深入浅出 MySQL 数据库关键知识点与高可用方案

1. CHAR 和 VARCHAR 的区别？

CHAR 和 VARCHAR 是关系型数据库中用于存储字符数据的两种不同数据类型。它们的主要区别在于存储方式和性能特点：

固定长度 vs 可变长度：

• CHAR(n)：是一个固定长度的数据类型，它总是占用固定的 n 个字符的空间。如果存储的字符串短于 n 个字符，那么剩余的空间会用空格填充。
• VARCHAR(n)：是一个可变长度的数据类型，它只占用实际存储的字符串所需的字节数（加上一些可能的额外开销来存储字符串的实际长度）。因此，它不会像 CHAR 那样使用固定的 n 个字符空间。

存储空间：

• 使用 CHAR 可能会导致不必要的空间浪费，特别是当字段通常存储比定义的最大长度短很多的字符串时。
• VARCHAR 更节省空间，因为它只为实际需要的字符分配空间。

性能：

• 对于 CHAR 类型，在某些情况下可能会有更快的读取速度，因为它的固定长度特性使得数据库引擎可以更快速地定位到记录中的下一个字段。
• VARCHAR 的性能可能稍逊于 CHAR，特别是在大量更新的情况下，因为可变长度字段可能导致行迁移或页分裂。

适合场景：

• CHAR 适用于存储具有固定长度的数据，如邮政编码、电话区号等。
• VARCHAR 更适合存储长度变化较大的数据，比如名字、描述性文本等。

尾随空格处理：

• 在一些数据库系统中，CHAR 类型在比较时会忽略尾随空格，而 VARCHAR 则不会。不过这种行为依赖于具体的数据库管理系统实现。

选择 CHAR 还是 VARCHAR 应该根据实际需求考虑，包括预计的数据长度分布、存储效率以及查询性能等因素。

2.主键和候选键有什么区别？

主键（Primary Key）和候选键（Candidate Key）是关系数据库理论中的两个重要概念，它们都是用来唯一标识表中每一行记录的。但它们之间存在一些关键区别：

定义：

• 候选键：一个或一组属性（列），其值能够唯一地标识表中的每一个元组（行）。也就是说，候选键必须满足两个条件：无重复性和非冗余性（即最小性）。一个表可以有多个候选键。
• 主键：从候选键中选出的一个特定键，用于唯一地标识表中的每一行。每个表只能有一个主键。

数量：

• 一个表可以有多个候选键。
• 每个表只能有一个主键。

选择性：

• 候选键的选择是基于数据模型设计者的判断，所有满足唯一性和非冗余性的键都可以成为候选键。
• 主键是由数据库设计者从候选键中选定的，通常会选择最能代表实体的键作为主键，并且在创建表时明确指定。

约束：

• 候选键默认上不强制任何特殊的约束，除非它被选为表的主键或者被定义为唯一索引。
• 主键自动创建唯一约束和非空（NOT NULL）约束，确保了它的值既不能重复也不能为空。

索引：

• 在某些数据库系统中，候选键可能不会自动创建索引，这取决于具体的实现。
• 主键通常会自动创建一个唯一的聚集索引（或非聚集索引），以提高查询性能。

变更性：

• 一旦选择了某个候选键作为主键，在不影响数据完整性的前提下，理论上可以更改主键，但这往往涉及复杂的重构过程。
• 其他候选键则可以在不影响主键的情况下进行调整或添加。

简而言之，所有的主键都是候选键，但不是所有的候选键都会被选为主键。选择哪个候选键作为主键应该基于业务逻辑、性能考量以及维护的简便性等多方面因素。

3.主键与索引有什么区别？

主键（Primary Key）和索引（Index）在关系型数据库中都扮演着重要角色，但它们有着不同的目的和特性。以下是两者的主要区别：

定义与用途：

• 主键：主键是一种特殊的约束，用于唯一地标识表中的每一行记录。它保证了数据的完整性，因为不允许存在重复或空值（NULL）。每个表只能有一个主键，并且通常会选择最能代表实体的字段作为主键。
• 索引：索引是数据库对象，旨在加速查询操作。通过创建索引，数据库可以更快速地查找、排序和访问数据。索引可以建立在单个列上，也可以是复合索引（多个列的组合）。一个表可以有多个不同类型的索引。

唯一性：

• 主键总是唯一的，并且不能包含NULL值。
• 索引不一定唯一；可以创建非唯一索引以加快某些类型查询的速度。当然，也可以创建唯一索引来确保某列或几列的值不重复。

强制性：

• 每个表最多只能有一个主键，而且不是所有表都需要主键，但在设计良好的数据库中，几乎每个表都应该有一个主键来维护数据的完整性和引用完整性。
• 索引不是强制性的。是否创建索引以及创建多少个索引完全取决于性能需求和应用逻辑。

对插入/更新性能的影响：

• 由于主键要求唯一性和非空性，因此在插入或更新时需要额外检查这些条件，这可能会稍微减慢这些操作的速度。
• 索引同样会影响插入和更新的性能，因为每当数据发生变化时，相关的索引也需要被更新。过多的索引可能导致写入性能下降。

存储：

• 主键会自动创建一个唯一的聚集索引（对于大多数数据库系统而言），这意味着数据本身按照主键顺序存储。
• 索引可以在不影响表结构的情况下独立创建，它们可以是非聚集索引，即索引树结构存储的是指向实际数据行的指针而不是数据本身。

使用场景：

• 主键主要用于确保实体的唯一性和参照完整性。
• 索引则更多用于优化读取性能，特别是对于频繁搜索、排序或连接操作的列来说非常重要。

总结来说，主键是一个用来确保数据完整性的概念，而索引是为了提高查询效率的工具。虽然主键会创建一个默认的唯一索引，但这并不意味着所有的索引都是主键。

4.MySQL 如何做到高可用方案？

MySQL 实现高可用（High Availability, HA）方案的目的是为了确保数据库服务在硬件故障、软件错误或其他不可预见的问题发生时，仍然能够持续提供服务。实现 MySQL 高可用性的方法有很多，以下是几种常见的策略和技术：

1. 主从复制（Master-Slave Replication）

主从复制是MySQL中最基础的高可用性解决方案之一。它通过将数据从一个主服务器复制到一个或多个从服务器来工作。这样即使主服务器出现问题，也可以切换到从服务器继续提供服务。

• 优点：简单易行，适合读多写少的应用场景。
• 缺点：存在单点故障问题，如果主服务器失败，需要手动或自动进行故障转移。

2. 主主复制（Master-Master Replication）

主主复制是一种双向复制配置，其中两个MySQL实例互为主从。每个节点都可以接受写操作，并且这些更改会被复制到另一个节点。

• 优点：没有单点故障，支持负载均衡。
• 缺点：可能会遇到冲突问题，特别是在两个主服务器上同时更新相同的数据时。

3. 使用 Galera Cluster

Galera Cluster for MySQL 是一个多主复制集群，允许所有节点同时接受读写请求，并使用同步复制来保持所有节点的一致性。

• 优点：真正的多主架构，提供了更好的性能和容错能力。
• 缺点：网络延迟可能会影响性能，适用于局域网内的部署。

4. 使用 MySQL InnoDB Cluster

InnoDB Cluster 是由 Oracle 提供的一套高可用性和可扩展性的MySQL集群解决方案，包括了组复制（Group Replication）、MySQL Shell 和 MySQL Router 等组件。

• 优点：自动化管理、易于设置、内置监控和支持在线添加新节点。
• 缺点：相对较新，社区经验较少。

5. MHA (MySQL Master High Availability)

MHA 是一种用于实现MySQL自动故障转移的工具，它可以快速地检测到主服务器的故障并自动将从服务器提升为新的主服务器。

• 优点：自动故障转移，减少停机时间。
• 缺点：需要额外的管理节点，并且配置相对复杂。

6. 使用云服务提供商的托管数据库服务

像 AWS RDS for MySQL, Google Cloud SQL 或 Azure Database for MySQL 这样的云服务提供自动备份、灾难恢复、以及高可用性选项。

• 优点：减少了运维负担，通常包含自动化的管理和维护功能。
• 缺点：成本较高，依赖于特定的服务提供商。

7. Keepalived + DRBD

这是一种基于Linux的解决方案，结合Keepalived用于VIP漂移和DRBD用于磁盘级数据复制，以达到MySQL的高可用性。

• 优点：硬件级别的冗余，适用于对数据一致性要求极高的环境。
• 缺点：配置较为复杂，适用于特定场景。

选择哪种高可用方案取决于你的具体需求，例如预算、技术栈、团队技能、业务连续性要求等。通常情况下，会根据实际情况组合使用上述的一种或多种方法来构建最适合的高可用架构。