【数据库】MySQL锁机制、热备、分表

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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

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

Mycat分库分表

Mycat的架构其实很好理解，Mycat是代理，Mycat后面就是物理数据库。和Web服务器的Nginx类似。对于使用者来说，访问的都是Mycat，不会接触到后端的数据库。

常用的分库分表中间件

简单易用的组件：

• 当当sharding-jdbc
• 蘑菇街TSharding

强悍重量级的中间件：

• sharding
• TDDL Smart Client的方式（淘宝）
• Atlas(Qihoo 360)
• alibaba.cobar(是阿里巴巴（B2B）部门开发)
• MyCAT（基于阿里开源的Cobar产品而研发）
• Oceanus(58同城数据库中间件)
• OneProxy(支付宝首席架构师楼方鑫开发)
• vitess（谷歌开发的数据库中间件）