MySQL

概述

MySQL 是最流行的开源关系型数据库，广泛用于 Web 应用、OLTP 场景。InnoDB 存储引擎提供了事务、行级锁、MVCC 等高级特性。

存储引擎

索引

索引类型

• 主键索引（聚簇索引）：叶子节点存储完整行数据
• 二级索引（非聚簇索引）：叶子节点存储主键值
• 联合索引：多个列组合索引，遵循最左前缀原则
• 覆盖索引：查询字段全部在索引中，无需回表

B+ Tree 索引结构

• 非叶子节点只存 key，叶子节点存数据并形成链表
• 范围查询高效

索引优化原则

1. 选择高选择性列（区分度高）
2. 联合索引遵循最左前缀
3. 避免在索引列上使用函数
4. 避免 SELECT *，尽量使用覆盖索引
5. 注意索引列的顺序

事务

ACID 特性

• 原子性（Atomicity）：undo log 保证
• 一致性（Consistency）：其他三个特性共同保证
• 隔离性（Isolation）：MVCC + 锁保证
• 持久性（Durability）：redo log 保证

隔离级别

| 隔离级别 | 脏读 | 不可重复读 | 幻读 | |———-|——|———–|——| | READ UNCOMMITTED | 有 | 有 | 有 | | READ COMMITTED | 无 | 有 | 有 | | REPEATABLE READ（默认） | 无 | 无 | 部分防止 | | SERIALIZABLE | 无 | 无 | 无 |

MVCC（多版本并发控制）

核心组件

• 隐藏列：DB_TRX_ID（事务ID）、DB_ROLL_PTR（回滚指针）
• undo log 版本链：通过回滚指针串联历史版本
• ReadView：决定当前事务能看到哪个版本

ReadView 规则

• RC 级别：每次 SELECT 生成新 ReadView
• RR 级别：只在第一次 SELECT 生成 ReadView

锁机制

锁类型

• 共享锁（S）：读锁，多个事务可同时持有
• 排他锁（X）：写锁，独占
• 意向锁：表级锁，快速判断表中是否有行锁
• Gap Lock：间隙锁，防止幻读
• Next-Key Lock：行锁 + Gap Lock（左开右闭）

锁等待问题排查

-- 查看锁等待
SELECT * FROM information_schema.INNODB_LOCK_WAITS;
-- 查看当前锁
SELECT * FROM performance_schema.data_locks;
-- 杀死阻塞线程
KILL <thread_id>;

日志系统

redo log

• InnoDB 引擎日志，物理日志
• 保证持久性，crash-safe
• 环形写入，write pos 追 checkpoint

undo log

• 逻辑日志，记录数据修改前的值
• 保证原子性（事务回滚）
• MVCC 版本链的基础

binlog

• Server 层日志，逻辑日志
• 主从复制、数据恢复
• 三种格式：STATEMENT、ROW、MIXED

两阶段提交

redo log prepare → binlog 写入 → redo log commit

保证 redo log 和 binlog 的一致性。

SQL 优化

EXPLAIN 分析

EXPLAIN SELECT * FROM users WHERE age > 20;

关键字段：

• type：访问类型（system > const > eq_ref > ref > range > index > ALL）
• key：实际使用的索引
• rows：预估扫描行数
• Extra：额外信息（Using index = 覆盖索引）

慢查询优化

1. 开启慢查询日志
2. 用 EXPLAIN 分析执行计划
3. 优化索引
4. 避免 SELECT *
5. 分页优化（游标分页替代 OFFSET）

常见面试题

1. MySQL 为什么用 B+ 树而不是 B 树？
2. 聚簇索引和非聚簇索引的区别？
3. MVCC 原理？RC 和 RR 的区别？
4. redo log、undo log、binlog 的区别？
5. 如何优化慢查询？

参考资料

• 《高性能 MySQL》
• 《MySQL 技术内幕：InnoDB 存储引擎》