mysql运维相关

1.为什么要分库分表（设计高并发系统的时候，数据库层面该如何设计）？用过哪些分库分表中间件？不同的分库分表中间件都有什么优点和缺点？
2.现在有一个未分库分表的系统，未来要分库分表，如何设计才可以让系统从未分库分表动态切换到分库分表上
3.如何设计可以动态扩容缩容的分库分表方案？
4.分库分表之后，id主键如何处理？
5.mysql的主从同步与读写分离
（1）如何实现mysql的读写分离？
（2）MySQL主从复制原理的是啥？
（3）mysql主从同步延时问题
6.mysql什么时候创建索引
7.mysql索引底层数据结构与算法

1.为什么要分库分表（设计高并发系统的时候，数据库层面该如何设计）？用过哪些分库分表中间件？不同的分库分表中间件都有什么优点和缺点？
你们具体是如何对数据库如何进行垂直拆分或水平拆分的？

实际上这是跟着你的公司业务发展走的，你公司业务发展越好，用户就越多，数据量越大，请求量越大，那你单个数据库一定扛不住。
比如你单表都几千万数据了，你确定你能抗住么？绝对不行，单表数据量太大，会极大影响你的sql执行的性能，到了后面你的sql可能就跑的很慢了。一般来说，就以我的经验来看，单表到几百万的时候，性能就会相对差一些了，你就得分表了。
分表是啥意思？就是把一个表的数据放到多个表中，然后查询的时候你就查一个表。比如按照用户id来分表，将一个用户的数据就放在一个表中。然后操作的时候你对一个用户就操作那个表就好了。这样可以控制每个表的数据量在可控的范围内，比如每个表就固定在200万以内。
分库是啥意思？就是你一个库一般我们经验而言，最多支撑到并发2000，一定要扩容了，而且一个健康的单库并发值你最好保持在每秒1000左右，不要太大。那么你可以将一个库的数据拆分到多个库中，访问的时候就访问一个库好了。

sharding-jdbc这种client层方案的优点在于不用部署，运维成本低，不需要代理层的二次转发请求，性能很高，但是如果遇到升级啥的需要各个系统都重新升级版本再发布，各个系统都需要耦合sharding-jdbc的依赖；
mycat这种proxy层方案的缺点在于需要部署，自己及运维一套中间件，运维成本高，但是好处在于对于各个项目是透明的，如果遇到升级之类的都是自己中间件那里搞就行了。
通常来说，这两个方案其实都可以选用，但是我个人建议中小型公司选用sharding-jdbc，client层方案轻便，而且维护成本低，不需要额外增派人手，而且中小型公司系统复杂度会低一些，项目也没那么多；
但是中大型公司最好还是选用mycat这类proxy层方案，因为可能大公司系统和项目非常多，团队很大，人员充足，那么最好是专门弄个人来研究和维护mycat，然后大量项目直接透明使用即可。

如何对数据库如何进行垂直拆分或水平拆分的？
水平拆分的意思，就是把一个表的数据给弄到多个库的多个表里去，但是每个库的表结构都一样，只不过每个库表放的数据是不同的，所有库表的数据加起来就是全部数据。水平拆分的意义，就是将数据均匀放更多的库里，然后用多个库来抗更高的并发，还有就是用多个库的存储容量来进行扩容。
垂直拆分的意思，就是把一个有很多字段的表给拆分成多个表，或者是多个库上去。每个库表的结构都不一样，每个库表都包含部分字段。一般来说，会将较少的访问频率很高的字段放到一个表里去，然后将较多的访问频率很低的字段放到另外一个表里去。因为数据库是有缓存的，你访问频率高的行字段越少，就可以在缓存里缓存更多的行，性能就越好。这个一般在表层面做的较多一些。
这个其实挺常见的，不一定我说，大家很多同学可能自己都做过，把一个大表拆开，订单表、订单支付表、订单商品表。
还有表层面的拆分，就是分表，将一个表变成N个表，就是让每个表的数据量控制在一定范围内，保证SQL的性能。否则单表数据量越大，SQL性能就越差。一般是200万行左右，不要太多，但是也得看具体你怎么操作，也可能是500万，或者是100万。你的SQL越复杂，就最好让单表行数越少。
好了，无论是分库了还是分表了，上面说的那些数据库中间件都是可以支持的。就是基本上那些中间件可以做到你分库分表之后，中间件可以根据你指定的某个字段值，比如说userid，自动路由到对应的库上去，然后再自动路由到对应的表里去。
你就得考虑一下，你的项目里该如何分库分表？一般来说，垂直拆分，你可以在表层面来做，对一些字段特别多的表做一下拆分；水平拆分，你可以说是并发承载不了，或者是数据量太大，容量承载不了，你给拆了，按什么字段来拆，你自己想好；分表，你考虑一下，你如果哪怕是拆到每个库里去，并发和容量都ok了，但是每个库的表还是太大了，那么你就分表，将这个表分开，保证每个表的数据量并不是很大。
而且这儿还有两种分库分表的方式，一种是按照range来分，就是每个库一段连续的数据，这个一般是按比如时间范围来的，但是这种一般较少用，因为很容易产生热点问题，大量的流量都打在最新的数据上了；或者是按照某个字段hash一下均匀分散，这个较为常用。
range来分，好处在于说，后面扩容的时候，就很容易，因为你只要预备好，给每个月都准备一个库就可以了，到了一个新的月份的时候，自然而然，就会写新的库了；缺点，但是大部分的请求，都是访问最新的数据。实际生产用range，要看场景，你的用户不是仅仅访问最新的数据，而是均匀的访问现在的数据以及历史的数据
hash分法，好处在于说，可以平均分配没给库的数据量和请求压力；坏处在于说扩容起来比较麻烦，会有一个数据迁移的这么一个过程

2.现在有一个未分库分表的系统，未来要分库分表，如何设计才可以让系统从未分库分表动态切换到分库分表上
双写迁移方案
这个是我们常用的一种迁移方案，比较靠谱一些，不用停机，不用看北京凌晨4点的风景
简单来说，就是在线上系统里面，之前所有写库的地方，增删改操作，都除了对老库增删改，都加上对新库的增删改，这就是所谓双写，同时写俩库，老库和新库。
然后系统部署之后，新库数据差太远，用之前说的导数工具，跑起来读老库数据写新库，写的时候要根据gmt_modified这类字段判断这条数据最后修改的时间，除非是读出来的数据在新库里没有，或者是比新库的数据新才会写。
接着导完一轮之后，有可能数据还是存在不一致，那么就程序自动做一轮校验，比对新老库每个表的每条数据，接着如果有不一样的，就针对那些不一样的，从老库读数据再次写。反复循环，直到两个库每个表的数据都完全一致为止。
接着当数据完全一致了，就ok了，基于仅仅使用分库分表的最新代码，重新部署一次，不就仅仅基于分库分表在操作了么，还没有几个小时的停机时间，很稳。所以现在基本玩儿数据迁移之类的，都是这么干了。

3.如何设计可以动态扩容缩容的分库分表方案？
（1）选择一个数据库中间件，调研、学习、测试
（2）设计你的分库分表的一个方案，你要分成多少个库，每个库分成多少个表，3个库每个库4个表
（3）基于选择好的数据库中间件，以及在测试环境建立好的分库分表的环境，然后测试一下能否正常进行分库分表的读写
（4）完成单库单表到分库分表的迁移，双写方案
（5）线上系统开始基于分库分表对外提供服务
（6）扩容了，扩容成6个库，每个库需要12个表，你怎么来增加更多库和表呢？

一开始上来就是32个库，每个库32个表，1024张表
我可以告诉各位同学说，这个分法，第一，基本上国内的互联网肯定都是够用了，第二，无论是并发支撑还是数据量支撑都没问题
每个库正常承载的写入并发量是1000，那么32个库就可以承载32 * 1000 = 32000的写并发，如果每个库承载1500的写并发，32 * 1500 = 48000的写并发，接近5万/s的写入并发，前面再加一个MQ，削峰，每秒写入MQ 8万条数据，每秒消费5万条数据。
有些除非是国内排名非常靠前的这些公司，他们的最核心的系统的数据库，可能会出现几百台数据库的这么一个规模，128个库，256个库，512个库
1024张表，假设每个表放500万数据，在MySQL里可以放50亿条数据
每秒的5万写并发，总共50亿条数据，对于国内大部分的互联网公司来说，其实一般来说都够了
谈分库分表的扩容，第一次分库分表，就一次性给他分个够，32个库，1024张表，可能对大部分的中小型互联网公司来说，已经可以支撑好几年了
一个实践是利用32 * 32来分库分表，即分为32个库，每个库里一个表分为32张表。一共就是1024张表。根据某个id先根据32取模路由到库，再根据32取模路由到库里的表。
刚开始的时候，这个库可能就是逻辑库，建在一个数据库上的，就是一个mysql服务器可能建了n个库，比如16个库。后面如果要拆分，就是不断在库和mysql服务器之间做迁移就可以了。然后系统配合改一下配置即可。
比如说最多可以扩展到32个数据库服务器，每个数据库服务器是一个库。如果还是不够？最多可以扩展到1024个数据库服务器，每个数据库服务器上面一个库一个表。因为最多是1024个表么。
这么搞，是不用自己写代码做数据迁移的，都交给dba来搞好了，但是dba确实是需要做一些库表迁移的工作，但是总比你自己写代码，抽数据导数据来的效率高得多了。
哪怕是要减少库的数量，也很简单，其实说白了就是按倍数缩容就可以了，然后修改一下路由规则。
对2 ^ n取模
orderId 模 32 = 库
orderId / 32 模 32 = 表
259 3 8
1189 5 5
352 0 11
4593 17 15

1、设定好几台数据库服务器，每台服务器上几个库，每个库多少个表，推荐是32库 * 32表，对于大部分公司来说，可能几年都够了
2、路由的规则，orderId 模 32 = 库，orderId / 32 模 32 = 表
3、扩容的时候，申请增加更多的数据库服务器，装好mysql，倍数扩容，4台服务器，扩到8台服务器，16台服务器
4、由dba负责将原先数据库服务器的库，迁移到新的数据库服务器上去，很多工具，库迁移，比较便捷
5、我们这边就是修改一下配置，调整迁移的库所在数据库服务器的地址
6、重新发布系统，上线，原先的路由规则变都不用变，直接可以基于2倍的数据库服务器的资源，继续进行线上系统的提供服务

4.分库分表之后，id主键如何处理？
snowflake算法
twitter开源的分布式id生成算法，就是把一个64位的long型的id，1个bit是不用的，用其中的41 bit作为毫秒数，用10 bit作为工作机器id，12 bit作为序列号
1 bit：不用，为啥呢？因为二进制里第一个bit为如果是1，那么都是负数，但是我们生成的id都是正数，所以第一个bit统一都是0
41 bit：表示的是时间戳，单位是毫秒。41 bit可以表示的数字多达2^41 - 1，也就是可以标识2 ^ 41 - 1个毫秒值，换算成年就是表示69年的时间。
10 bit：记录工作机器id，代表的是这个服务最多可以部署在2^10台机器上哪，也就是1024台机器。但是10 bit里5个bit代表机房id，5个bit代表机器id。意思就是最多代表2 ^ 5个机房（32个机房），每个机房里可以代表2 ^ 5个机器（32台机器）。
12 bit：这个是用来记录同一个毫秒内产生的不同id，12 bit可以代表的最大正整数是2 ^ 12 - 1 = 4096，也就是说可以用这个12bit代表的数字来区分同一个毫秒内的4096个不同的id
64位的long型的id，64位的long -> 二进制
0 | 0001100 10100010 10111110 10001001 01011100 00 | 10001 | 1 1001 | 0000 00000000
2018-01-01 10:00:00 -> 做了一些计算，再换算成一个二进制，41bit来放 -> 0001100 10100010 10111110 10001001 01011100 00
机房id，17 -> 换算成一个二进制 -> 10001
机器id，25 -> 换算成一个二进制 -> 11001
snowflake算法服务，会判断一下，当前这个请求是否是，机房17的机器25，在2175/11/7 12:12:14时间点发送过来的第一个请求，如果是第一个请
假设，在2175/11/7 12:12:14时间里，机房17的机器25，发送了第二条消息，snowflake算法服务，会发现说机房17的机器25，在2175/11/7 12:12:14时间里，在这一毫秒，之前已经生成过一个id了，此时如果你同一个机房，同一个机器，在同一个毫秒内，再次要求生成一个id，此时我只能把加1
0 | 0001100 10100010 10111110 10001001 01011100 00 | 10001 | 1 1001 | 0000 00000001
比如我们来观察上面的那个，就是一个典型的二进制的64位的id，换算成10进制就是910499571847892992。

怎么说呢，大概这个意思吧，就是说41 bit，就是当前毫秒单位的一个时间戳，就这意思；然后5 bit是你传递进来的一个机房id（但是最大只能是32以内），5 bit是你传递进来的机器id（但是最大只能是32以内），剩下的那个10 bit序列号，就是如果跟你上次生成id的时间还在一个毫秒内，那么会把顺序给你累加，最多在4096个序号以内。
所以你自己利用这个工具类，自己搞一个服务，然后对每个机房的每个机器都初始化这么一个东西，刚开始这个机房的这个机器的序号就是0。然后每次接收到一个请求，说这个机房的这个机器要生成一个id，你就找到对应的Worker，生成。
他这个算法生成的时候，会把当前毫秒放到41 bit中，然后5 bit是机房id，5 bit是机器id，接着就是判断上一次生成id的时间如果跟这次不一样，序号就自动从0开始；要是上次的时间跟现在还是在一个毫秒内，他就把seq累加1，就是自动生成一个毫秒的不同的序号。
这个算法那，可以确保说每个机房每个机器每一毫秒，最多生成4096个不重复的id。
利用这个snowflake算法，你可以开发自己公司的服务，甚至对于机房id和机器id，反正给你预留了5 bit + 5 bit，你换成别的有业务含义的东西也可以的。
这个snowflake算法相对来说还是比较靠谱的，所以你要真是搞分布式id生成，如果是高并发啥的，那么用这个应该性能比较好，一般每秒几万并发的场景，也足够你用了。

5.mysql的主从同步与读写分离
（1）如何实现mysql的读写分离？
其实很简单，就是基于主从复制架构，简单来说，就搞一个主库，挂多个从库，然后我们就单单只是写主库，然后主库会自动把数据给同步到从库上去。
（2）MySQL主从复制原理的是啥？
主库将变更写binlog日志，然后从库连接到主库之后，从库有一个IO线程，将主库的binlog日志拷贝到自己本地，写入一个中继日志中。接着从库中有一个SQL线程会从中继日志读取binlog，然后执行binlog日志中的内容，也就是在自己本地再次执行一遍SQL，这样就可以保证自己跟主库的数据是一样的。
这里有一个非常重要的一点，就是从库同步主库数据的过程是串行化的，也就是说主库上并行的操作，在从库上会串行执行。所以这就是一个非常重要的点了，由于从库从主库拷贝日志以及串行执行SQL的特点，在高并发场景下，从库的数据一定会比主库慢一些，是有延时的。所以经常出现，刚写入主库的数据可能是读不到的，要过几十毫秒，甚至几百毫秒才能读取到。
而且这里还有另外一个问题，就是如果主库突然宕机，然后恰好数据还没同步到从库，那么有些数据可能在从库上是没有的，有些数据可能就丢失了。
所以mysql实际上在这一块有两个机制，一个是半同步复制，用来解决主库数据丢失问题；一个是并行复制，用来解决主从同步延时问题。
这个所谓半同步复制，semi-sync复制，指的就是主库写入binlog日志之后，就会将强制此时立即将数据同步到从库，从库将日志写入自己本地的relay log之后，接着会返回一个ack给主库，主库接收到至少一个从库的ack之后才会认为写操作完成了。

所谓并行复制，指的是从库开启多个线程，并行读取relay log中不同库的日志，然后并行重放不同库的日志，这是库级别的并行。
1）主从复制的原理
2）主从延迟问题产生的原因
3）主从复制的数据丢失问题，以及半同步复制的原理
4）并行复制的原理，多库并发重放relay日志，缓解主从延迟问题

（3）mysql主从同步延时问题（精华）

线上确实处理过因为主从同步延时问题，导致的线上的bug，小型的生产事故
show status，Seconds_Behind_Master，你可以看到从库复制主库的数据落后了几ms
其实这块东西我们经常会碰到，就比如说用了mysql主从架构之后，可能会发现，刚写入库的数据结果没查到，结果就完蛋了。。。。
所以实际上你要考虑好应该在什么场景下来用这个mysql主从同步，建议是一般在读远远多于写，而且读的时候一般对数据时效性要求没那么高的时候，用mysql主从同步
所以这个时候，我们可以考虑的一个事情就是，你可以用mysql的并行复制，但是问题是那是库级别的并行，所以有时候作用不是很大
所以这个时候。。通常来说，我们会对于那种写了之后立马就要保证可以查到的场景，采用强制读主库的方式，这样就可以保证你肯定的可以读到数据了吧。其实用一些数据库中间件是没问题的。

一般来说，如果主从延迟较为严重
1、分库，将一个主库拆分为4个主库，每个主库的写并发就500/s，此时主从延迟可以忽略不计
2、打开mysql支持的并行复制，多个库并行复制，如果说某个库的写入并发就是特别高，单库写并发达到了2000/s，并行复制还是没意义。28法则，很多时候比如说，就是少数的几个订单表，写入了2000/s，其他几十个表10/s。
3、重写代码，写代码的同学，要慎重，当时我们其实短期是让那个同学重写了一下代码，插入数据之后，直接就更新，不要查询
4、如果确实是存在必须先插入，立马要求就查询到，然后立马就要反过来执行一些操作，对这个查询设置直连主库。
不推荐这种方法，你这么搞导致读写分离的意义就丧失了

6.mysql什么时候创建索引
1.索引是一套数据结构
2.优势:查询快/劣势:降低更新表的速度,写操作慢,查操作快,两套数据
3.什么情况下创建索引
主键自动建立唯一索引
频繁作为查询条件的字段创建索引
外键关系创建索引
单键/组合索引的选择问题,组合索引性价比更高
查询中排序的字段,排序字段若通过索引去访问将大大提高排序速度
查询中统计或者分组字段 group by/order by

7.mysql索引底层数据结构与算法

索引的数据结构 二叉树/HASH/BTREE
Btree 度(Degree)-节点的数据存储个数 横向变长,高度变少,节点查找是在内存里
一次IO是4K数据,节点的度就是4K数据
B+Tree 非叶子节点不存储data,只存储key,可以增大度
一般使用磁盘IO次数评价索引结构的优劣
myisam索引实现 存储引擎是表级别
索引和数据是分离的 叶子节点存的是文件指针不是数据
主键索引/非主键索引/分开存储的
innodb 主键索引 数据文件本身就是索引文件 叶子节点存储就是数据
innodb必须要有主键 整型自增主键
非主键索引叶子节点存储的是主键,并不是数据，需要查找2次才能找到数据
联合索引的底层存储结构同上