数据使用外部排序（将数据从硬盘分批读取到内存使用内部排序，最后合并排序结果），这个操作是很影响性能的，因为需要将查询涉及到的所有数据从磁盘中读到内存（如果单条数据过大或者数据量过多都会降低效率），更无论读到内存之后的排序了。

但是如果我们对该字段建立索引`alter table 表名 add index(字段名)`，那么由于索引本身是有序的，因此直接按照索引的顺序和映射关系逐条取出数据即可。而且如果分页的，那么只用**取出索引表某个范围内的索引对应的数据**，而不用像上述那**取出所有数据**进行排序再返回某个范围内的数据。（从磁盘取数据是最影响性能的）

#### join ####

> 对`join`语句匹配关系（`on`）涉及的字段建立索引能够提高效率

#### 索引覆盖 ####

如果要查询的字段都建立过索引，那么引擎会直接在索引表中查询而不会访问原始数据（否则只要有一个字段没有建立索引就会做全表扫描），这叫索引覆盖。因此我们需要尽可能的在`select`后只写必要的查询字段，以增加索引覆盖的几率。

这里值得注意的是不要想着为每个字段建立索引，因为优先使用索引的优势就在于其体积小。

### 语法细节（要点） ###

> 在满足索引使用的场景下（`where/order by/join on`或索引覆盖），索引也不一定被使用

#### 字段要独立出现 ####

比如下面两条SQL语句在语义上相同，但是第一条会使用主键索引而第二条不会。

select * from user where id = 20-1;
    select * from user where id+1 = 20;

#### `like`查询，不能以通配符开头 ####

比如搜索标题包含`mysql`的文章：

select * from article where title like '%mysql%';

这种SQL的执行计划用不了索引（`like`语句匹配表达式以通配符开头），因此只能做全表扫描，效率极低，在实际工程中几乎不被采用。而一般会使用第三方提供的支持中文的全文索引来做。

但是 **关键字查询** 热搜提醒功能还是可以做的，比如键入`mysql`之后提醒`mysql 教程`、`mysql 下载`、`mysql 安装步骤`等。用到的语句是：

select * from article where title like 'mysql%';

这种`like`是可以利用索引的（当然前提是`title`字段建立过索引）。

#### 复合索引只对第一个字段有效 ####

建立复合索引：

alter table person add index(first_name,last_name);

其原理就是将索引先按照从`first_name`中提取的关键字排序，如果无法确定先后再按照从`last_name`提取的关键字排序，也就是说该索引表只是按照记录的`first_name`字段值有序。

因此`select * from person where first_name = ?`是可以利用索引的，而`select * from person where last_name = ?`无法利用索引。

> 那么该复合索引的应用场景是什么？组合查询

比如对于`select * person from first_name = ? and last_name = ?`，复合索引就比对`first_name`和`last_name`单独建立索引要高效些。很好理解，复合索引首先二分查找与`first_name = ?`匹配的记录，再在这些记录中二分查找与`last_name`匹配的记录，只涉及到一张索引表。

而分别单独建立索引则是在`first_name`索引表中二分找出与`first_name = ?`匹配的记录，再在`last_name`索引表中二分找出与`last_name = ?`的记录，两者取交集。扩展：[带你彻底了解数据库索引][Link 4]

#### or，两边条件都有索引可用 ####

> 一但有一边无索引可用就会导致整个SQL语句的全表扫描

#### 状态值，不容易使用到索引 ####

如性别、支付状态等状态值字段往往只有极少的几种取值可能，这种字段即使建立索引，也往往利用不上。这是因为，一个状态值可能匹配大量的记录，这种情况MySQL会认为利用索引比全表扫描的效率低，从而弃用索引。

索引是随机访问磁盘，而全表扫描是顺序访问磁盘，这就好比有一栋20层楼的写字楼，楼底下的索引牌上写着某个公司对应不相邻的几层楼，你去公司找人，与其按照索引牌的提示去其中一层楼没找到再下来看索引牌再上楼，不如从1楼挨个往上找到顶楼。

### 如何创建索引 ###

*  建立基础索引：在`where、order by、join`字段上建立索引。
 *  优化，组合索引：基于业务逻辑
 *  如果条件经常性出现在一起，那么可以考虑将多字段索引升级为复合索引
 *  如果通过增加个别字段的索引，就可以出现索引覆盖，那么可以考虑为该字段建立索引
 *  查询时，不常用到的索引，应该删除掉

### 前缀索引 ###

语法：`index(field(10))`，使用字段值的前10个字符建立索引，默认是使用字段的全部内容建立索引。

前提：前缀的标识度高。比如密码就适合建立前缀索引，因为密码几乎各不相同。

实操的难度：在于前缀截取的长度。

我们可以利用`select count(*)/count(distinct left(password,prefixLen));`，通过从调整`prefixLen`的值（从1自增）查看不同前缀长度的一个平均匹配度，接近1时就可以了（表示一个密码的前`prefixLen`个字符几乎能确定唯一一条记录）

### 索引的存储结构 ###

#### BTree ####

btree（多路平衡查找树）是一种广泛应用于磁盘上实现索引功能的一种数据结构，也是大多数数据库索引表的实现。

以`add index(first_name,last_name)`为例：

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBAQXJjaGllX2phdmE_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 1]

BTree的一个node可以存储多个关键字，node的大小取决于计算机的文件系统，因此我们可以通过减小索引字段的长度使结点存储更多的关键字。如果node中的关键字已满，那么可以通过每个关键字之间的子节点指针来拓展索引表，但是不能破坏结构的有序性，比如按照`first_name`第一有序、`last_name`第二有序的规则，新添加的`韩香`就可以插到`韩康`之后。`白起 < 韩飞 < 韩康 < 李世民 < 赵奢 < 李寻欢 < 王语嫣 < 杨不悔`。

这与二叉搜索树的思想是一样的，只不过二叉搜索树的查找效率是`log(2,N)`（以2为底N的对数），而BTree的查找效率是`log(x,N)`（其中x为node的关键字数量，可以达到1000以上）。

从`log(1000+,N)`可以看出，少量的磁盘读取即可做到大量数据的遍历，这也是btree的设计目的。

#### B+Tree聚簇结构 ####

聚簇结构（也是在BTree上升级改造的）中，关键字和记录是存放在一起的。

在MySQL中，仅仅只有`Innodb`的主键索引为聚簇结构，其它的索引包括`Innodb`的非主键索引都是典型的BTree结构。

#### 哈希索引 ####

在索引被载入内存时，使用哈希结构来存储。

## 查询缓存 ##

> 缓存`select`语句的查询结果

### 在配置文件中开启缓存 ###

windows上是`my.ini`，linux上是`my.cnf`

在`[mysqld]`段中配置`query_cache_type`：

*  0：不开启
 *  1：开启，默认缓存所有，需要在SQL语句中增加`select sql-no-cache`提示来放弃缓存
 *  2：开启，默认都不缓存，需要在SQL语句中增加`select sql-cache`来主动缓存（常用）

更改配置后需要重启以使配置生效，重启后可通过`show variables like ‘query_cache_type’;`来查看：

show variables like 'query_cache_type';
    query_cache_type    DEMAND

### 在客户端设置缓存大小 ###

通过配置项`query_cache_size`来设置：

show variables like 'query_cache_size';
    query_cache_size    0
    
    set global query_cache_size=64*1024*1024;
    show variables like 'query_cache_size';
    query_cache_size    67108864

### 将查询结果缓存 ###

select sql_cache * from user;

### 重置缓存 ###

reset query cache;

### 缓存失效问题（大问题） ###

当数据表改动时，基于该数据表的任何缓存都会被删除。（表层面的管理，不是记录层面的管理，因此失效率较高）

### 注意事项 ###

1.  应用程序，不应该关心`query cache`的使用情况。可以尝试使用，但不能由`query cache`决定业务逻辑，因为`query cache`由DBA来管理。
2.  缓存是以SQL语句为key存储的，因此即使SQL语句功能相同，但如果多了一个空格或者大小写有差异都会导致匹配不到缓存。

## 分区 ##

一般情况下我们创建的表对应一组存储文件，使用`MyISAM`存储引擎时是一个`.MYI`和`.MYD`文件，使用`Innodb`存储引擎时是一个`.ibd`和`.frm`（表结构）文件。

当数据量较大时（一般千万条记录级别以上），MySQL的性能就会开始下降，这时我们就需要将数据分散到多组存储文件，保证其单个文件的执行效率。

最常见的分区方案是按`id`分区，如下将`id`的哈希值对10取模将数据均匀分散到10个`.ibd`存储文件中：

create table article(
        id int auto_increment PRIMARY KEY,
        title varchar(64),
        content text
    )PARTITION by HASH(id) PARTITIONS 10

查看`data`目录：  
![在这里插入图片描述][1d9217bfbf994a58b599d42f39ed10a0.png]

> 服务端的表分区对于客户端是透明的，客户端还是照常插入数据，但服务端会按照分区算法分散存储数据。

### MySQL提供的分区算法 ###

> 分区依据的字段必须是主键的一部分，分区是为了快速定位数据，因此该字段的搜索频次较高应作为强检索字段，否则依照该字段分区毫无意义

#### hash(field) ####

相同的输入得到相同的输出。输出的结果跟输入是否具有规律无关。仅适用于整型字段

#### key(field) ####

和`hash(field)`的性质一样，只不过`key`是处理字符串的，比`hash()`多了一步从字符串中计算出一个整型在做取模操作。

create table article_key(
        id int auto_increment,
        title varchar(64),
        content text,
        PRIMARY KEY (id,title)  -- 要求分区依据字段必须是主键的一部分
    )PARTITION by KEY(title) PARTITIONS 10

#### range算法 ####

是一种条件分区算法，按照数据大小范围分区（将数据使用某种条件，分散到不同的分区中）。

如下，按文章的发布时间将数据按照2018年8月、9月、10月分区存放：

create table article_range(
        id int auto_increment,
        title varchar(64),
        content text,
        created_time int,   -- 发布时间到1970-1-1的毫秒数
        PRIMARY KEY (id,created_time)   -- 要求分区依据字段必须是主键的一部分
    )charset=utf8
    PARTITION BY RANGE(created_time)(
        PARTITION p201808 VALUES less than (1535731199),    -- select UNIX_TIMESTAMP('2018-8-31 23:59:59')
        PARTITION p201809 VALUES less than (1538323199),    -- 2018-9-30 23:59:59
        PARTITION p201810 VALUES less than (1541001599) -- 2018-10-31 23:59:59
    );

![在这里插入图片描述][54828427550f45c3878a2b8f4683ec66.png]

注意：条件运算符只能使用less than，这以为着较小的范围要放在前面，比如上述`p201808,p201819,p201810`分区的定义顺序依照`created_time`数值范围从小到大，不能颠倒。

insert into article_range values(null,'MySQL优化','内容示例',1535731180);
    flush tables;    -- 使操作立即刷新到磁盘文件

![在这里插入图片描述][6d7c7450fb0b42aa87e9cdd6418f193c.png]

由于插入的文章的发布时间`1535731180`小于`1535731199`（`2018-8-31 23:59:59`），因此被存储到`p201808`分区中，这种算法的存储到哪个分区取决于数据状况。

#### list算法 ####

也是一种条件分区，按照列表值分区（`in (值列表)`）。

create table article_list(
        id int auto_increment,
        title varchar(64),
        content text,
        status TINYINT(1),  -- 文章状态：0-草稿，1-完成但未发布，2-已发布
        PRIMARY KEY (id,status) -- 要求分区依据字段必须是主键的一部分
    )charset=utf8
    PARTITION BY list(status)(
        PARTITION writing values in(0,1),   -- 未发布的放在一个分区   
        PARTITION published values in (2)   -- 已发布的放在一个分区
    );
    insert into article_list values(null,'mysql优化','内容示例',0);
    flush tables;

![在这里插入图片描述][c0c4823fcfa54a279ccca29a824099aa.png]

### 分区管理语法 ###

#### range/list ####

##### 增加分区 #####

前文中我们尝试使用`range`对文章按照月份归档，随着时间的增加，我们需要增加一个月份：

alter table article_range add partition(
        partition p201811 values less than (1543593599) -- select UNIX_TIMESTAMP('2018-11-30 23:59:59')
        -- more
    );

![在这里插入图片描述][6bd4898f0f2b406ca9ae390a3e5d7f9f.png]

##### 删除分区 #####

alter table article_range drop PARTITION p201808

注意：删除分区后，分区中原有的数据也会随之删除！

#### key/hash ####

##### 新增分区 #####

alter table article_key add partition partitions 4

![在这里插入图片描述][8f6a2de7e6e0440aa1f6cfe465aa821b.png]

##### 销毁分区 #####

alter table article_key coalesce partition 6

`key/hash`分区的管理不会删除数据，但是每一次调整（新增或销毁分区）都会将所有的数据重写分配到新的分区上。效率极低，最好在设计阶段就考虑好分区策略。

### 分区的使用 ###

当数据表中的数据量很大时，分区带来的效率提升才会显现出来。

只有检索字段为分区字段时，分区带来的效率提升才会比较明显。因此，分区字段的选择很重要，并且业务逻辑要尽可能地根据分区字段做相应调整（尽量使用分区字段作为查询条件）。

## 水平分割和垂直分割 ##

> 水平分割：通过建立结构相同的几张表分别存储数据
> 
> 垂直分割：将经常一起使用的字段放在一个单独的表中，分割后的表记录之间是一一对应关系。

### 分表原因 ###

*  为数据库减压
 *  分区算法局限
 *  数据库支持不完善（`5.1`之后`mysql`才支持分区操作）

### id重复的解决方案 ###

*  借用第三方应用如`memcache、redis`的`id`自增器
 *  单独建一张只包含`id`一个字段的表，每次自增该字段作为数据记录的\`id\`\`\`

## 集群 ##

> 横向扩展：从根本上（单机的硬件处理能力有限）提升数据库性能 。由此而生的相关技术：读写分离、负载均衡

### 安装和配置主从复制 ###

#### 环境 ####

*  `Red Hat Enterprise Linux Server release 7.0 (Maipo)`（虚拟机）
 *  `mysql5.7`

#### 安装和配置 ####

解压到对外提供的服务的目录（我自己专门创建了一个`/export/server`来存放）

tar xzvf mysql-5.7.23-linux-glibc2.12-x86_64.tar.gz -C /export/server
    cd /export/server
    mv mysql-5.7.23-linux-glibc2.12-x86_64 mysql

添加`mysql`目录的所属组和所属者：

groupadd mysql
    useradd -r -g mysql mysql
    cd /export/server
    chown -R mysql:mysql mysql/
    chmod -R 755 mysql/

创建`mysql`数据存放目录（其中`/export/data`是我创建专门用来为各种服务存放数据的目录）

mkdir /export/data/mysql

初始化`mysql`服务

cd /export/server/mysql
    ./bin/mysqld --basedir=/export/server/mysql --datadir=/export/data/mysql --user=mysql --pid-file=/export/data/mysql/mysql.pid --initialize

> 如果成功会显示`mysql`的`root`账户的初始密码，记下来以备后续登录。如果报错缺少依赖，则使用`yum instally`依次安装即可

配置`my.cnf`

vim /etc/my.cnf
    
    [mysqld]
    basedir=/export/server/mysql
    datadir=/export/data/mysql
    socket=/tmp/mysql.sock
    user=mysql
    server-id=10 # 服务id，在集群时必须唯一，建议设置为IP的第四段
    port=3306
    # Disabling symbolic-links is recommended to prevent assorted security risks
    symbolic-links=0
    # Settings user and group are ignored when systemd is used.
    # If you need to run mysqld under a different user or group,
    # customize your systemd unit file for mariadb according to the
    # instructions in http://fedoraproject.org/wiki/Systemd
    
    [mysqld_safe]
    log-error=/export/data/mysql/error.log
    pid-file=/export/data/mysql/mysql.pid
    
    #
    # include all files from the config directory
    #
    !includedir /etc/my.cnf.d

将服务添加到开机自动启动

cp /export/server/mysql/support-files/mysql.server /etc/init.d/mysqld

启动服务

service mysqld start

配置环境变量，在`/etc/profile`中添加如下内容

# mysql env
    MYSQL_HOME=/export/server/mysql
    MYSQL_PATH=$MYSQL_HOME/bin
    PATH=$PATH:$MYSQL_PATH
    export PATH

使配置即可生效

source /etc/profile

使用`root`登录

mysql -uroot -p
    # 这里填写之前初始化服务时提供的密码

登录上去之后，更改`root`账户密码（我为了方便将密码改为root），否则操作数据库会报错

set password=password('root');
    flush privileges;

设置服务可被所有远程客户端访问

use mysql;
    update user set host='%' where user='root';
    flush privileges;

> 这样就可以在宿主机使用`navicat`远程连接虚拟机linux上的mysql了

#### 配置主从节点 ####

##### 配置master #####

以`linux`（`192.168.10.10`）上的`mysql`为`master`，宿主机（`192.168.10.1`）上的`mysql`为`slave`配置主从复制。（可以参考：[数据库从主备到主主的高可用方案][Link 5]）

修改`master`的`my.cnf`如下

[mysqld]
    basedir=/export/server/mysql
    datadir=/export/data/mysql
    socket=/tmp/mysql.sock
    user=mysql
    server-id=10
    port=3306
    # Disabling symbolic-links is recommended to prevent assorted security risks
    symbolic-links=0
    # Settings user and group are ignored when systemd is used.
    # If you need to run mysqld under a different user or group,
    # customize your systemd unit file for mariadb according to the
    # instructions in http://fedoraproject.org/wiki/Systemd
    
    log-bin=mysql-bin    # 开启二进制日志
    expire-logs-days=7  # 设置日志过期时间，避免占满磁盘
    binlog-ignore-db=mysql    # 不使用主从复制的数据库
    binlog-ignore-db=information_schema
    binlog-ignore-db=performation_schema
    binlog-ignore-db=sys
    binlog-do-db=test    #使用主从复制的数据库
    
    [mysqld_safe]
    log-error=/export/data/mysql/error.log
    pid-file=/export/data/mysql/mysql.pid
    
    #
    # include all files from the config directory
    #
    !includedir /etc/my.cnf.d

重启`master`

service mysqld restart

mysql> show variables like 'log_bin';
    +---------------+-------+
    | Variable_name | Value |
    +---------------+-------+
    | log_bin       | ON    |
    +---------------+-------+

在`master`的数据库中建立备份账号：`backup`为用户名，`%`表示任何远程地址，用户`back`可以使用密码`1234`通过任何远程客户端连接`master`

grant replication slave on *.* to 'backup'@'%' identified by '1234'

查看`user`表可以看到我们刚创建的用户：

新建`test`数据库，创建一个`article`表以备后续测试

CREATE TABLE `article` (
      `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
      `title` varchar(64) DEFAULT NULL,
      `content` text,
      PRIMARY KEY (`id`)
    ) CHARSET=utf8;

重启服务并刷新数据库状态到存储文件中（`with read lock`表示在此过程中，客户端只能读数据，以便获得一个一致性的快照）

[root@zhenganwen ~]# service mysqld restart
    Shutting down MySQL.... SUCCESS! 
    Starting MySQL. SUCCESS! 
    [root@zhenganwen mysql]# mysql -uroot -proot
    mysql> flush tables with read lock;
    Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

查看`master`上当前的二进制日志和偏移量（记一下其中的`File`和`Position`）

mysql> show master status \G
    *************************** 1. row ***************************
                 File: mysql-bin.000002
             Position: 154
         Binlog_Do_DB: test
     Binlog_Ignore_DB: mysql,information_schema,performation_schema,sys
    Executed_Gtid_Set: 
    1 row in set (0.00 sec)

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBAQXJjaGllX2phdmE_size_13_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 1]

`File`表示实现复制功能的日志，即上图中的`Binary log`；`Position`则表示`Binary log`日志文件的偏移量之后的都会同步到`slave`中，那么在偏移量之前的则需要我们手动导入。

主服务器上面的任何修改都会保存在二进制日志Binary log里面，从服务器上面启动一个I/O thread（实际上就是一个主服务器的客户端进程），连接到主服务器上面请求读取二进制日志，然后把读取到的二进制日志写到本地的一个Realy log里面。从服务器上面开启一个SQL thread定时检查Realy log，如果发现有更改立即把更改的内容在本机上面执行一遍。

如果一主多从的话，这时主库既要负责写又要负责为几个从库提供二进制日志。此时可以稍做调整，将二进制日志只给某一从，这一从再开启二进制日志并将自己的二进制日志再发给其它从。或者是干脆这个从不记录只负责将二进制日志转发给其它从，这样架构起来性能可能要好得多，而且数据之间的延时应该也稍微要好一些

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBAQXJjaGllX2phdmE_size_18_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]

手动导入，从`master`中导出数据

mysqldump -uroot -proot -hlocalhost test > /export/data/test.sql

将`test.sql`中的内容在`slave`上执行一遍。

##### 配置slave #####

修改`slave`的`my.ini`文件中的`[mysqld]`部分

log-bin=mysqlserver-id=1 #192.168.10.1

保存修改后重启`slave`，`WIN+R`\->`services.msc`\->`MySQL5.7`\->重新启动

show VARIABLES like 'log_bin';

配置与`master`的同步复制：

stop slave; 
    change master to
        master_host='192.168.10.10',    -- master的IP
        master_user='backup',            -- 之前在master上创建的用户
        master_password='1234',
        master_log_file='mysql-bin.000002', -- master上 show master status \G 提供的信息
        master_log_pos=154;

启用`slave`节点并查看状态

mysql> start slave;
    mysql> show slave status \G
    *************************** 1. row ***************************
                   Slave_IO_State: Waiting for master to send event
                      Master_Host: 192.168.10.10
                      Master_User: backup
                      Master_Port: 3306
                    Connect_Retry: 60
                  Master_Log_File: mysql-bin.000002
              Read_Master_Log_Pos: 154
                   Relay_Log_File: DESKTOP-KUBSPE0-relay-bin.000002
                    Relay_Log_Pos: 320
            Relay_Master_Log_File: mysql-bin.000002
                 Slave_IO_Running: Yes
                Slave_SQL_Running: Yes
                  Replicate_Do_DB:
              Replicate_Ignore_DB:
               Replicate_Do_Table:
           Replicate_Ignore_Table:
          Replicate_Wild_Do_Table:
      Replicate_Wild_Ignore_Table:
                       Last_Errno: 0
                       Last_Error:
                     Skip_Counter: 0
              Exec_Master_Log_Pos: 154
                  Relay_Log_Space: 537
                  Until_Condition: None
                   Until_Log_File:
                    Until_Log_Pos: 0
               Master_SSL_Allowed: No
               Master_SSL_CA_File:
               Master_SSL_CA_Path:
                  Master_SSL_Cert:
                Master_SSL_Cipher:
                   Master_SSL_Key:
            Seconds_Behind_Master: 0
    Master_SSL_Verify_Server_Cert: No
                    Last_IO_Errno: 0
                    Last_IO_Error:
                   Last_SQL_Errno: 0
                   Last_SQL_Error:
      Replicate_Ignore_Server_Ids:
                 Master_Server_Id: 10
                      Master_UUID: f68774b7-0b28-11e9-a925-000c290abe05
                 Master_Info_File: C:\ProgramData\MySQL\MySQL Server 5.7\Data\master.info
                        SQL_Delay: 0
              SQL_Remaining_Delay: NULL
          Slave_SQL_Running_State: Slave has read all relay log; waiting for more updates
               Master_Retry_Count: 86400
                      Master_Bind:
          Last_IO_Error_Timestamp:
         Last_SQL_Error_Timestamp:
                   Master_SSL_Crl:
               Master_SSL_Crlpath:
               Retrieved_Gtid_Set:
                Executed_Gtid_Set:
                    Auto_Position: 0
             Replicate_Rewrite_DB:
                     Channel_Name:
               Master_TLS_Version:
    1 row in set (0.00 sec)

> 注意查看第4、14、15三行，若与我一致，表示`slave`配置成功

#### 测试 ####

关闭`master`的读取锁定

mysql> unlock tables;
    Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

向`master`中插入一条数据

mysql> use test
    mysql> insert into article (title,content) values ('mysql master and slave','record the cluster building succeed!:)');
    Query OK, 1 row affected (0.00 sec)

查看`slave`是否自动同步了数据

mysql> insert into article (title,content) values ('mysql master and slave','record the cluster building succeed!:)');
    Query OK, 1 row affected (0.00 sec)

至此，主从复制的配置成功！：)

> https://blog.csdn.net/xlgen157387/article/details/52452394

### 读写分离 ###

读写分离是依赖于主从复制，而主从复制又是为读写分离服务的。因为主从复制要求`slave`不能写只能读（如果对`slave`执行写操作，那么`show slave status`将会呈现`Slave_SQL_Running=NO`，此时你需要按照前面提到的手动同步一下`slave`）。

#### 方案一、定义两种连接 ####

就像我们在学JDBC时定义的`DataBase`一样，我们可以抽取出`ReadDataBase,WriteDataBase implements DataBase`，但是这种方式无法利用优秀的线程池技术如`DruidDataSource`帮我们管理连接，也无法利用`Spring AOP`让连接对`DAO`层透明。

#### 方案二、使用Spring AOP ####

如果能够使用`Spring AOP`解决数据源切换的问题，那么就可以和`Mybatis`、`Druid`整合到一起了。

我们在整合`Spring1`和`Mybatis`时，我们只需写DAO接口和对应的`SQL`语句，那么DAO实例是由谁创建的呢？实际上就是`Spring`帮我们创建的，它通过我们注入的数据源，帮我们完成从中获取数据库连接、使用连接执行 `SQL` 语句的过程以及最后归还连接给数据源的过程。

如果我们能在调用DAO接口时根据接口方法命名规范（增`addXXX/createXXX`、删`deleteXX/removeXXX`、改`updateXXXX`、查`selectXX/findXXX/getXX/queryXXX`）动态地选择数据源（读数据源对应连接`master`而写数据源对应连接`slave`），那么就可以做到读写分离了。（可以参考：[Spring 动态切换、添加数据源实现以及源码浅析][Spring]）

##### 项目结构 #####

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBAQXJjaGllX2phdmE_size_8_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]

##### 引入依赖 #####

其中，为了方便访问数据库引入了`mybatis`和`druid`，实现数据源动态切换主要依赖`spring-aop`和`spring-aspects`

<dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.mybatis</groupId>
            <artifactId>mybatis-spring</artifactId>
            <version>1.3.2</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.mybatis</groupId>
            <artifactId>mybatis</artifactId>
            <version>3.4.6</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework</groupId>
            <artifactId>spring-core</artifactId>
            <version>5.0.8.RELEASE</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework</groupId>
            <artifactId>spring-aop</artifactId>
            <version>5.0.8.RELEASE</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework</groupId>
            <artifactId>spring-jdbc</artifactId>
            <version>5.0.8.RELEASE</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>com.alibaba</groupId>
            <artifactId>druid</artifactId>
            <version>1.1.6</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>mysql</groupId>
            <artifactId>mysql-connector-java</artifactId>
            <version>6.0.2</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework</groupId>
            <artifactId>spring-context</artifactId>
            <version>5.0.8.RELEASE</version>
        </dependency>
    
        <dependency>
            <groupId>org.springframework</groupId>
            <artifactId>spring-aspects</artifactId>
            <version>5.0.8.RELEASE</version>
        </dependency>
    
        <dependency>
            <groupId>org.projectlombok</groupId>
            <artifactId>lombok</artifactId>
            <version>1.16.22</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework</groupId>
            <artifactId>spring-test</artifactId>
            <version>5.0.8.RELEASE</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>junit</groupId>
            <artifactId>junit</artifactId>
            <version>4.12</version>
        </dependency>
    </dependencies>

##### 数据类 #####

package top.zhenganwen.mysqloptimize.entity;
    
    import lombok.AllArgsConstructor;
    import lombok.Data;
    import lombok.NoArgsConstructor;
    
    @Data
    @AllArgsConstructor
    @NoArgsConstructor
    public class Article {
        
    
        private int id;
        private String title;
        private String content;
    }

##### spring配置文件 #####

其中`RoutingDataSourceImpl`是实现动态切换功能的核心类，稍后介绍。

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
    <beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
           xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
           xmlns:context="http://www.springframework.org/schema/context"
           xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd http://www.springframework.org/schema/context http://www.springframework.org/schema/context/spring-context.xsd">
    
        <context:property-placeholder location="db.properties"></context:property-placeholder>
    
        <context:component-scan base-package="top.zhenganwen.mysqloptimize"/>
    
        <bean id="slaveDataSource" class="com.alibaba.druid.pool.DruidDataSource">
            <property name="driverClassName" value="${db.driverClass}"/>
            <property name="url" value="${master.db.url}"></property>
            <property name="username" value="${master.db.username}"></property>
            <property name="password" value="${master.db.password}"></property>
        </bean>
    
        <bean id="masterDataSource" class="com.alibaba.druid.pool.DruidDataSource">
            <property name="driverClassName" value="${db.driverClass}"/>
            <property name="url" value="${slave.db.url}"></property>
            <property name="username" value="${slave.db.username}"></property>
            <property name="password" value="${slave.db.password}"></property>
        </bean>
    
        <bean id="dataSourceRouting" class="top.zhenganwen.mysqloptimize.dataSource.RoutingDataSourceImpl">
            <property name="defaultTargetDataSource" ref="masterDataSource"></property>
            <property name="targetDataSources">
                <map key-type="java.lang.String" value-type="javax.sql.DataSource">
                    <entry key="read" value-ref="slaveDataSource"/>
                    <entry key="write" value-ref="masterDataSource"/>
                </map>
            </property>
            <property name="methodType">
                <map key-type="java.lang.String" value-type="java.lang.String">
                    <entry key="read" value="query,find,select,get,load,"></entry>
                    <entry key="write" value="update,add,create,delete,remove,modify"/>
                </map>
            </property>
        </bean>
    
        
        <bean id="sqlSessionFactory" class="org.mybatis.spring.SqlSessionFactoryBean">
            <property name="configLocation" value="classpath:mybatis-config.xml" />
            <property name="dataSource" ref="dataSourceRouting" />
            <property name="mapperLocations" value="mapper/*.xml"/>
        </bean>
    
        <bean class="org.mybatis.spring.mapper.MapperScannerConfigurer">
            <property name="basePackage" value="top.zhenganwen.mysqloptimize.mapper" />
            <property name="sqlSessionFactoryBeanName" value="sqlSessionFactory" />
        </bean>
    </beans>

dp.properties

master.db.url=jdbc:mysql://localhost:3306/test?useUnicode=true&characterEncoding=utf8&serverTimezone=UTC
    master.db.username=root
    master.db.password=root
    
    slave.db.url=jdbc:mysql://192.168.10.10:3306/test?useUnicode=true&characterEncoding=utf8&serverTimezone=UTC
    slave.db.username=root
    slave.db.password=root
    
    db.driverClass=com.mysql.jdbc.Driver

mybatis-config.xml

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
    <!DOCTYPE configuration
            PUBLIC "-//mybatis.org//DTD Config 3.0//EN"
            "http://mybatis.org/dtd/mybatis-3-config.dtd">
    <configuration>
        <typeAliases>
            <typeAlias type="top.zhenganwen.mysqloptimize.entity.Article" alias="Article"/>
        </typeAliases>
    </configuration>

##### mapper接口和配置文件 #####

ArticleMapper.java

package top.zhenganwen.mysqloptimize.mapper;
    
    import org.springframework.stereotype.Repository;
    import top.zhenganwen.mysqloptimize.entity.Article;
    
    import java.util.List;
    
    @Repository
    public interface ArticleMapper {
        
    
        List<Article> findAll();
    
        void add(Article article);
    
        void delete(int id);
    
    }

ArticleMapper.xml

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" ?>
    <!DOCTYPE mapper PUBLIC "-//mybatis.org//DTD Mapper 3.0//EN" "http://mybatis.org/dtd/mybatis-3-mapper.dtd" >
    <mapper namespace="top.zhenganwen.mysqloptimize.mapper.ArticleMapper">
        <select id="findAll" resultType="Article">
            select * from article
        </select>
    
        <insert id="add" parameterType="Article">
            insert into article (title,content) values (#{
        title},#{
        content})
        </insert>
    
        <delete id="delete" parameterType="int">
            delete from article where id=#{
        id}
        </delete>
    </mapper>

##### 核心类 #####

###### RoutingDataSourceImpl ######

package top.zhenganwen.mysqloptimize.dataSource;
    
    import org.springframework.jdbc.datasource.lookup.AbstractRoutingDataSource;
    
    import java.util.*;
    
    /**
     * RoutingDataSourceImpl class
     * 数据源路由
     *
     * @author zhenganwen, blog:zhenganwen.top
     * @date 2018/12/29
     */
    public class RoutingDataSourceImpl extends AbstractRoutingDataSource {
        
    
        /**
         * key为read或write
         * value为DAO方法的前缀
         * 什么前缀开头的方法使用读数据员，什么开头的方法使用写数据源
         */
        public static final Map<String, List<String>> METHOD_TYPE_MAP = new HashMap<String, List<String>>();
    
        /**
         * 由我们指定数据源的id，由Spring切换数据源
         *
         * @return
         */
        @Override
        protected Object determineCurrentLookupKey() {
        
            System.out.println("数据源为："+DataSourceHandler.getDataSource());
            return DataSourceHandler.getDataSource();
        }
    
        public void setMethodType(Map<String, String> map) {
        
            for (String type : map.keySet()) {
        
                String methodPrefixList = map.get(type);
                if (methodPrefixList != null) {
        
                    METHOD_TYPE_MAP.put(type, Arrays.asList(methodPrefixList.split(",")));
                }
            }
        }
    }

它的主要功能是，本来我们只配置一个数据源，因此`Spring`动态代理DAO接口时直接使用该数据源，现在我们有了读、写两个数据源，我们需要加入一些自己的逻辑来告诉调用哪个接口使用哪个数据源（读数据的接口使用`slave`，写数据的接口使用`master`。

这个告诉`Spring`该使用哪个数据源的类就是`AbstractRoutingDataSource`，必须重写的方法`determineCurrentLookupKey`返回数据源的标识，结合`spring`配置文件（下段代码的5，6两行）

如果`determineCurrentLookupKey`返回`read`那么使用`slaveDataSource`，如果返回`write`就使用`masterDataSource`。

###### DataSourceHandler ######

package top.zhenganwen.mysqloptimize.dataSource;
    
    /**
     * DataSourceHandler class
     * <p>
     * 将数据源与线程绑定，需要时根据线程获取
     *
     * @author zhenganwen, blog:zhenganwen.top
     * @date 2018/12/29
     */
    public class DataSourceHandler {
        
    
        /**
         * 绑定的是read或write，表示使用读或写数据源
         */
        private static final ThreadLocal<String> holder = new ThreadLocal<String>();
    
        public static void setDataSource(String dataSource) {
        
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"设置了数据源类型");
            holder.set(dataSource);
        }
    
        public static String getDataSource() {
        
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"获取了数据源类型");
            return holder.get();
        }
    }

###### DataSourceAspect ######

package top.zhenganwen.mysqloptimize.dataSource;
    
    import org.aspectj.lang.JoinPoint;
    import org.aspectj.lang.annotation.Aspect;
    import org.aspectj.lang.annotation.Before;
    import org.aspectj.lang.annotation.Pointcut;
    import org.springframework.context.annotation.EnableAspectJAutoProxy;
    import org.springframework.stereotype.Component;
    
    import java.util.List;
    import java.util.Set;
    
    import static top.zhenganwen.mysqloptimize.dataSource.RoutingDataSourceImpl.METHOD_TYPE_MAP;
    
    /**
     * DataSourceAspect class
     *
     * 配置切面，根据方法前缀设置读、写数据源
     * 项目启动时会加载该bean，并按照配置的切面（哪些切入点、如何增强）确定动态代理逻辑
     * @author zhenganwen,blog:zhenganwen.top
     * @date 2018/12/29
     */
    @Component
    //声明这是一个切面，这样Spring才会做相应的配置，否则只会当做简单的bean注入
    @Aspect
    @EnableAspectJAutoProxy
    public class DataSourceAspect {
        
    
        /**
         * 配置切入点：DAO包下的所有类的所有方法
         */
        @Pointcut("execution(* top.zhenganwen.mysqloptimize.mapper.*.*(..))")
        public void aspect() {
        
    
        }
    
        /**
         * 配置前置增强，对象是aspect()方法上配置的切入点
         */
        @Before("aspect()")
        public void before(JoinPoint point) {
        
            String className = point.getTarget().getClass().getName();
            String invokedMethod = point.getSignature().getName();
            System.out.println("对 "+className+"$"+invokedMethod+" 做了前置增强，确定了要使用的数据源类型");
    
            Set<String> dataSourceType = METHOD_TYPE_MAP.keySet();
            for (String type : dataSourceType) {
        
                List<String> prefixList = METHOD_TYPE_MAP.get(type);
                for (String prefix : prefixList) {
        
                    if (invokedMethod.startsWith(prefix)) {
        
                        DataSourceHandler.setDataSource(type);
                        System.out.println("数据源为："+type);
                        return;
                    }
                }
            }
        }
    }

##### 测试读写分离 #####

> 如何测试读是从`slave`中读的呢？可以将写后复制到`slave`中的数据更改，再读该数据就知道是从`slave`中读了。注意，一但对`slave`做了写操作就要重新手动将`slave`与`master`同步一下，否则主从复制就会失效。

package top.zhenganwen.mysqloptimize.dataSource;
    
    import org.junit.Test;
    import org.junit.runner.RunWith;
    import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
    import org.springframework.test.context.ContextConfiguration;
    import org.springframework.test.context.junit4.SpringJUnit4ClassRunner;
    import top.zhenganwen.mysqloptimize.entity.Article;
    import top.zhenganwen.mysqloptimize.mapper.ArticleMapper;
    
    @RunWith(SpringJUnit4ClassRunner.class)
    @ContextConfiguration(locations = "classpath:spring-mybatis.xml")
    public class RoutingDataSourceTest {
        
    
        @Autowired
        ArticleMapper articleMapper;
    
        @Test
        public void testRead() {
        
            System.out.println(articleMapper.findAll());
        }
    
        @Test
        public void testAdd() {
        
            Article article = new Article(0, "我是新插入的文章", "测试是否能够写到master并且复制到slave中");
            articleMapper.add(article);
        }
    
        @Test
        public void testDelete() {
        
            articleMapper.delete(2);
        }
    }

### 负载均衡 ###

#### 负载均衡算法 ####

*  轮询
 *  加权轮询：按照处理能力来加权
 *  负载分配：依据当前的空闲状态（但是测试每个节点的内存使用率、CPU利用率等，再做比较选出最闲的那个，效率太低）

### 高可用 ###

在服务器架构时，为了保证服务器7x24不宕机在线状态，需要为每台单点服务器（由一台服务器提供服务的服务器，如写服务器、数据库中间件）提供冗余机。（推荐：[mysql+mycat搭建稳定高可用集群][mysql_mycat]）

对于写服务器来说，需要提供一台同样的写-冗余服务器，当写服务器健康时（写-冗余通过心跳检测），写-冗余作为一个从机的角色复制写服务器的内容与其做一个同步；当写服务器宕机时，写-冗余服务器便顶上来作为写服务器继续提供服务。对外界来说这个处理过程是透明的，即外界仅通过一个IP访问服务。

## 典型SQL ##

### 线上DDL ###

DDL(Database Definition Language)是指数据库表结构的定义（`create table`）和维护（`alter table`）的语言。在线上执行DDL，在低于`MySQL5.6`版本时会导致全表被独占锁定，此时表处于维护、不可操作状态，这会导致该期间对该表的所有访问无法响应。但是在`MySQL5.6`之后，支持`Online DDL`，大大缩短了锁定时间。

优化技巧是采用的维护表结构的DDL（比如增加一列，或者增加一个索引），是copy策略。思路：创建一个满足新结构的新表，将旧表数据逐条导入（复制）到新表中，以保证一次性锁定的内容少（锁定的是正在导入的数据），同时旧表上可以执行其他任务。导入的过程中，将对旧表的所有操作以日志的形式记录下来，导入完毕后，将更新日志在新表上再执行一遍（确保一致性）。最后，新表替换旧表（在应用程序中完成，或者是数据库的rename，视图完成）。

但随着MySQL的升级，这个问题几乎淡化了。

### 数据库导入语句 ###

在恢复数据时，可能会导入大量的数据。此时为了快速导入，需要掌握一些技巧：

1.导入时先禁用索引和约束：

alter table table-name disable keys

待数据导入完成之后，再开启索引和约束，一次性创建索引

alter table table-name enable keys

2.数据库如果使用的引擎是`Innodb`，那么它默认会给每条写指令加上事务（这也会消耗一定的时间），因此建议先手动开启事务，再执行一定量的批量导入，最后手动提交事务。  
3.如果批量导入的SQL指令格式相同只是数据不同，那么你应该先`prepare`预编译一下，这样也能节省很多重复编译的时间。

### limit offset,rows ###

尽量保证不要出现大的`offset`，比如`limit 10000,10`相当于对已查询出来的行数弃掉前`10000`行后再取`10`行，完全可以加一些条件过滤一下（完成筛选），而不应该使用`limit`跳过已查询到的数据。这是一个`offset`做无用功的问题。对应实际工程中，要避免出现大页码的情况，尽量引导用户做条件过滤。

### select \* 要少用 ###

即尽量选择自己需要的字段`select`，但这个影响不是很大，因为网络传输多了几十上百字节也没多少延时，并且现在流行的ORM框架都是用的`select *`，只是我们在设计表的时候注意将大数据量的字段分离，比如商品详情可以单独抽离出一张商品详情表，这样在查看商品简略页面时的加载速度就不会有影响了。

### order by rand()不要用 ###

它的逻辑就是随机排序（为每条数据生成一个随机数，然后根据随机数大小进行排序）。如`select * from student order by rand() limit 5`的执行效率就很低，因为它为表中的每条数据都生成随机数并进行排序，而我们只要前5条。

解决思路：在应用程序中，将随机的主键生成好，去数据库中利用主键检索。

### 单表和多表查询 ###

多表查询：`join`、子查询都是涉及到多表的查询。如果你使用`explain`分析执行计划你会发现多表查询也是一个表一个表的处理，最后合并结果。因此可以说单表查询将计算压力放在了应用程序上，而多表查询将计算压力放在了数据库上。

现在有ORM框架帮我们解决了单表查询带来的对象映射问题（查询单表时，如果发现有外键自动再去查询关联表，是一个表一个表查的）。

### count(\*) ###

在`MyISAM`存储引擎中，会自动记录表的行数，因此使用`count(*)`能够快速返回。而`Innodb`内部没有这样一个计数器，需要我们手动统计记录数量，解决思路就是单独使用一张表：

### limit 1 ###

如果可以确定仅仅检索一条，建议加上`limit 1`，其实ORM框架帮我们做到了这一点（查询单条的操作都会自动加上`limit 1`）。

## 慢查询日志 ##

> 用于记录执行时间超过某个临界值的SQL日志，用于快速定位慢查询，为我们的优化做参考。

### 开启慢查询日志 ###

配置项：`slow_query_log`

可以使用`show variables like ‘slov_query_log’`查看是否开启，如果状态值为`OFF`，可以使用`set GLOBAL slow_query_log = on`来开启，它会在`datadir`下产生一个`xxx-slow.log`的文件。

### 设置临界时间 ###

配置项：`long_query_time`

查看：`show VARIABLES like 'long_query_time'`，单位秒

设置：`set long_query_time=0.5`

实操时应该从长时间设置到短的时间，即将最慢的SQL优化掉

### 查看日志 ###

一旦SQL超过了我们设置的临界时间就会被记录到`xxx-slow.log`中

## profile信息 ##

配置项：`profiling`

### 开启profile ###

set profiling=on

开启后，所有的SQL执行的详细信息都会被自动记录下来

### 查看profile信息 ###

show profiles

mysql> show variables like 'profiling';
    +---------------+-------+
    | Variable_name | Value |
    +---------------+-------+
    | profiling     | ON    |
    +---------------+-------+
    1 row in set, 1 warning (0.00 sec)
    
    mysql> insert into article values (null,'test profile',':)');
    Query OK, 1 row affected (0.15 sec)
    
    mysql> show profiles;
    +----------+------------+-------------------------------------------------------+
    | Query_ID | Duration   | Query                                                 |
    +----------+------------+-------------------------------------------------------+
    |        1 | 0.00086150 | show variables like 'profiling'                       |
    |        2 | 0.15027550 | insert into article values (null,'test profile',':)') |
    +----------+------------+-------------------------------------------------------+

### 通过Query\_ID查看某条SQL所有详细步骤的时间 ###

show profile for query Query_ID

上面`show profiles`的结果中，每个SQL有一个`Query_ID`，可以通过它查看执行该SQL经过了哪些步骤，各消耗了多场时间

## 典型的服务器配置 ##

> 以下的配置全都取决于实际的运行环境

`max_connections`，最大客户端连接数

mysql> show variables like 'max_connections';
      +-----------------+-------+
      | Variable_name   | Value |
      +-----------------+-------+
      | max_connections | 151   |
      +-----------------+-------+

`table_open_cache`，表文件句柄缓存（表数据是存储在磁盘上的，缓存磁盘文件的句柄方便打开文件读取数据）

mysql> show variables like 'table_open_cache';
      +------------------+-------+
      | Variable_name    | Value |
      +------------------+-------+
      | table_open_cache | 2000  |
      +------------------+-------+

`key_buffer_size`，索引缓存大小（将从磁盘上读取的索引缓存到内存，可以设置大一些，有利于快速检索）

mysql> show variables like 'key_buffer_size';
      +-----------------+---------+
      | Variable_name   | Value   |
      +-----------------+---------+
      | key_buffer_size | 8388608 |
      +-----------------+---------

`innodb_buffer_pool_size`，`Innodb`存储引擎缓存池大小（对于`Innodb`来说最重要的一个配置，如果所有的表用的都是`Innodb`，那么甚至建议将该值设置到物理内存的80%，`Innodb`的很多性能提升如索引都是依靠这个）

mysql> show variables like 'innodb_buffer_pool_size';
      +-------------------------+---------+
      | Variable_name           | Value   |
      +-------------------------+---------+
      | innodb_buffer_pool_size | 8388608 |
      +-------------------------+---------+

`innodb_file_per_table`（`innodb`中，表数据存放在`.ibd`文件中，如果将该配置项设置为`ON`，那么一个表对应一个`ibd`文件，否则所有`innodb`共享表空间）

## 压测工具mysqlslap ##

安装MySQL时附带了一个压力测试工具`mysqlslap`（位于`bin`目录下）

### 自动生成sql测试 ###

C:\Users\zaw>mysqlslap --auto-generate-sql -uroot -proot
    mysqlslap: [Warning] Using a password on the command line interface can be insecure.
    Benchmark
            Average number of seconds to run all queries: 1.219 seconds
            Minimum number of seconds to run all queries: 1.219 seconds
            Maximum number of seconds to run all queries: 1.219 seconds
            Number of clients running queries: 1
            Average number of queries per client: 0

### 并发测试 ###

C:\Users\zaw>mysqlslap --auto-generate-sql --concurrency=100 -uroot -proot
    mysqlslap: [Warning] Using a password on the command line interface can be insecure.
    Benchmark
            Average number of seconds to run all queries: 3.578 seconds
            Minimum number of seconds to run all queries: 3.578 seconds
            Maximum number of seconds to run all queries: 3.578 seconds
            Number of clients running queries: 100
            Average number of queries per client: 0
    
    C:\Users\zaw>mysqlslap --auto-generate-sql --concurrency=150 -uroot -proot
    mysqlslap: [Warning] Using a password on the command line interface can be insecure.
    Benchmark
            Average number of seconds to run all queries: 5.718 seconds
            Minimum number of seconds to run all queries: 5.718 seconds
            Maximum number of seconds to run all queries: 5.718 seconds
            Number of clients running queries: 150
            Average number of queries per client: 0

### 多轮测试 ###

C:\Users\zaw>mysqlslap --auto-generate-sql --concurrency=150 --iterations=10 -uroot -proot
    mysqlslap: [Warning] Using a password on the command line interface can be insecure.
    Benchmark
            Average number of seconds to run all queries: 5.398 seconds
            Minimum number of seconds to run all queries: 4.313 seconds
            Maximum number of seconds to run all queries: 6.265 seconds
            Number of clients running queries: 150
            Average number of queries per client: 0

### 存储引擎测试 ###

C:\Users\zaw>mysqlslap --auto-generate-sql --concurrency=150 --iterations=3 --engine=innodb -uroot -proot
    mysqlslap: [Warning] Using a password on the command line interface can be insecure.
    Benchmark
            Running for engine innodb
            Average number of seconds to run all queries: 5.911 seconds
            Minimum number of seconds to run all queries: 5.485 seconds
            Maximum number of seconds to run all queries: 6.703 seconds
            Number of clients running queries: 150
            Average number of queries per client: 0
    C:\Users\zaw>mysqlslap --auto-generate-sql --concurrency=150 --iterations=3 --engine=myisam -uroot -proot
    mysqlslap: [Warning] Using a password on the command line interface can be insecure.
    Benchmark
            Running for engine myisam
            Average number of seconds to run all queries: 53.104 seconds
            Minimum number of seconds to run all queries: 46.843 seconds
            Maximum number of seconds to run all queries: 60.781 seconds
            Number of clients running queries: 150
            Average number of queries per client: 0

***推荐阅读(点击即可跳转阅读)***

**1.** [SpringBoot内容聚合][SpringBoot]

**2.** [面试题内容聚合][Link 1]

**3.** [设计模式内容聚合][Link 2]

**4.** [Mybatis内容聚合][Mybatis]

**5.** [多线程内容聚合][Link 3]

[SpringBoot]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI4Njc5NjM1NQ==&mid=2247488811&idx=2&sn=0d054027651bef114ae6bec5a8f62359&chksm=ebd62a07dca1a3111269692dd9b0a5ab8af7d2038b8ec6600a057573364e76db1332adc5fd46&scene=21#wechat_redirect
[Link 1]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI4Njc5NjM1NQ==&mid=2247488811&idx=3&sn=b04d8fdacf575c7ec959de4107f31091&chksm=ebd62a07dca1a31186f7f62de60ba7c7a88db26233562ed7183c6f609c5e7f4ffb448f30375f&scene=21#wechat_redirect
[Link 2]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI4Njc5NjM1NQ==&mid=2247488811&idx=4&sn=ec20f59a5b67a59d98d221bd20d78448&chksm=ebd62a07dca1a31188dafea0e6984b4883fa972a32ff31da2df6f52fcc73b56c6c9454751d73&scene=21#wechat_redirect
[Mybatis]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI4Njc5NjM1NQ==&mid=2247488945&idx=2&sn=2c0326af621ac51f33720e2608121cef&chksm=ebd62a9ddca1a38b8e284b413a8eea08aa452fdeda3c4740325803514d30029a2ab4af5bdfed&scene=21#wechat_redirect
[Link 3]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI4Njc5NjM1NQ==&mid=2247488811&idx=6&sn=a769526cf5c4dfc5b0f8e5a40f984cff&chksm=ebd62a07dca1a3116cc6c45ceb7a81d47293b9811c8df97b5ca363c6370ffccfd913bab3599f&scene=21#wechat_redirect
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