测试面试题集-MySQL数据库灵魂拷问（11）

1、什么是事务？

事务是数据库操作的最小工作单元，是作为单个逻辑工作单元执行的一系列操作，这些操作作为一个整体一起向系统提交，要么都执行、要么都不执行，是一组不可再分割的操作集合。

通俗理解就是做一件事情的过程，事务封装了一条dml、或者多条dml语句。这个过程有两种结果：要么全部成功、要么全部失败。

 

2、什么是事务的ACID特性？

A=Atomicity ，原子性：事务是数据库最小逻辑单位。事务中包含的各项操作在一次执行过程中，只允许出现两种状态之一，要么全部执行成功 ，要么全部执行失败。任何一项操作都会导致整个事务的失败，同时其它已经被执行的操作都将被撤销并回滚，只有所有的操作全部成功，整个事务才算是成功完成。

C=Consistency ，一致性：系统总是从一个一致性的状态转移到另一个一致性的状态。例如从 A 账户转账到 B 账户，不能因为 A 账户扣了钱，而 B 账户没有加钱，无论 A 和 B 怎么转账，系统中总额是固定的。如果数据库系统运行中发生故障，有些事务尚未完成就被迫中断，这些未完成事务对数据库所做的修改有一部分已写入物理数据库，这时数据库就处于一种不正确的状态，或者说是不一致的状态。

I=Isolation ，隔离性: 通常来说一个事务在完全提交之前,对其他事务是不可见的。也就是说，不同的事务并发操作相同的数据时，每个事务都有各自完整的数据空间。一个事务内部的操作及使用的数据对其它并发事务是隔离的，并发执行的各个事务是不能互相干扰的。

D=Durability ，持久性：事务一旦提交，将永久存在，接下来的其它操作或故障不应该对其执行结果有任何影响。即使服务器系统崩溃或服务器宕机等故障。只要数据库重新启动，那么一定能够将其恢复到事务成功结束后的状态。

3、事务的隔离级别与对应的问题?

MySQL 的隔离等级对加锁有影响，所以在分析具体加锁场景时，首先要确定当前的隔离等级，分为以下几个等级：

读未提交（Read Uncommitted ，简称 RU）：可以读到未提交的读，基本上不会使用该隔离等级，所以暂时忽略。

读已提交（Read Committed ，简称 RC）：存在幻读问题，对当前读获取的数据加记录锁。

可重复读（Repeatable Read ，简称 RR）：不存在幻读问题，对当前读获取的数据加记录锁，同时对涉及的范围加间隙锁，防止新的数据插入，导致幻读。

序列化（Serializable）：从 MVCC 并发控制退化到基于锁的并发控制，不存在快照读，都是当前读，并发效率急剧下降，不建议使用。

隔离级别与对应问题矩阵如下所示：

隔离级别	脏读	不可重复读	幻读
读未提交	是	是	是
不可重复读	否	是	是
可重复读	否	否	是（MySQL否）
串行化	否	否	否

注，常见数据库的默认级别：

• MySQL 数据库的默认隔离级别是 Repeatable read （可重复读）级别。

• Oracle数据库中，只支持 Seralizable（顺序读） 和 Read committed(读已提交)级别，默认的是 Read committed 级别。

• SQL Server 数据库中，默认的是 Read committed(读已提交) 级别。

4、MySQL是如何解决幻读的?

事务的隔离级别有4种：读未提交、读已提交、可重复读、串行化，关于在MySQL中InnoDB引擎是如何解决幻读，一张图甚过千言万语：

综上，高并发数据库系统中,为保证事务与事务之间隔离性和数据一致性,MySQL InnoDB引擎默认是RR的隔离级别,在MySQL 中通过MVCC快照读和next-key(当前读)两种模式解决幻读问题。

5、MySQL常见死锁场景有哪些？

• 2个事务交叉：同一个事务中出现delete，insert操作;

• 3个insert事务，一个回滚：三个事务的 insert 语句都是insert ignore into t1(a, b)values("1", "1");

• 多个事务，间隙锁造成死锁：同一个事务中多个update操作导致锁升级（行锁升级为表锁），并发操作时会导致死锁;

 

解决方式：事务拆分，同一个事物中不要出现锁升级,如果业务需求确实导致有表锁的出现，直接使用悲观锁。

6、drop、delete与truncate的区别？

drop:drop是DDL，会隐式提交，所以，不能回滚，不会触发触发器；drop语句删除表结构及所有数据，并将表所占用的空间全部释放,底层系统文件会变小；drop语句将删除表的结构所依赖的约束，触发器，索引，依赖于该表的存储过程/函数将保留,但是变为invalid状态。

truncate:truncate是DDL，会隐式提交，所以，不能回滚，不会触发触发器；truncate会删除表空间，底层系统文件会变小。并且将重新设置高水线和所有的索引，缺省情况下将空间释放到minextents个extent，除非使用reuse storage。不会记录日志，所以执行速度很快，但不能通过rollback撤消操作,如果一不小心把一个表truncate掉，也是可以恢复的，只是不能通过rollback来恢复；对于外键（foreignkey ）约束引用的表，不能使用 truncate table，而应使用不带 where 子句的 delete 语句；truncatetable不能用于参与了索引视图的表。

delete:delete是DML，执行delete操作时，每次从表中删除一行，并且同时将该行的的删除操作记录在redo和undo表空间中以便进行回滚（rollback）和重做操作，但要注意表空间要足够大，需要手动提交（commit）操作才能生效，可以通过rollback撤消操作；delete可根据条件删除表中满足条件的数据，如果不指定where子句，那么删除表中所有记录，只删表数据，删除操作后，底层系统文件不会变小；delete语句不影响表所占用的extent，高水线(high watermark)保持原位置不变。

总结：

• 在速度上，一般来说，drop> truncate > delete。

• 在使用drop和truncate时一定要注意，虽然可以恢复，但为了减少麻烦，还是要慎重。

• 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，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。

7、谈谈对索引的理解？

• 索引大大减小了服务器需要扫描的数据量；

• 索引可以帮助服务器避免排序和临时表；

• 索引可以将随机IO变成顺序IO；

缺点：创建索引和维护索引要耗费时间，这种时间随着数据量的增加而增加；索引需要占物理空间，除了数据表占数据空间之外，每一个索引还要占一定的物理空间，如果要建立聚簇索引，那么需要的空间就会更大；当对表中的数据进行增加、删除和修改的时候，索引也要动态的维护，这样就降低了数据的维护速度。



8、哪些情况可能无法使用上索引？

• 类型转换：当存在索引列的数据类型隐形转换，则用不上索引，比如列类型是字符串，那一定要在条件中将数据使用引号引用起来,否则不使用索引；

• 索引列加函数：加了函数无法使用上索引；

• 字符校对规则不对；

9、一个查询语句只查询到一条记录，但是总在扫描数据库，试分析原因？

• 没有索引或者没有用到索引(这是查询慢最常见的问题，是程序设计的缺陷)；

• 没有创建计算列导致查询不优化；

• 查询出的数据量过大（可以采用多次查询或其他方法降低数据量）；

• 查询语句需要优化；

10、若客户反馈系统慢，如何查找问题?

第一步：查询应用服务器，数据库服务器 CPU使用率，CPU负载，带宽，内存;

第二步：一般是 CPU 过高，且是mysql进程，则进入数据库，首先查询活跃线程数，查询正在执行的sql，顺便也去慢查询日志文件;
第三步：找到问题sql，分析sql，通过explain分析具体问题（一般都是数据库有大量计算操作，大量数据查询返回没有做分页处理）;
第四步：检查是否为网络问题。

11、MySQL是如何实现 ACID 特性的？

A=原子性：undo log来保证原子性，异常或执行失败后进行回滚；

C=一致性：事务的最终目的，即需要数据库层面保证，又需要应用层面进行保证；

I=隔离性：事务间的读写靠MySQL的锁机制来保证隔离，事务间的写操作靠MVCC机制（快照读、当前读）来保证隔离性；

D=持久性：redo log和binlog来保证持久性，确保当MySQL宕机或停电后，可以通过redo log最终将数据保存至磁盘中；

12、MySQL如何做大表DDL？

MySQL 5.7 已经支持原生在线DDL语句，但是涉及到一些参数配置，并可能不知道配置多少合适，所以一般大表还是使用percona-tools。

13、MySQL主从复制的原理和好处？

主从复制是指数据可以从一个MySQL数据库服务器主节点复制到一个或多个从节点。MySQL 默认采用异步复制方式，这样从节点不用一直访问主服务器来更新自己的数据，数据的更新可以在远程连接上进行，从节点可以复制主数据库中的所有数据库或者特定的数据库，或者特定的表。

MySQL主从复制的好处：

• 在业务复杂的系统中，假如有一句sql语句需要锁表，导致暂时不能使用读的服务，那么就很影响运行中的业务，使用主从复制，让主库负责写，从库负责读，这样，即使主库出现了锁表的情景，通过读从库也可以保证业务的正常运作。

• 做数据的热备。

• 有利于架构的扩展。业务量越来越大，I/O访问频率过高，单机无法满足，此时做多库的存储，降低磁盘I/O访问的频率，提高单个机器的I/O性能。

MySQL主从复制的原理：

从库IO线程请求主库的binlog，主库binlog dump线程写binlog，推送给从库，从库IO 线程接受binlog并把写入本地的relay log， 从库SQL线程回访relay log中的内容。 

14、MySQL内部的线程，各自负责什么工作？

• master主线程：innodb1.2 版本 负责插入缓冲；

• purge线程：负责undo页回收；

• page clean线程：负责脏页刷新；

• redo log线程：将日志缓存的内容刷新到redo log文件中；

• change buffer线程：将插入缓冲中的内容刷新到磁盘；

• purge线程：删除无用的undo页；

• error monitor线程：负责数据库报错的监控线程；

• lock monitor线程：负责锁的监控线程；

 

15、Explain执行计划中要关注哪些要素？

• type：查询表联接类型，从这里可以看到本次查询大概的效率；

• key：最终选择的索引，如果没有索引的话，本次查询效率通常很差；

• key_len：实际用上的索引长度（很多情况下，索引不一定会全部使用上，通过长度判断）；

• rows：预计需要扫描的记录数，预计需要扫描的记录数越小越好；

• extra：额外附加信息，主要确认是否出现 Using filesort、Using temporary 类似情况；

16、MySQL主从复制延迟原因与表现？

主从复制延迟的原因：

一个服务器开放Ｎ个链接给客户端来连接，这样有会有大并发的更新操作, 但是从服务器的里面读取binlog 的线程仅有一个，当某个SQL在从服务器上执行的时间稍长或者由于某个SQL要进行锁表就会导致，主服务器的SQL大量积压，未被同步到从服务器里。这就导致了主从不一致， 即主从延迟。MySQL提供了从服务器状态命令，可以通过 show slave status 进行查看，比如可以查看Seconds_Behind_Master参数的值来判断，是否有发生主从延时。

主从复制延迟的表现：

• 网络延迟：Read_Master_Log_Pos 变化非常慢，Seconds_Behind_Master逐步加大；

• 大表DDL：Read_Master_Log_Pos不变，status 显示正在alter 表，Seconds_Behind_Master逐步加大；

• 大事务：Read_Master_Log_Pos；

17、MySQL备份原理？

• 首先记录开始的LSN（全备的话就是从0开始，增备的话从指定路径，或者从表中获取）并启动一个xtrabackup_log后台检测的 fork进程，实时检测mysql redo的变化，一旦发现redo有新的日志写入，立刻将日志写入到日志文件xtrabackup_log中；

•  复制innodb的数据文件和系统表空间文件idbdata1到对应的以默认时间戳为备份目录的地方(流式备份就没有这个目录咯)；

•  复制结束后，执行flush table with read lock操作（5.7以及之前） 8.0使用备份锁，所以percona工具xtrabackup8.0只能备份mysql8.0；

•  复制.frm .myd .myi文件，并在这一时刻获得binary log 的位置；

•  将表进行解锁unlock tables （8.0 使用 UNLOCK INSTANCE）；

•  停止xtrabackup_log进程；

18、MySQL锁到底锁住了什么？

MySQL中的锁机制是为了解决共享资源并发访问的问题，从不同程度控制资源的读写，以保证数据库的完整性和一致性，MySQL同时锁住了主键与辅助索引。

19、谈谈MySQL锁超时，以及如何避免死锁？

MySQL锁超时排查：

• 查出的线程杀死：

  kill SELECT trx_MySQL_thread_id FROM information_schema.INNODB_TRX;
  

• 设置锁的超时时间：Innodb 行锁的等待时间（单位秒）。可在会话级别设置，RDS 实例该参数的默认值为 50（秒）。生产环境不推荐使用过大的 innodb_lock_wait_timeout参数值，该参数支持在会话级别修改，方便应用在会话级别单独设置某些特殊操作的行锁等待超时时间，如下：

  set innodb_lock_wait_timeout=1000; 
  

  设置当前会话 Innodb 行锁等待超时时间，单位秒。 

MySQL避免死锁：

• 如果不同程序会并发存取多个表，尽量约定以相同的顺序访问表，可以大大降低死锁机会。

• 在同一个事务中，尽可能做到一次锁定所需要的所有资源，减少死锁产生概率；

• 对于非常容易产生死锁的业务部分，可以尝试使用升级锁定颗粒度，通过表级锁定来减少死锁产生的概率；

20、 MySQL锁的优化策略？

• 读写分离；

• 分段加锁；

• 减少锁持有的时间；

• 多个线程尽量以相同的顺序去获取资源；

21、MySQL有哪些日志，请简要介绍？

• 重做日志（redo log）：确保事务的持久性。redo日志记录事务执行后的状态，用来恢复未写入data file的已成功事务更新的数据。防止在发生故障的时间点，尚有脏页未写入磁盘，在重启mysql服务的时候，根据redo log进行重做，从而达到事务的持久性这一特性。

• 回滚日志（undo log）：保证数据的原子性，保存了事务发生之前的数据的一个版本，可以用于回滚，同时可以提供多版本并发控制下的读（MVCC），也即非锁定读。

• 二进制日志（binlog）：用于复制，在主从复制中，从库利用主库上的binlog进行重播，实现主从同步。

• 错误日志（errorlog）：记录mysql服务的启停时正确和错误的信息，还记录启动、停止、运行过程中的错误信息。在默认情况下，系统记录错误日志的功能是关闭的，错误信息被输出到标准错误输出。

• 慢查询日志（slow query log）：记录所有执行时间超过long_query_time的所有查询或不使用索引的查询。报错select、update、delete以及insert语句，慢日志只会记录执行成功的语句。

• 一般查询日志（general log）：记录了服务器接收到的每一个查询或是命令，无论这些查询或是命令是否正确甚至是否包含语法错误，general log 都会将其记录下来 ，记录的格式为 {Time ，Id ，Command，Argument }。也正因为mysql服务器需要不断地记录日志，开启General log会产生不小的系统开销。因此，Mysql默认是把General log关闭的。

• 中继日志（relay log）：主从复制时使用的日志。

22、重做日志和二进制日志的区别？

• 涉及存储引擎不一样：binlog记录的是所有存储引擎的操作记录 redo log只记录innodb存储引擎的日志；

• 记录内容不一样：binlog记录的是关于一个事务的具体操作内容。为逻辑日志 而redo log记录的是每个页更改的物理情况；

• 写的时间不一样：binlog文件仅在事务提交前进行提交，即只写磁盘一次 而在事务进行过程中，却不断有重做日志条目被写入到重做日志文件中；

23、重做日志和二进制日志如何保证一致性？

MySQL通过两阶段提交(内部XA的两阶段提交)很好地解决了这一问题：

• 第一阶段：协调者向所有参与者发送事务内容，询问是否可以执行事务提交操作，并开始等待各参与者响应。事务操作，资源管理器此时会将undo日志和redo日志计入事务日志中。如果参与者成功执行了事务操作，那么就反馈给协调者Yes响应，表示事务可以执行；如果参与者没有成功执行事务，那么就反馈给协调者No响应，表示事务不可以执行。

• 第二阶段：提交或者中断事务。

24、MySQL半同步，5.6、5.7 半同步的区别？

• 5.6在半同步的时候，采用的是After Commit策略。即在主库上commit了之后，等待从库返回确认。

• 5.7在半同步的时候，采用的是AFTER_SYNC，先等待从库返回确认，然后主库在提交。

25、MySQL常见存储引擎及各自特点？

• InnoDB 支持事务、行级锁、支持外键约束，主要面向OLTP的应用，使用next-key locking 的策略来避免幻读现象的产生。

• MyISAM 不支持事务、表锁设计、支持全文索引、读写互相阻塞、不支持外键约束；主要面向OLAP应用场景；缓存池只缓存索引文件，不缓存数据文件。

• Memory 将所有数据保存在RAM中，在需要快速查找引用和其他类似数据的环境下，可提供极快的访问。如果数据库重启或者奔溃，数据都将丢失。

• TokuDB 支持事务、高压缩、告诉读写、基于稀疏树索引设计；支持大多数在线修改索引、添加字段。

• Inforbright/infinidb 列式存储、高压缩、单列查询快。