数据库精选 60 道面试题

   刊发时间:2022-07-21 01:41:38   来源:火狐体育官方投注 作者:火狐体育注册网址

  扩展(可分为内存性数据库以及文档型数据库,比如 Redis,MongoDB,HBase 等,适合场景:数据量大高可用的日志系统/地理位置存储系统)。

  执行器(执行时会先看用户是否有执行权限,有才去使用这个引擎提供的接口)- 去引擎层获取数据返回(如果开启查询缓存则会缓存查询结果)

  哈希表这种适用于等值查询的场景,比如 memcached 以及其它一些 NoSQL 引擎,不适合范围查询。

  有序数组索引只适用于静态存储引擎,等值和范围查询性能好,但更新数据成本高。

  N 叉树由于读写上的性能优点以及适配磁盘访问模式以及广泛应用在数据库引擎中。

  扩展(以 InnoDB 的一个整数字段索引为例,这个 N 差不多是 1200。棵树高是 4 的时候,就可以存 1200 的 3 次方个值,这已经 17 亿了。考虑到树根的数据块总是在内存中的,一个 10 亿行的表上一个整数字段的索引,查找一个值最多只需要访问 3 次磁盘。其实,树的第二层也有很大概率在内存中,那么访问磁盘的平均次数就更少了。)

  InnoDB 存储引擎:B+ 树索引的叶子节点保存数据本身,其数据文件本身就是索引文件。

  MyISAM 存储引擎:B+ 树索引的叶子节点保存数据的物理地址,叶节点的 data 域存放的是数据记录的地址,索引文件和数据文件是分离的。

  哈希索引虽然能提供O(1)复杂度查询,但对范围查询和排序却无法很好的支持,最终会导致全表扫描。

  B 树能够在非叶子节点存储数据,但会导致在查询连续数据可能带来更多的随机 IO。

  而 B+ 树的所有叶节点可以通过指针来相互连接,减少顺序遍历带来的随机 IO。

  由于唯一索引用不上 change buffer 的优化机制,因此如果业务可以接受,从性能角度出发建议你优先考虑非唯一索引。

  覆盖索引可以减少树的搜索次数,显著提升查询性能,所以使用覆盖索引是一个常用的性能优化手段。

  MySQL 5.6 引入的索引下推优化(index condition pushdown), 可以在索引遍历过程中,对索引中包含的字段先做判断,直接过滤掉不满足条件的记录,减少回表次数。

  对索引使用左或者左右模糊匹配,也就是 like %xx 或者 like %xx% 这两种方式都会造成索引失效。原因在于查询的结果可能是多个,不知道从哪个索引值开始比较,于是就只能通过全表扫描的方式来查询。

  对索引进行函数/对索引进行表达式计算,因为索引保持的是索引字段的原始值,而不是经过函数计算的值,自然就没办法走索引。

  WHERE 子句中的 OR语句,只要有条件列不是索引列,就会进行全表扫描。

  创建 hash 字段索引,查询性能稳定,有额外的存储和计算消耗,跟第三种方式一样,都不支持范围扫描。

  当需要更新一个数据页时,如果数据页在内存中就直接更新;而如果这个数据页还没有在内存中的话,在不影响数据一致性的前提下,InnoDB 会将这些更新操作缓存在 change buffer 中。

  这样就不需要从磁盘中读入这个数据页了,在下次查询需要访问这个数据页的时候,将数据页读入内存,然后执行 change buffer 中与这个页有关的操作。通过这种方式就能保证这个数据逻辑的正确性。

  注意唯一索引的更新就不能使用 change buffer,实际上也只有普通索引可以使用。

  - 对于写多读少的业务来说,页面在写完以后马上被访问到的概率比较小,此时 change buffer 的使用效果最好。这种业务模型常见的就是账单类、日志类的系统。

  - 反过来,假设一个业务的更新模式是写入之后马上会做查询,那么即使满足了条件,将更新先记录在 change buffer,但之后由于马上要访问这个数据页,会立即触发 merge 过程。这样随机访问 IO 的次数不会减少,反而增加了 change buffer 的维护代价。

  MySQL 在真正开始执行语句之前,并不能精确地知道满足这个条件的记录有多少条。

  redo log 主要用于 MySQL 异常重启后的一种数据恢复手段,确保了数据的一致性。

  其实是为了配合 MySQL 的 WAL 机制。因为 MySQL 进行更新操作,为了能够快速响应,所以采用了异步写回磁盘的技术,写入内存后就返回。但是这样,会存在crash后内存数据丢失的隐患,而 redo log 具备 crash safe 的能力。

  第一点:redo log 可确保 innoDB 判断哪些数据已经刷盘,哪些数据还没有

  redo log 和 binlog 有一个很大的区别就是,一个是循环写,一个是追加写。也就是说 redo log 只会记录未刷盘的日志,已经刷入磁盘的数据都会从 redo log 这个有限大小的日志文件里删除。binlog 是追加日志,保存的是全量的日志。

  当数据库 crash 后,想要恢复未刷盘但已经写入 redo log 和 binlog 的数据到内存时,binlog 是无法恢复的。虽然 binlog 拥有全量的日志,但没有一个标志让 innoDB 判断哪些数据已经刷盘,哪些数据还没有。

  但 redo log 不一样,只要刷入磁盘的数据,都会从 redo log 中抹掉,因为是循环写!数据库重启后,直接把 redo log 中的数据都恢复至内存就可以了。

  第二点:如果 redo log 写入失败,说明此次操作失败,事务也不可能提交

  redo log 每次更新操作完成后,就一定会写入日志,如果写入失败,说明此次操作失败,事务也不可能提交。

  redo log 内部结构是基于页的,记录了这个页的字段值变化,只要crash后读取redo log进行重放,就可以恢复数据。

  根据 redo log 和 binlog 的两阶段提交,未持久化的数据分为几种情况:

  MySQL 每执行一条 DML 语句,会先把记录写入redo log buffer(用户空间),再保存到内核空间的缓冲区 OS-buffer 中,后续某个时间点再一次性将多个操作记录写到redo log file(刷盘)。这种先写日志,再写磁盘的技术,就是WAL。

  2:称为实时写,延迟刷。每次事务提交写入到OS buffer,然后是每秒将日志写入到redo log file。

  MySQL Server 层接收到 SQL 请求后,对其进行分析、优化、执行等处理工作,将生成的 SQL 执行计划发到 InnoDB 存储引擎层执行。

  记录到内存以后会修改 redo log 的记录,会在添加一行记录,其内容是需要在哪个数据页上做什么修改。

  等到 MySQL Server 层处理完事务以后,会将事务的状态设置为commit,也就是提交该事务。

  在收到事务提交的请求以后,redo log会把刚才写入内存中的操作记录写入到磁盘中,从而完成整个日志的记录过程。

  binlog 是归档日志,属于 MySQL Server 层的日志。可以实现主从复制和数据恢复两个作用。

  当需要恢复数据时,可以取出某个时间范围内的 binlog 进行重放恢复。

  而两阶段提交就是让这两个状态保持逻辑上的一致。redolog 用于恢复主机故障时的未更新的物理数据,binlog 用于备份操作。两者本身就是两个独立的个体,要想保持一致,就必须使用分布式事务的解决方案来处理。

  先写 redo log,crash 后 bin log 备份恢复时少了一次更新,与当前数据不一致。

  两阶段提交就是为了保证 redo log 和 binlog 数据的安全一致性。只有在这两个日志文件逻辑上高度一致了才能放心的使用。

  在恢复数据时,redolog 状态为 commit 则说明 binlog 也成功,直接恢复数据;如果 redolog 是 prepare,则需要查询对应的 binlog事务是否成功,决定是回滚还是执行。

  WAL,中文全称是 Write-Ahead Logging,它的关键点就是日志先写内存,再写磁盘。MySQL 执行更新操作后,在真正把数据写入到磁盘前,先记录日志。

  好处是不用每一次操作都实时把数据写盘,就算 crash 后也可以通过redo log 恢复,所以能够实现快速响应 SQL 语句。

  优点:不需要记录每一行的变化,减少了binlog日志量,节约了IO,提高性能。

  缺点:由于记录的只是执行语句,为了这些语句能在备库上正确运行,还必须记录每条语句在执行的时候的一些相关信息,以保证所有语句能在备库得到和在主库端执行时候相同的结果。

  优点:binlog 中可以不记录执行的 SQL 语句的上下文相关的信息,仅需要记录那一条记录被修改成什么了。所以rowlevel的日志内容会非常清楚的记录下每一行数据修改的细节。不会出现某些特定情况下的存储过程、或 function、或trigger的调用和触发无法被正确复制的问题。

  实际上就是 Statement 与 Row 的结合。一般的语句修改使用 statment 格式保存 binlog,如一些函数,statement 无法完成主从复制的操作,则采用 row 格式保存 binlog,MySQL 会根据执行的每一条具体的 SQL 语句来区分对待记录的日志形式。

  write pos 是当前记录的位置,一边写一边后移,写到第 3 号文件末尾后就回到 0 号文件开头。

  checkpoint 是当前要擦除的位置,也是往后推移并且循环的,擦除记录前要把记录更新到数据文件。

  write pos 和 checkpoint 之间的是“粉板”上还空着的部分,可以用来记录新的操作。

  如果 write pos 追上 checkpoint,表示“粉板”满了,这时候不能再执行新的更新,得停下来先擦掉一些记录,把 checkpoint 推进一下。

  有了 redo log,当数据库发生宕机重启后,可通过 redo log将未落盘的数据(check point之后的数据)恢复,保证已经提交的事务记录不会丢失,这种能力称为crash-safe。

  SQL 语句被堵住了,比如:表锁,行锁等,导致存储引擎不执行对应的 SQL 语句。

  第三种方法是,在有些场景下,可以新建一个更合适的索引,来提供给优化器做选择,或删掉误用的索引。

  inimum+Supermum:两个虚拟的伪记录,分别表示页中的最小记录和最大记录,占固定的26字节。

  Page Directory:页中某些记录的相对位置,也就是各个槽对应的记录在页面中的地址偏移量。

  只要redolog 和 binlog 保证持久化磁盘就能确保MySQL异常重启后回复数据

  在恢复数据时,redolog 状态为 commit 则说明 binlog 也成功,直接恢复数据;如果 redolog 是 prepare,则需要查询对应的 binlog事务是否成功,决定是回滚还是执行。

  DBA 的最核心的工作就是保证数据的完整性,先要做好预防,预防的话大概是通过这几个点:

  做好 SQL 审计,只要是对线上数据有更改操作的语句(DML和DDL)都需要进行审核

  做好备份。备份的线)如果数据量比较大,用物理备份 xtrabackup。定期对数据库进行全量备份,也可以做增量备份。(2)如果数据量较少,用 mysqldump 或者 mysqldumper。再利用 binlog 来恢复或者搭建主从的方式来恢复数据。定期备份binlog 文件也是很有必要的

  DML 误操作语句造成数据不完整或者丢失。可以通过 flashback,美团的 myflash,也是一个不错的工具,本质都差不多

  只能通过全量备份+应用 binlog 的方式来恢复数据。一旦数据量比较大,那么恢复时间就特别长

  DELETE 语句执行删除的过程是每次从表中删除一行,并且同时将该行的删除操作作为事务记录在日志中保存以便进行进行回滚操作。

  TRUNCATE TABLE 则一次性地从表中删除所有的数据并不把单独的删除操作记录记入日志保存,删除行是不能恢复的。并且在删除的过程中不会激活与表有关的删除触发器。执行速度快。

  如果想删除部分数据用 delete,注意带上 where 子句,回滚段要足够大;

  如果想删除表,当然用 drop;如果想保留表而将所有数据删除,如果和事务无关,用 truncate 即可;

  如果和事务有关,或者想触发 trigger,还是用 delete;如果是整理表内部的碎片,可以用 truncate 跟上 reuse stroage,再重新导入/插入数据。

  一个是 kill query + 线程 id,表示终止这个线程中正在执行的语句

  如果客户端接受慢,会导致 MySQL 服务端由于结果发不出去,这个事务的执行时间会很长。

  服务端并不需要保存一个完整的结果集,取数据和发数据的流程都是通过一个 next_buffer 来操作的。

  由于 MySQL 是边读变发,因此对于数据量很大的查询结果来说,不会再 server 端保存完整的结果集,所以,如果客户端读结果不及时,会堵住 MySQL 的查询过程,但是不会把内存打爆。

  InnoDB 引擎内部,由于有淘汰策略,InnoDB 管理 Buffer_Pool 使用的是改进的 LRU 算法,使用链表实现,实现上,按照 5:3 的比例把整个 LRU 链表分成了 young 区域和 old 区域。对冷数据的全扫描,影响也能做到可控制。

  由于临时表是每个线程自己可见的,所以不需要考虑多个线程执行同一个处理时临时表的重名问题,在线程退出的时候,临时表会自动删除。

  InnoDB 是事务型数据库的首选引擎,支持事务安全表 (ACID),支持行锁定和外键。MySQL5.5.5 之后,InnoDB 作为默认存储引擎

  MyISAM 基于 ISAM 的存储引擎,并对其进行扩展。它是在 Web、数据存储和其他应用环境下最常用的存储引擎之一。MyISAM 拥有较高的插入、查询速度,但不支持事务。在 MySQL5.5.5 之前的版本中,MyISAM 是默认存储引擎

  MEMORY 存储引擎将表中的数据存储到内存中,为查询和引用其他表数据提供快速访问。

  为什么我不建议你在生产环境上使用内存表。这里的原因主要包括两个方面:锁粒度问题;数据持久化问题。

  由于重启会丢数据,如果一个备库重启,会导致主备同步线程停止;如果主库跟这个备库是双 M 架构,还可能导致主库的内存表数据被删掉。

  数据库在某个时候误操作,就可以找到距离误操作最近的时间节点的bin log,重放到临时数据库里,然后选择误删的数据节点,恢复到线上数据库。

  一开始创建主备关系的时候,是由备库指定的,比如基于位点的主备关系,备库说“我要从binlog文件A的位置P”开始同步,主库就从这个指定的位置开始往后发。

  而主备关系搭建之后,是主库决定要发给数据给备库的,所以主库有新的日志也会发给备库。

  客户端读写都是直接访问A,而节点B是备库,只要将A的更新都同步过来,到本地执行就可以保证数据是相同的。

  在备库B上通过changemaster命令设置主库A的IP端口用户名密码以及从哪个位置开始请求binlog包括文件名和日志偏移量

  在备库B上执行start-slave命令备库会启动两个线程:io_thread和sql_thread分别负责建立连接和读取中转日志进行解析执行

  后来由于多线程复制方案的引入,sql_thread演化成了多个线、什么是主备延迟

  因为单线程复制的能力全面低于多线程复制,对于更新压力较大的主库,备库可能是一直追不上主库的,带来的现象就是备库上seconds_behind_master值越来越大。

  在实际应用中,建议使用可靠性优先策略,减少主备延迟,提升系统可用性,尽量减少大事务操作,把大事务拆分小事务。

  按表分发策略:如果两个事务更新不同的表,它们就可以并行。因为数据是存储在表里的,所以按表分发,可以保证两个 worker 不会更新同一行。缺点:如果碰到热点表,比如所有的更新事务都会涉及到某一个表的时候,所有事务都会被分配到同一个 worker 中,就变成单线程复制了。

  按行分发策略:如果两个事务没有更新相同的行,它们在备库上可以并行。如果两个事务没有更新相同的行,它们在备库上可以并行执行。显然,这个模式要求 binlog 格式必须是 row。缺点:相比于按表并行分发策略,按行并行策略在决定线程分发的时候,需要消耗更多的计算资源。

  第一种方法:先处理掉那些占着连接但是不工作的线程。或者再考虑断开事务内空闲太久的连接。kill connection + id

  第二种方法:减少连接过程的消耗:慢查询性能问题在 MySQL 中,会引发性能问题的慢查询,大体有以下三种可能:索引没有设计好;SQL 语句没写好;MySQL 选错了索引(force index)。

  分区并不是越细越好。实际上,单表或者单分区的数据一千万行,只要没有特别大的索引,对于现在的硬件能力来说都已经是小表了。

  分区也不要提前预留太多,在使用之前预先创建即可。比如,如果是按月分区,每年年底时再把下一年度的 12 个新分区创建上即可。对于没有数据的历史分区,要及时的 drop 掉。

  MySQL 内部维护了一个全局变量 global_query_id,每次执行语句(包括select语句)的时候将它赋值给 Query_id,然后给这个变量加 1。如果当前语句是这个事务执行的第一条语句,那么 MySQL 还会同时把 Query_id 赋值给这个事务的 Xid。

  而 global_query_id 是一个纯内存变量,重启之后就清零了。所以了,在同一个数据库实例中,不同事务的 Xid 也是有可能相同的。但是 MySQL 重启之后会重新生成新的 binlog 文件,这就保证了,同一个 binlog 文件里,Xid 一定是惟一的。

  对于 count(主键 id) 来说,InnoDB 引擎会遍历整张表,把每一行的 id 值都取出来,返回给 server 层。server 层拿到 id 后,判断是不可能为空的,就按行累加。

  对于 count(1) 来说,InnoDB 引擎遍历整张表,但不取值。server 层对于返回的每一行,放一个数字“1”进去,判断是不可能为空的,按行累加。单看这两个用法的差别的话,你能对比出来,count(1) 执行得要比 count(主键 id) 快。因为从引擎返回 id 会涉及到解析数据行,以及拷贝字段值的操作。

  对于 count(字段) 来说:如果这个“字段”是定义为 not null 的话,一行行地从记录里面读出这个字段,判断不能为 null,按行累加;如果这个“字段”定义允许为 null,那么执行的时候,判断到有可能是 null,还要把值取出来再判断一下,不是 null 才累加。也就是前面的第一条原则,server 层要什么字段,InnoDB 就返回什么字段。

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