MySQL 是怎樣運行的 -- 從根兒上理解 MySQL
內容描述
《MySQL是怎樣運行的：從根兒上理解 MySQL》採用詼諧幽默的表達方式，對MySQL的底層運行原理進行了介紹，內容涵蓋了使用MySQL的同學在求職面試和工作中常見的一些核心概念。總計22 章，劃分為4個部分。第1部分介紹了MySQL入門的一些知識，比如MySQL的服務器程序和客戶端程序有哪些、MySQL的啟動選項和系統變量，以及使用的字符集等。第2部分是本書後續章節的基礎，介紹了MySQL的一些基礎知識，比如記錄、頁面、索引、表空間的結構和用法等。第3部分則與大家在工作中經常遇到的查詢優化問題緊密相關，介紹了單表查詢、連接查詢的執行原理，MySQL基於成本和規則的優化具體指什麽，並詳細分析了Explain語句的執行結果。第4部分則是與MySQL中的事務和鎖相關，介紹了事務概念的來源，MySQL是如何實現事務的，包括redo日誌、undo日誌、MVCC、各種鎖的細節等。
盡管《MySQL是怎樣運行的：從根兒上理解 MySQL》在寫作時參考的MySQL源代碼版本是5.7.22，但是大部分內容與具體的版本號並沒有多大關系。無論是很早之前就已身居MySQL專家的人員，還是希望進一步提升技能的DBA，甚至是三五年後才會入行的“萌新”，本書都是他們徹底瞭解MySQL運行原理的優秀圖書。
目錄大綱
第0章 楔子——閱讀前必看 1
第 1章 裝作自己是個小白——初識MySQL 3
1.1 MySQL的客戶端/服務器架構 3
1.2 MySQL的安裝 3
1.3 啟動MySQL服務器程序 5
1.3.1 在類UNIX系統中啟動服務器程序 5
1.3.2 在Windows系統中啟動服務器程序 6
1.4 啟動MySQL客戶端程序 7
1.5 客戶端與服務器連接的過程 10
1.5.1 TCP/IP 10
1.5.2 命名管道和共享內存 10
1.5.3 UNIX域套接字 11
1.6 服務器處理客戶端請求 11
1.6.1 連接管理 12
1.6.2 解析與優化 12
1.6.3 存儲引擎 14
1.7 常用存儲引擎 14
1.8 關於存儲引擎的一些操作 16
1.8.1 查看當前服務器程序支持的存儲引擎 16
1.8.2 設置表的存儲引擎 16
1.9 總結 17
第 2章 MySQL的調控按鈕——啟動選項和系統變量 19
2.1 啟動選項和配置文件 19
2.1.1 在命令行上使用選項 19
2.1.2 配置文件中使用選項 21
2.1.3 在命令行和配置文件中啟動選項的區別 26
2.2 系統變量 27
2.2.1 系統變量簡介 27
2.2.2 查看系統變量 27
2.2.3 設置系統變量 28
2.3 狀態變量 32
2.4 總結 32
第3章 字符集和比較規則 34
3.1 字符集和比較規則簡介 34
3.1.1 字符集簡介 34
3.1.2 比較規則簡介 34
3.1.3 一些重要的字符集 35
3.2 MySQL中支持的字符集和比較規則 36
3.2.1 MySQL中的utf8和utf8mb4 36
3.2.2 字符集的查看 36
3.2.3 比較規則的查看 38
3.3 字符集和比較規則的應用 39
3.3.1 各級別的字符集和比較規則 39
3.3.2 客戶端和服務器通信過程中使用的字符集 44
3.3.3 比較規則的應用 52
3.4 總結 53
第4章 從一條記錄說起——InnoDB記錄存儲結構 55
4.1 準備工作 55
4.2 InnoDB頁簡介 55
4.3 InnoDB行格式 56
4.3.1 指定行格式的語法 56
4.3.2 COMPACT行格式 56
4.3.3 REDUNDANT行格式 64
4.3.4 溢出列 68
4.3.5 DYNAMIC行格式和COMPRESSED行格式 70
4.4 總結 71
第5章 盛放記錄的大盒子——InnoDB數據頁結構 72
5.1 不同類型的頁簡介 72
5.2 數據頁結構快覽 72
5.3 記錄在頁中的存儲 73
5.4 Page Directory（頁目錄） 80
5.5 Page Header（頁面頭部） 85
5.6 File Header（文件頭部） 86
5.7 File Trailer（文件尾部） 88
5.8 總結 88
第6章 快速查詢的秘籍——B+樹索引 90
6.1 沒有索引時進行查找 90
6.1.1 在一個頁中查找 90
6.1.2 在很多頁中查找 91
6.2 索引 91
6.2.1 一個簡單的索引方案 92
6.2.2 InnoDB中的索引方案 94
6.2.3 InnoDB中B+樹索引的註意事項 102
6.2.4 MyISAM中的索引方案簡介 104
6.2.5 MySQL中創建和刪除索引的語句 105
6.3 總結 106
第7章 B+樹索引的使用 107
7.1 B+樹索引示意圖的簡化 107
7.2 索引的代價 109
7.3 應用B+樹索引 110
7.3.1 掃描區間和邊界條件 110
7.3.2 索引用於排序 122
7.3.3 索引用於分組 125
7.4 回表的代價 126
7.5 更好地創建和使用索引 127
7.5.1 只為用於搜索、排序或分組的列創建索引 127
7.5.2 考慮索引列中不重復值的個數 127
7.5.3 索引列的類型盡量小 127
7.5.4 為列前綴建立索引 128
7.5.5 覆蓋索引 129
7.5.6 讓索引列以列名的形式在搜索條件中單獨出現 129
7.5.7 新插入記錄時主鍵大小對效率的影響 129
7.5.8 冗餘和重復索引 130
7.6 總結 131
第8章 數據的家——MySQL的數據目錄 132
8.1 數據庫和文件系統的關系 132
8.2 MySQL數據目錄 132
8.2.1 數據目錄和安裝目錄的區別 132
8.2.2 如何確定MySQL中的數據目錄 132
8.3 數據目錄的結構 133
8.3.1 數據庫在文件系統中的表示 133
8.3.2 表在文件系統中的表示 134
8.3.3 其他的文件 137
8.4 文件系統對數據庫的影響 137
8.5 MySQL系統數據庫簡介 138
8.6 總結 138
第9章 存放頁面的大池子——InnoDB的表空間 140
9.1 回憶一些舊知識 140
9.1.1 頁面類型 140
9.1.2 頁面通用部分 141
9.2 獨立表空間結構 142
9.2.1 區的概念 142
9.2.2 段的概念 144
9.2.3 區的分類 145
9.2.4 段的結構 149
9.2.5 各類型頁面詳細情況 150
9.2.6 Segment Header結構的運用 156
9.2.7 真實表空間對應的文件大小 157
9.3 系統表空間 158
9.4 總結 164
第 10章 條條大路通羅馬——單表訪問方法 166
10.1 訪問方法的概念 167
10.2 const 167
10.3 ref 168
10.4 ref_or_null 170
10.5 range 171
10.6 index 171
10.7 all 172
10.8 註意事項 172
10.8.1 重溫二級索引+回表 172
10.8.2 索引合並 173
10.9 總結 177
第 11章 兩個表的親密接觸——連接的原理 178
11.1 連接簡介 178
11.1.1 連接的本質 178
11.1.2 連接過程簡介 180
11.1.3 內連接和外連接 181
11.2 連接的原理 185
11.2.1 嵌套循環連接 186
11.2.2 使用索引加快連接速度 187
11.2.3 基於塊的嵌套循環連接 188
11.3 總結 189
第 12章 誰最便宜就選誰——基於成本的優化 190
12.1 什麽是成本 190
12.2 單表查詢的成本 190
12.2.1 準備工作 190
12.2.2 基於成本的優化步驟 191
12.2.3 基於索引統計數據的成本計算 198
12.3 連接查詢的成本 201
12.3.1 準備工作 201
12.3.2 條件過濾（Condition Filtering） 201
12.3.3 兩表連接的成本分析 203
12.3.4 多表連接的成本分析 205
12.4 調節成本常數 206
12.4.1 mysql.server_cost表 206
12.4.2 mysql.engine_cost表 208
12.5 總結 209
第 13章 兵馬未動，糧草先行——InnoDB統計數據是如何收集的 210
13.1 統計數據的存儲方式 210
13.2 基於磁盤的永久性統計數據 211
13.2.1 innodb_table_stats 211
13.2.2 innodb_index_stats 214
13.2.3 定期更新統計數據 215
13.2.4 手動更新innodb_table_stats和innodb_index_stats表 216
13.3 基於內存的非永久性統計數據 217
13.4 innodb_stats_method的使用 217
13.5 總結 219
第 14章 基於規則的優化（內含子查詢優化二三事） 220
14.1 條件化簡 220
14.1.1 移除不必要的括號 220
14.1.2 常量傳遞 220
14.1.3 移除沒用的條件 221
14.1.4 表達式計算 221
14.1.5 HAVING子句和WHERE子句的合並 221
14.1.6 常量表檢測 221
14.2 外連接消除 222
14.3 子查詢優化 224
14.3.1 子查詢語法 225
14.3.2 子查詢在MySQL中是怎麽執行的 230
14.4 總結 244
第 15章 查詢優化的百科全書——EXPLAIN詳解 245
15.1 執行計劃輸出中各列詳解 246
15.1.1 table 246
15.1.2 id 247
15.1.3 select_type 249
15.1.4 partitions 252
15.1.5 type 252
15.1.6 possible_keys和key 255
15.1.7 key_len 256
15.1.8 ref 258
15.1.9 rows 258
15.1.10 filtered 259
15.1.11 Extra 260
15.2 JSON格式的執行計劃 266
15.3 Extented EXPLAIN 268
15.4 總結 269
第 16章 神兵利器——optimizer trace的神奇功效 270
16.1 optimizer trace簡介 270
16.2 通過optimizer trace分析查詢優化器的具體工作過程 271
第 17章 調節磁盤和CPU的矛盾——InnoDB的Buffer Pool 278
17.1 緩存的重要性 278
17.2 InnoDB的Buffer Pool 278
17.2.1 啥是Buffer Pool 278
17.2.2 Buffer Pool內部組成 278
17.2.3 free鏈表的管理 279
17.2.4 緩沖頁的哈希處理 280
17.2.5 flush鏈表的管理 281
17.2.6 LRU鏈表的管理 282
17.2.7 其他的一些鏈表 286
17.2.8 刷新臟頁到磁盤 287
17.2.9 多個Buffer Pool實例 287
17.2.10 innodb_buffer_pool_chunk_size 288
17.2.11 配置Buffer Pool時的註意事項 289
17.2.12 查看Buffer Pool的狀態信息 291
17.3 總結 293
第 18章 從貓爺借錢說起——事務簡介 294
18.1 事務的起源 294
18.1.1 原子性（Atomicity） 295
18.1.2 隔離性（Isolation） 295
18.1.3 一致性（Consistency） 296
18.1.4 持久性（Durability） 298
18.2 事務的概念 298
18.3 MySQL中事務的語法 300
18.3.1 開啟事務 300
18.3.2 提交事務 301
18.3.3 手動中止事務 302
18.3.4 支持事務的存儲引擎 302
18.3.5 自動提交 303
18.3.6 隱式提交 304
18.3.7 保存點 305
18.4 總結 307
第 19章 說過的話就一定要做到——redo日誌 308
19.1 事先說明 308
19.2 redo日誌是啥 308
19.3 redo日誌格式 309
19.3.1 簡單的redo日誌類型 309
19.3.2 復雜一些的redo日誌類型 311
19.3.3 redo日誌格式小結 314
19.4 Mini-Transaction 315
19.4.1 以組的形式寫入redo日誌 315
19.4.2 Mini-Transaction的概念 319
19.5 redo日誌的寫入過程 319
19.5.1 redo log block 319
19.5.2 redo日誌緩沖區 320
19.5.3 redo日誌寫入log buffer 321
19.6 redo日誌文件 323
19.6.1 redo日誌刷盤時機 323
19.6.2 redo日誌文件組 323
19.6.3 redo日誌文件格式 324
19.7 log sequence number 327
19.7.1 flushed_to_disk_lsn 328
19.7.2 lsn值和redo日誌文件組中的偏移量的對應關系 330
19.7.3 flush鏈表中的lsn 330
19.8 checkpoint 332
19.9 用戶線程批量從flush鏈表中刷出臟頁 335
19.10 查看系統中的各種lsn值 335
19.11 innodb_flush_log_at_trx_commit的用法 336
19.12 崩潰恢復 336
19.12.1 確定恢復的起點 337
19.12.2 確定恢復的終點 337
19.12.3 怎麽恢復 337
19.13 遺漏的問題：LOG_BLOCK_HDR_NO是如何計算的 339
19.14 總結 340
第 20章 後悔了怎麽辦——undo日誌 342
20.1 事務回滾的需求 342
20.2 事務id 343
20.2.1 分配事務id的時機 343
20.2.2 事務id是怎麽生成的 343
20.2.3 trx_id隱藏列 344
20.3 undo日誌的格式 344
20.3.1 INSERT操作對應的undo日誌 345
20.3.2 DELETE操作對應的undo日誌 347
20.3.3 UPDATE操作對應的undo日誌 353
20.3.4 增刪改操作對二級索引的影響 357
20.4 通用鏈表結構 357
20.5 FIL_PAGE_UNDO_LOG頁面 359
20.6 Undo頁面鏈表 361
20.6.1 單個事務中的Undo頁面鏈表 361
20.6.2 多個事務中的Undo頁面鏈表 362
20.7 undo日誌具體寫入過程 363
20.7.1 段的概念 363
20.7.2 Undo Log Segment Header 364
20.7.3 Undo Log Header 365
20.7.4 小結 367
20.8 重用Undo頁面 368
20.9 回滾段 369
20.9.1 回滾段的概念 369
20.9.2 從回滾段中申請Undo頁面鏈表 371
20.9.3 多個回滾段 372
20.9.4 回滾段的分類 374
20.9.5 roll_pointer的組成 374
20.9.6 為事務分配Undo頁面鏈表的詳細過程 375
20.10 回滾段相關配置 376
20.10.1 配置回滾段數量 376
20.10.2 配置undo表空間 376
20.11 undo日誌在崩潰恢復時的作用 377
20.12 總結 377
第 21章 一條記錄的多副面孔——事務隔離級別和MVCC 379
21.1 事前準備 379
21.2 事務隔離級別 379
21.2.1 事務並發執行時遇到的一致性問題 382
21.2.2 SQL標準中的4種隔離級別 385
21.2.3 MySQL中支持的4種隔離級別 386
21.3 MVCC原理 388
21.3.1 版本鏈 388
21.3.2 ReadView 390
21.3.3 二級索引與MVCC 397
21.3.4 MVCC小結 397
21.4 關於purge 398
21.5 總結 399
第 22章 工作面試老大難——鎖 401
22.1 解決並發事務帶來問題的兩種基本方式 401
22.1.1 寫-寫情況 401
22.1.2 讀-寫或寫-讀情況 403
22.1.3 一致性讀 404
22.1.4 鎖定讀 404
22.1.5 寫操作 405
22.2 多粒度鎖 406
22.3 MySQL中的行鎖和表鎖 408
22.3.1 其他存儲引擎中的鎖 408
22.3.2 InnoDB存儲引擎中的鎖 409
22.3.3 InnoDB鎖的內存結構 417
22.4 語句加鎖分析 423
22.4.1 普通的SELECT語句 423
22.4.2 鎖定讀的語句 424
22.4.3 半一致性讀的語句 441
22.4.4 INSERT語句 442
22.5 查看事務加鎖情況 444
22.5.1 使用information_schema數據庫中的表獲取鎖信息 444
22.5.2 使用SHOW ENINGE INNODB STATUS獲取鎖信息 446
22.6 死鎖 450
22.7 總結 454
參考資料 455
