【数据库】MySQL锁机制、热备、分表

CNZPH 发布于2019-08-06 14:53 / 2419人阅读

摘要：双机热备和备份的区别热备份指的是即高可用，而备份指的是即数据备份的一种，这是两种不同的概念，应对的产品也是两种功能上完全不同的产品。双机热备分类按工作中的切换方式分为主备方式方式和双主机方式方式。

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注：本文大都来自互联网，文字较多，基本是概念，若想深入了解，还需各位自己找文章研究。

表锁和行锁机制 表锁（MyISAM和InnoDB）

表锁的优势：开销小；加锁快；无死锁
表锁的劣势：锁粒度大，发生锁冲突的概率高，并发处理能力低
加锁的方式：自动加锁。查询操作（SELECT），会自动给涉及的所有表加读锁，更新操作（UPDATE、DELETE、INSERT），会自动给涉及的表加写锁。也可以显示加锁：

共享读锁：lock table tableName read;
独占写锁：lock table tableName write;
批量解锁：unlock tables;

什么场景下用表锁

InnoDB默认采用行锁，在未使用索引字段查询时升级为表锁。
即便你在条件中使用了索引字段，MySQL会根据自身的执行计划，考虑是否使用索引(所以explain命令中会有possible_key 和 key)。
如果MySQL认为全表扫描效率更高，它就不会使用索引，这种情况下InnoDB将使用表锁，而不是行锁。因此，在分析锁冲突时，别忘了检查SQL的执行计划，以确认是否真正使用了索引。

第一种情况：全表更新。事务需要更新大部分或全部数据，且表又比较大。若使用行锁，会导致事务执行效率低，从而可能造成其他事务长时间锁等待和更多的锁冲突。

第二种情况：多表查询。事务涉及多个表，比较复杂的关联查询，很可能引起死锁，造成大量事务回滚。这种情况若能一次性锁定事务涉及的表，从而可以避免死锁、减少数据库因事务回滚带来的开销。

行锁（InnoDB的行锁）

行锁的劣势：开销大；加锁慢；会出现死锁
行锁的优势：锁的粒度小，发生锁冲突的概率低；处理并发的能力强
加锁的方式：自动加锁。对于UPDATE、DELETE和INSERT语句，InnoDB会自动给涉及数据集加排他锁；对于普通SELECT语句，InnoDB不会加任何锁；当然我们也可以显示的加锁：

共享锁：select * from tableName where … + lock in share more
排他锁：select * from tableName where … + for update

行锁优化

1 尽可能让所有数据检索都通过索引来完成，避免无索引行或索引失效导致行锁升级为表锁。
2 尽可能避免间隙锁带来的性能下降，减少或使用合理的检索范围。
3 尽可能减少事务的粒度，比如控制事务大小，而从减少锁定资源量和时间长度，从而减少锁的竞争等，提供性能。
4 尽可能低级别事务隔离，隔离级别越高，并发的处理能力越低。

InnoDB和MyISAM的最大不同点有两个：
一，InnoDB支持事务(transaction)；
二，默认采用行级锁。加锁可以保证事务的一致性，可谓是有人(锁)的地方，就有江湖(事务)；我们先简单了解一下事务知识。

MySQL 事务

事务是由一组SQL语句组成的逻辑处理单元，事务具有ACID属性。
原子性（Atomicity）：事务是一个原子操作单元。在当时原子是不可分割的最小元素，其对数据的修改，要么全部成功，要么全部都不成功。
一致性（Consistent）：事务开始到结束的时间段内，数据都必须保持一致状态。
隔离性（Isolation）：数据库系统提供一定的隔离机制，保证事务在不受外部并发操作影响的”独立”环境执行。
持久性（Durable）：事务完成后，它对于数据的修改是永久性的，即使出现系统故障也能够保持。

事务隔离级别

脏读，不可重复读，幻读，其实都是数据库读一致性问题，必须由数据库提供一定的事务隔离机制来解决。

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双机热备 概念

双机热备
双机热备特指基于高可用系统中的两台服务器的热备（或高可用），因两机高可用在国内使用较多，故得名双机热备。
从广义上讲，就是对于重要的服务，使用两台服务器，互相备份，共同执行同一服务。当一台服务器出现故障时，可以由另一台服务器承担服务任务，从而在不需要人工干预的情况下，自动保证系统能持续提供服务。

双机热备和备份的区别
热备份指的是：High Available（HA）即高可用，而备份指的是Backup,即数据备份的一种，这是两种不同的概念，应对的产品也是两种功能上完全不同的产品。热备份主要保障业务的连续性，实现的方法是故障点的转移。而备份，主要目的是为了防止数据丢失，而做的一份拷贝，所以备份强调的是数据恢复而不是应用的故障转移。

双机热备分类

按工作中的切换方式分为：
主-备方式（Active-Standby方式）和双主机方式（Active-Active方式）。

主-备方式即指的是一台服务器处于某种业务的激活状态（即Active状态），另一台服务器处于该业务的备用状态（即Standby状态)。

双主机方式即指两种不同业务分别在两台服务器上互为主备状态（即Active-Standby和Standby-Active状态）。

mysql 双机热备工作原理

简单的说就是把一个服务器上执行过的sql语句在别的服务器上也重复执行一遍，这样只要两个数据库的初态是一样的，那么它们就能一直同步。
当然这种复制和重复都是mysql自动实现的，我们只需要配置即可。
我们进一步详细介绍原理的细节，这有一张图：

上图中有两个服务器，演示了从一个主服务器（master）把数据同步到从服务器（slave）的过程。
这是一个主-从复制的例子。主-主互相复制只是把上面的例子反过来再做一遍。所以我们以这个例子介绍原理。
对于一个mysql服务器，一般有两个线程来负责复制和被复制。当开启复制之后。

1. 作为主服务器Master，会把自己的每一次改动都记录到二进制日志 Binarylog 中。（从服务器会负责来读取这个log，然后在自己那里再执行一遍。）

2. 作为从服务器Slave，会用master上的账号登陆到 master上，读取master的Binarylog, 写入到自己的中继日志 Relaylog，然后自己的sql线程会负责读取这个中继日志，并执行一遍。到这里主服务器上的更改就同步到从服务器上了。

在mysql上可以查看当前服务器的主，从状态。其实就是当前服务器的 Binary（作为主服务器角色）状态和位置。以及其RelayLog（作为从服务器）的复制进度。

mysql 双机热备实现

参考下面各位大神的配置吧，他们写得太好了，太详细了。我就收藏一下。
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分库分表

基本思想就要把一个数据库切分成多个部分放到不同的数据库(server)上，从而缓解单一数据库的性能问题。

为什么要分库分表

当一张表的数据达到几千万时，你查询一次所花的时间会变多，如果有联合查询的话，我想有可能会死在那儿了。分表的目的就在于此，减小数据库的负担，缩短查询时间。

垂直切分和水平切分

垂直切分

一个数据库由很多表的构成，每个表对应着不同的业务，垂直切分是指按照业务将表进行分类，分布到不同的数据库上面，这样也就将数据或者说压力分担到不同的库上面

优点：

    1. 拆分后业务清晰，拆分规则明确。
    2. 系统之间整合或扩展容易。
    3. 数据维护简单。

缺点：

    1. 部分业务表无法join，只能通过接口方式解决，提高了系统复杂度。
    2. 受每种业务不同的限制存在单库性能瓶颈，不易数据扩展跟性能提高。
    3. 事务处理复杂。

水平切分

相对于垂直拆分的区别是：垂直拆分是把不同的表拆到不同的数据库中，而水平拆分是把同一个表拆到不同的数据库中。

优点：

    1. 不存在单库大数据，高并发的性能瓶颈。
    2. 对应用透明，应用端改造较少。     
    3. 按照合理拆分规则拆分，join操作基本避免跨库。
    4. 提高了系统的稳定性跟负载能力。

缺点：

    1. 拆分规则难以抽象。
    2. 分片事务一致性难以解决。
    3. 数据多次扩展难度跟维护量极大。
    4. 跨库join性能较差。

小结

两张方式共同缺点

    1. 引入分布式事务的问题。
    2. 跨节点Join 的问题。
    3. 跨节点合并排序分页问题。

目前主要有两种思路：

    A. **客户端模式**，在每个应用程序模块中配置管理自己需要的一个（或者多个）数据源，直接访问各个 数据库，在模块内完成数据的整合。 
    优点：相对简单，无性能损耗。   
    缺点：不够通用，数据库连接的处理复杂，对业务不够透明，处理复杂。
   B. 通过**中间代理层**来统一管理所有的数据源，后端数据库集群对前端应用程序透明；   
    优点：通用，对应用透明，改造少。   
    缺点：实现难度大，有二次转发性能损失