二、优化数据库对象

1、优化表的数据类型

      应用设计的时候需要考虑字段的长度留有一定的冗余，但不推荐很多字段都留有大量的冗余，这样既浪费磁盘空间，也在应用操作时浪费物理内存。

      在MySQL中，可以使用函数PROCEDURE ANALYSE()对表进行分析，给出优化建议。(16,  256)是指不为包含的值多于16或者256字节的ENUM类型提出建议。

      Optimal_fieldtype为优化建议，可以通过alter修改字段类型：ALTER TABLE TAB_NAME MODIFY COLUMN Optimal_fieldtype_VALUE;

2、逆规范化

      反规划的好处是降低连接操作的需求、降低外码和索引的数目、减少表的数目，带来的问题可能会出现数据的完整性问题，虽然查询加快，但是会降低修改速度。在进行反规范操作之前，要充分考虑数据的存取需求、常用表的大小、一些特殊的计算、数据的物理存储位置。常用的反规范技术如下：

      - 增加冗余列：指在多个表中具有相同的列，它常用来查询时避免连接操作。

      - 增加派生列：指增加的列来自其他表中的数据，由其他表中的数据经过计算生成，作用是减少连接操作，避免使用集函数。

      - 重新组表：指如果许多用户需要查看两个表连接出来的结果数据，则把这两个表重新组成一个表来减少连接而提高性能。

      - 分库分表：upload/201808271559126466.png" alt="" style="border: 0px; max-width: 900px;" />

      Table_locks_immediate：产生表级锁定的次数。

      如果Table_locks_waited比较高，说明存在着严重的表级锁争用情况。

2.2 MySQL表级锁的锁模式

      表级锁分为表共享读锁和表独占写锁。兼容性如下：

      对于MyISAM表的读操作，不会阻塞其他用户对同一表的读请求，但会阻塞对同一个表的写请求。对表的写操作，会阻塞同一表的读和写。MyISAM读操作和写操作以及写操作之间是串行的。

2.3 如何加锁表

      MyISAM在执行SELECT、UPDATE、DELETE、INSERT前，会自动给涉及的表加锁，无需用户干预。

      显式加锁情况：比如同时要查询或者比对两个表中的内容，为防止在查其中一个时另一个有更新或者新数据，此时需要显式的为两个表加锁。

      加锁命令：LOCK TABLES tab_name READ LOCAL, tab_name2 READ LOCAL;  -- LOCAL表示允许其他用户在MyISAM表尾并发插入记录。使用显式加锁时，必须同时取得所有涉及表的锁，而且加锁后只能访问加锁的这些表，不能访问其他表。并且如果加的是读锁，那么只能执行查询操作。并且加锁时需要对别名也要加锁。

2.4 MyISAM并发插入

      MyISAM通过concurrent_insert参数决定是否允许并发插入

      - 0：不允许并发插入

      - 1：MyISAM表中无空洞，允许读的同时在表末尾插入记录。默认设置

      - 2：无论是否有无空洞，都能插入。

      可以利用并发插入特性来解决应用中对同一表查询和插入的锁争用。同时定期在系统空闲时整理空间碎片，收回因删除记录而产生的中间空洞。

      注意：只能insert不能update和delete。且锁表的session不能获取到新插入到的数据。

2.5 MyISAM的锁调度

      同一时刻请求的写锁和读锁，MySQL会优先处理写进程。即使是读请求先到等待队列，写锁也会插入到读锁请求之前，这也是MyISAM表不太适合于有大量更新操作和查询操作应用的原因。

      调节MyISAM的调度行为：

      - 通过制定启动参数low-priority-updates， 使MyISAM引擎默认给予读请求以优先的权利。

      - 通过执行命令 SET LOW_PRIORITY_UPDATES = 1，来降低更新请求的优先级。

      - 通过制定INSERT、UPDATE、DELETE语句的LOW_PRIORITY属性，降低该语句的优先级。

      MySQL也提供了一种折中的办法，即给系统参数max_write_lock_count设置一个合适的值，当一个表的读锁达到这个值后，MySQL就暂时将写请求的优先级降低。

3、InnoDB锁问题

3.1 背景知识

3.1.1 事务及其ACID属性

      事务是由一组SQL语句组成的逻辑处理单元，具有以下4个属性，通常简称为事务的ACID属性。

      - 原子性：事务是一个原子操作单元，其对数据的修改，要么全部执行，要么全都不执行。

      - 一致性：在事务开始和完成时，数据都必须保持一致状态。这意味着所有相关的数据规则都必须应用于事务的修改，以保持数据的完整性；事务结束时，所有的内部数据结构也都必须是正确的。

      - 隔离性：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：事务完成之后，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。

3.1.2 并发事务处理的问题

      相对于串行处理来说，并发事务处理能大大增加数据库资源利用率，提供吞吐量，但会引起下列问题：

      - 更新丢失：两个或多个事务同时操作同一行，会覆盖其他事务的更新。

      - 脏读：当一个事务在对一条记录做修改未完成并提交前，另一个事务来读取同一条记录，这时读取到的数据叫脏读。

      - 不可重复读：一个事务在读取某些数据后的某个时间，再次读取，发现读出的数据已经发生了改变或某些记录已经被删除了。

      - 幻读：一个事务按相同的查询条件重新读取以前检索过的数据，其他事务插入了满足其条件的新数据。

3.1.3 事务隔离级别

      线上业务应完全避免更新丢失，但是避免此情况需要应用程序对要更新的数据加必要的锁来解决。但是关于读一致性，必须由数据库提供一定的事务隔离机制来解决。数据库事务隔离的方式，基本上可分为以下两种：

      - 在读取数据之前，对其加锁。 

      - 使用数据多版本并发控制(MVCC/MCC)，按照请求时间点创建快照。

      数据库的事务隔离越严格，并发副作用越小，相应的代价也就越大，因为事务隔离实质是进行"串行化"。

      为了解决隔离和并发的矛盾，ISO/ANSI SQL92定义了4个事务隔离级别。应用可以根据自己的业务逻辑要求，选择不同的隔离级别来平衡隔离和并发的矛盾。

3.2 获取InnoDB行锁争用情况

      如果Innodb_row_lock_waits和Innodb_row_lock_time_avg的值比较高，则争用比较严重。

      此时可以通过查询information_schema数据库中的表来查看锁情况，或者通过设置InnoDB Monitors来观察发生锁冲突的表、数据行等。

      - 通过information_schema

        SELECT * FROM innodb_locks;

        SELECT * FROM innodb_lock_waits;

      - 通过InnoDB Monitors

        CREATE TABLE innodb_monitor(a INT) ENGINE = INNODB;

        然后通过：SHOW ENGINE INNODB STATUS查看

        关闭监视器：DROP TABLE innodb_monitor;

3.3 InnoDB行锁模式及加锁方法

      InnoDB实现了两种类型的行锁：

      - 共享锁：允许另一个事务也获得共享锁，但是阻止其他事务获得相同数据集的排他锁。

      - 排他锁：允许获得排他锁的事务更新数据，阻止其他事务取得相同数据集的共享读锁和排他写锁。