MySql

头顶秃成一缕光

已于 2025-03-29 14:50:42 修改

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文章标签： mysql 数据库

于 2024-12-22 18:37:11 首次发布

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一、什么是mysql

mysql数据库是一款存放和管理数据的软件，他介于应用和数据之间，通过一些设计，将大量数据变成一张张excel的表格，为应用提供创建、读取、更新、删除等核心操作。

二、数据页是什么？

mysql将数据组织成excel表的样子，excel表的数据在磁盘中是.xls后缀的文件，mysql的数据表也是类似的，在磁盘中是个.ibd后缀的文件，数据表越大，磁盘上的.ibd文件也就越大，直接读写一个大文件中的全部数据会很慢，所以mysql将一个个数据拆成一个个数据页。每页大小16KB,

三、索引是什么？

数据页这么多，我们怎么知道该读取哪个数据页？好办！可以为每个数据页加入页号，再为每行数据加入序号，这个序号就是所谓的主键，按主键大小排序，将每页数据最小的主键序号和所在页的页号提取出来，放入到一个新生成的数据页中并且给数据页加入层级的概念，这样我们就可以通过上层数据页快速缩小查找范围。加速查找数据页的过程。

这样页和页之间看起来就像是一颗倒过来的树

这个能提升查找效率的树就是我们常说的B+树

刚才提到的这个索引是按照主键来查找，所以叫做主键索引，而除了根据主键，我们还可以根据字段来查询，也就是辅助索引。

四、Buffer Pool是什么？

尽管有了数据页和索引这样能够提升效率的东西，但是数据在磁盘上，要查找磁盘，还是比较慢的。解决办法：没有什么是加一层中间层不能解决的问题。

这次要加的是进程类缓存Buffer Pool，里头装的正是数据页和页号表。应用在读取数据的时候，会先去看Buffer Pool里头有没有需要的数据，如果有直接拿就好了，如果没有，那就再去访问磁盘，并且将这个数据放到Buffer Pool中，以便下次使用。

问题又来了：我们知道，文件读取，默认会先将磁盘中的数据加载到操作系统中的文件缓存当中去，那同样是缓存，为什么还要用Buffer Pool这个东西呢？

答：这是因为进程自己维护的Buffer Pool可以定制更多缓存策略，还能实现加锁的功能。

正是因为有了Buffer Pool，就不需要操作系统的文件缓存了。所以Buffer Pool直接IO模式绕过操作系统的缓存机制，直接从磁盘里读写数据。

五、自适应哈希索引

就算有了Buffer Pool，查询某条数据还是得用B+树索引。时间复杂度为O(lgN)，可以有更高效的办法吗，有！查询时间复杂度为O(1)的哈希表进行优化，记录每个数据页的查询频率，对于热点数据页，我们以查询的值为key ,数据页地址为Value,构建Hash表

当查询名字为小白的数据的语句经常被使用时，以小白的name为Key ，Value就是小白信息所在的数据页的地址。这个Hash表就是所谓的自适应哈希索引。

六、Change Buffer是什么？

有了上述的Buffer Pool和自适应哈希索引，大大的提高了读性能，有办法提高写性能吗？

有！大部分数据表除了主键索引外，我们还会加一些辅助索引。比如对用户名加一个辅助索引，

那对于这些数据表的写操作，更新完主键索引的数据页后，还需要更新辅助索引页，这样读取辅助索引页的磁盘IO必然少不了，为了解决这个问题，我们可以先将要写入的数据收集到一块内存里，等那天磁盘里的索引页正好被读入Buffer Pool中时再将写入数据应用到索引页中，通过这个方式减少大量的磁盘IO提升性能，这个将写操作收集起来的地方就叫Change Buffer 它其实是Buffer Pool的一部分。

七、Undo Log是什么？

在数据库中有一个叫事务的概念，也就是让多行数据要么同时更新成功，要么同时更新失败，也就是所谓的原子性。为了实现这一点，我们写数据的时候，要知道原来的数据长什么样，方便与更新后的数据行进行回滚。因此就有了Undo Log。

更新Buffer Pool中的数据时，会用旧数据生成Undo Log记录，存储在Buffer Pool中的特殊Undo Log内存页中，并且他还会随着Buffer Pool中的刷盘机制，不断地写入到磁盘的Undo Log文件中。

八、Redo Log是什么？

刚才提到的Buffer Pool，Undo Log其实都是内存，如果内存中的数据只写了一半到磁盘中，数据库进程就崩了，那一个事务里的多行数据就无法做到同时更新成功，怎么办呢？我们将事务中更新数据行的操作都写入到Redo Log Buffer 内存中，然后在提交事务时进行Redo Log刷盘，将数据固定化到redo log文件中，数据库崩溃重启后就能通过Redo Log File找到历史操作记录重做数据，保证了事务里的多行数据变更，要么都成功，要么都失败。