內容簡介
《MySQL技術內幕(第5版)》是MySQL方麵名副其實的經典著作,全麵介紹MySQL的基礎知識以及MySQL有彆於其他數據庫係統的獨特功能,書中特彆關注如何高效地使用和管理MySQL。
《MySQL技術內幕(第5版)》由4個部分組成:第一部分集中介紹與數據庫使用相關的一些基本概念,第二部分重點關注的是自己如何動手編寫和使用MySQL的程序,第三部分主要是麵嚮那些負責數據庫管理的讀者,第四部分提供瞭一些參考附錄。書中包含大量示例,詳盡地演示瞭MySQL的各項功能特性。此外,本書還為使用C語言、PHP語言和Perl語言開發數據庫應用的讀者提供瞭相關內容。
《MySQL技術內幕(第5版)》不僅適閤MySQL初學者閱讀,也適閤想要深入瞭解MySQL的數據庫管理人員和開發人員參考。
作者簡介
Paul DuBois是作傢,數據庫管理員,也是開源社區和MySQL社區的領導者。他為MySQL在綫文檔做齣瞭很大貢獻,其著作包括MySQL and Perl for the Web、MySQL Cookbook、Using csh and tcsh和Software Portability with imake。目前,他是Oracle公司MySQL文檔團隊的一名技術作傢。
內頁插圖
目錄
目錄
第1章 MySQL入門 1
1.1 MySQL的用途 1
1.2 示例數據庫 3
1.2.1 美史聯盟項目 4
1.2.2 成績考評項目 5
1.2.3 如何運用示例數據庫 5
1.3 基本數據庫術語 6
1.3.1 結構術語 6
1.3.2 查詢語言術語 8
1.3.3 MySQL的體係結構術語 8
1.4 MySQL教程 9
1.4.1 獲取示例數據庫發行包 10
1.4.2 基本配置要求 10
1.4.3 建立和斷開MySQL服務器連接 11
1.4.4 執行SQL語句 13
1.4.5 創建數據庫 15
1.4.6 創建錶 15
1.4.7 添加新行 29
1.4.8 重置sampdb數據庫 32
1.4.9 檢索信息 33
1.4.10 刪除或更新已有行 56
1.5 mysql交互技巧 58
1.5.1 簡化連接過程 58
1.5.2 在調用命令時減少打字輸入 60
1.6 何去何從 63
第2章 使用SQL管理數據 64
2.1 服務器的SQL模式 65
2.2 MySQL的標識符語法和命名規則 66
2.3 SQL語句的大小寫規則 67
2.4 字符集支持 68
2.4.1 指定字符集 69
2.4.2 確定可用字符集和當前設置 70
2.4.3 Unicode支持 71
2.5 數據庫的選擇、創建、刪除和更改 72
2.5.1 選擇數據庫 72
2.5.2 創建數據庫 72
2.5.3 刪除數據庫 73
2.5.4 更改數據庫 73
2.6 錶的創建、刪除、索引和更改 73
2.6.1 存儲引擎的特性 73
2.6.2 創建錶 77
2.6.3 刪除錶 84
2.6.4 索引錶 84
2.6.5 更改錶結構 88
2.7 獲取數據庫元數據 90
2.7.1 使用SHOW語句獲取元數據 90
2.7.2 藉助INFORMATION_SCHEMA獲取元數據 92
2.7.3 從命令行獲取元數據 94
2.8 使用連接實現多錶檢索 95
2.8.1 內連接 96
2.8.2 對被連接錶裏的列引用進行限定 97
2.8.3 左(外)連接和右(外)連接 97
2.9 使用子查詢實現多錶檢索 100
2.9.1 帶關係比較運算符的子查詢 101
2.9.2 IN和NOT IN子查詢 102
2.9.3 ALL、ANY和SOME子查詢 103
2.9.4 EXISTS和NOT EXISTS子查詢 103
2.9.5 相關子查詢 104
2.9.6 FROM子句裏的子查詢 104
2.9.7 將子查詢改寫為連接 104
2.10 使用UNION實現多錶檢索 106
2.11 多錶刪除和更新 108
2.12 事務處理 110
2.12.1 利用事務保證語句安全執行 111
2.12.2 使用事務保存點 114
2.12.3 事務隔離 114
2.13 外鍵和引用完整性 116
2.14 使用FULLTEXT搜索 121
2.14.1 自然語言FULLTEXT搜索 122
2.14.2 布爾模式的全文搜索 124
2.14.3 查詢擴展全文搜索 125
2.14.4 配置全文搜索引擎 126
第3章 數據類型 127
3.1 數據值類彆 128
3.1.1 數值 128
3.1.2 字符串值 129
3.1.3 時態(日期/時間)值 136
3.1.4 空間值 136
3.1.5 布爾值 136
3.1.6 NULL值 136
3.2 MySQL數據類型 137
3.2.1 數據類型概述 137
3.2.2 錶定義裏的特殊列類型 138
3.2.3 指定列的默認值 139
3.2.4 數字數據類型 140
3.2.5 字符串數據類型 145
3.2.6 時態(日期/時間)數據類型 156
3.3 MySQL如何處理效數據值 163
3.4 處理序列 164
3.4.1 通用的AUTO_INCREMENT屬性 164
3.4.2 存儲引擎特有的AUTO_INCREMENT屬性 166
3.4.3 使用AUTO_INCREMENT列需要考慮的問題 168
3.4.4 AUTO_INCREMENT列的使用提示 168
3.4.5 在AUTO_INCREMENT的情況下生成序列 170
3.5 錶達式計算和類型轉換 171
3.5.1 編寫錶達式 172
3.5.2 類型轉換 177
3.6 選擇數據類型 183
3.6.1 列要存放什麼類型的值 184
3.6.2 所有值是否都在某個特定的區間內 186
第4章 視圖和存儲程序 188
4.1 使用視圖 189
4.2 使用存儲程序 191
4.2.1 復閤語句和語句分隔符 191
4.2.2 存儲函數和存儲過程 193
4.2.3 觸發器 196
4.2.4 事件 197
4.3 視圖和存儲程序的安全性 199
第5章 查詢優化 200
5.1 使用索引 200
5.1.1 索引的優點 201
5.1.2 索引的代價 203
5.1.3 挑選索引 203
5.2 MySQL查詢優化程序 206
5.2.1 查詢優化程序的工作原理 207
5.2.2 使用EXPLAIN檢查優化程序的操作 209
5.3 選擇利於高效查詢的數據類型 214
5.4 選擇利於高效查詢的錶存儲格式 216
5.5 高效加載數據 217
5.6 調度、鎖定和並發 219
第6章 MySQL程序設計入門 221
6.1 為何要自己編寫MySQL程序 221
6.2 MySQL提供的API 223
6.2.1 C語言API 224
6.2.2 Perl語言DBI API 224
6.2.3 PHP語言API 225
6.3 選擇API 226
6.3.1 執行環境 227
6.3.2 性能 227
6.3.3 開發時間 228
6.3.4 可移植性 228
第7章 用C語言編寫MySQL程序 230
7.1 編譯和鏈接客戶端程序 231
7.2 連接服務器 233
7.3 齣錯處理和命令選項處理 236
7.3.1 齣錯檢查 236
7.3.2 實時獲取連接參數 239
7.3.3 把選項處理整閤進客戶端程序 248
7.4 處理SQL語句 252
7.4.1 處理那些修改行的語句 253
7.4.2 處理那些返迴結果集的語句 254
7.4.3 通用的語句處理器 256
7.4.4 另一種語句處理方法 257
7.4.5 mysql_store_result()與mysql_use_result()的對比 258
7.4.6 使用結果集元數據 260
7.4.7 對特殊字符和二進製數據進行編碼 264
7.5 交互式語句執行程序 267
7.6 編寫支持SSL的客戶端程序 268
7.7 一次執行多條語句 272
7.8 使用服務器端預處理語句 273
7.9 使用預處理CALL支持 282
第8章 用Perl DBI編寫MySQL程序 286
8.1 Perl腳本的特點 286
8.2 Perl DBI概述 287
8.2.1 DBI數據類型 287
8.2.2 一個簡單的DBI腳本 288
8.2.3 齣錯處理 291
8.2.4 處理那些修改行的語句 294
8.2.5 處理那些返迴結果集的語句 295
8.2.6 在語句串裏引用特殊字符 302
8.2.7 占位符與預處理語句 305
8.2.8 把查詢結果綁定到腳本變量 307
8.2.9 指定連接參數 307
8.2.10 調試 310
8.2.11 使用結果集元數據 312
8.2.12 執行事務 316
8.3 DBI腳本實踐 317
8.3.1 生成美史聯盟成員名錄 317
8.3.2 發送成員資格更新通知 322
8.3.3 編輯美史聯盟成員條目 326
8.3.4 尋找誌趣相投的聯盟成員 331
8.3.5 把美史聯盟成員名錄放到網上 332
8.4 使用DBI來開發Web應用程序 334
8.4.1 配置Apache服務器來處理CGI腳本 335
8.4.2 CGI.pm模塊簡介 336
8.4.3 從Web腳本連接MySQL服務器 342
8.4.4 基於Web的數據庫瀏覽器 343
8.4.5 成績考評項目:分數瀏覽器 347
8.4.6 美史聯盟:搜索誌趣相投的成員 350
第9章 用PHP語言編寫MySQL程序 354
9.1 PHP概述 355
9.1.1 一個簡單的PHP腳本 357
9.1.2 利用PHP庫文件實現代碼封裝 359
9.1.3 簡單的數據檢索頁麵 363
9.1.4 處理語句結果 365
9.1.5 測試查詢結果裏的NULL值 368
9.1.6 使用預處理語句 369
9.1.7 利用占位符來處理數據引號問題 369
9.1.8 齣錯處理 371
9.2 PHP腳本實戰 372
9.2.1 一個在綫錄入分數的應用程序 373
9.2.2 創建交互式的在綫測驗 382
9.2.3 在綫編輯美史聯盟成員信息 386
第10章 MySQL管理簡介 393
10.1 MySQL組件 393
10.2 MySQL的常規管理 3
前言/序言
《深入理解MySQL:架構、原理與性能優化》 一、 前言:探索數據庫核心的奧秘 在信息爆炸的時代,數據已經成為驅動一切的基石。而支撐海量數據存儲、管理和高效訪問的核心技術,無疑是關係型數據庫。在眾多關係型數據庫係統中,MySQL以其開源、穩定、高性能和廣泛的應用場景,占據著舉足輕重的地位。然而,麵對日益復雜的業務需求和海量數據的挑戰,僅僅掌握MySQL的基本操作已不足以應對。想要真正駕馭MySQL,洞悉其底層運作機製、理解其核心原理,並在此基礎上進行精細化的性能調優,將是每一位開發者、數據庫管理員和架構師必備的技能。 本書並非簡單羅列MySQL的各項命令和功能,而是深入MySQL的“內心世界”,一層一層剝開其精密的架構,探究其運行的底層邏輯,揭示其性能優化的深層原理。我們將帶領讀者穿越MySQL的各個組成部分,從宏觀的架構設計到微觀的內存管理,從SQL語句的解析到存儲引擎的讀寫過程,全方位地理解MySQL是如何工作的。通過對這些核心機製的深入理解,讀者將能更準確地診斷性能瓶頸,更有效地優化SQL語句,更明智地選擇和配置存儲引擎,從而構建齣更加健壯、高效、可擴展的數據庫係統。 本書的目標是幫助讀者建立起一套完整的MySQL知識體係,培養“知其然,更知其所以然”的學習理念。我們期望通過這本書,讓讀者不再僅僅是MySQL的使用者,而是能夠成為MySQL的“深度玩傢”,擁有解決復雜數據庫問題的能力,為構建高性能、高可用的應用係統打下堅實的基礎。 二、 MySQL的宏觀架構:剖析多層次的協同工作 要深入理解MySQL,首先需要對其宏觀架構有一個清晰的認知。MySQL的架構設計是其高性能和高靈活性的基石,它將復雜的數據庫功能劃分為不同的層次,使得各個模塊能夠獨立發展和優化,同時又能高效協同工作。 1. 連接層(Connection Layer):這是MySQL對外提供服務的入口。客戶端應用通過網絡連接到MySQL服務器,這一層主要負責處理客戶端的連接請求,包括用戶認證、權限校驗以及建立和管理客戶端與服務器之間的通信通道。我們熟悉的TCP/IP協議就是連接層的主要載體。理解連接層的負載能力和並發處理機製,對於應對高並發訪問場景至關重要。 2. SQL解析層(SQL Parsing Layer):當客戶端發送SQL語句後,SQL解析層會對其進行處理。這個過程包括詞法分析(將SQL語句分解為關鍵字、標識符、運算符等)、語法分析(檢查SQL語句的結構是否符閤MySQL的語法規範)以及語義分析(檢查SQL語句中涉及的對象是否存在,用戶是否有權訪問等)。這一層的效率直接影響SQL語句的執行速度。 3. 查詢優化層(Query Optimization Layer):這是MySQL最為核心和智能的模塊之一。當SQL語句通過語法和語義檢查後,查詢優化器會根據數據庫中的統計信息、索引情況、錶的連接方式等多種因素,生成多種可能的執行計劃,並從中選擇一個最優的執行計劃。這個過程涉及到各種啓發式規則和算法,理解查詢優化器的工作原理,是進行SQL性能優化的關鍵。 4. 執行層(Execution Layer):一旦查詢優化器確定瞭最優的執行計劃,執行層就會根據這個計劃來執行SQL語句。這包括訪問錶、檢索數據、進行數據過濾、排序、分組、聚閤以及最終將結果返迴給客戶端。執行層的效率直接取決於底層存儲引擎的性能。 5. 存儲引擎層(Storage Engine Layer):這是MySQL架構中最為關鍵的組成部分,它負責數據的物理存儲和檢索。MySQL支持多種存儲引擎,其中最著名的是InnoDB和MyISAM。不同的存儲引擎有著不同的特點和適用場景。InnoDB以其ACID事務支持、行級鎖定和外鍵約束而聞名,適用於OLTP(聯機事務處理)場景;MyISAM則以其簡潔、讀寫性能快(尤其是在讀多寫少的場景)而著稱,但不支持事務。深入理解不同存儲引擎的內部機製,是選擇和優化數據庫性能的關鍵。 三、 MySQL核心組件的深入剖析 除瞭宏觀架構,我們還需要深入瞭解構成MySQL的各個核心組件,理解它們是如何協同工作的。 1. 內存結構:緩存與池的藝術 MySQL服務器運行時,會占用大量的內存資源,這些內存被劃分為不同的區域,用於緩存數據、管理連接、記錄日誌等。 緩衝池(Buffer Pool):這是InnoDB存儲引擎最重要的內存區域。它緩存瞭數據頁和索引頁,使得MySQL能夠將大部分的磁盤I/O轉化為內存I/O,極大地提高瞭數據訪問的效率。理解緩衝池的大小、命中率以及LRU(Least Recently Used)算法對緩衝池頁的替換策略,是優化MySQL性能的重要一環。 查詢緩存(Query Cache):雖然在MySQL 5.7及之前版本中存在,但其局限性(尤其在高並發寫操作下)使得其在MySQL 8.0中已被移除。但理解其工作原理,對於理解緩存機製的挑戰仍有意義。 綫程連接內存(Thread Buffers):每個客戶端連接都會分配一定的內存區域,用於處理SQL語句的解析、執行等操作。 2. 磁盤I/O與存儲引擎的交互:數據的生命周期 數據最終是存儲在磁盤上的,而存儲引擎正是管理數據在磁盤上存取的核心。 InnoDB存儲引擎: 數據文件(.ibd)與日誌文件(.redo log):InnoDB將數據和索引存儲在錶空間文件中(共享錶空間或獨立錶空間)。redo log記錄瞭數據修改的操作,用於在發生故障時恢復數據。 事務與鎖定:InnoDB支持ACID事務,並通過MVCC(Multi-Version Concurrency Control)和各種鎖機製(行鎖、錶鎖)來保證數據的一緻性和並發性。理解事務隔離級彆和鎖的競爭機製,對於解決並發問題至關重要。 B+樹索引:InnoDB使用B+樹作為其主要的索引結構,數據和索引都存儲在B+樹節點中。理解B+樹的結構、葉子節點存儲數據的方式,以及聚簇索引(Primary Key)和二級索引(Secondary Index)的區彆,是優化查詢性能的基礎。 MyISAM存儲引擎: 數據文件(.MYD)與索引文件(.MYI):MyISAM將數據和索引存儲在不同的文件中。 錶鎖:MyISAM隻支持錶級鎖定,這在一定程度上限製瞭其並發寫入能力。 全文檢索:MyISAM具有內置的全文檢索功能,對於某些特定的搜索場景非常有用。 3. SQL語句的生命周期:從文本到數據的轉化 當我們嚮MySQL提交一個SQL語句時,它會經曆一個完整的生命周期。 解析器(Parser):將SQL文本分解為語法樹。 預處理器(Preprocessor):進行一些預處理,如視圖擴展等。 優化器(Optimizer):生成最優執行計劃。 執行引擎(Execution Engine):按照執行計劃執行SQL。 深入理解SQL語句在MySQL內部的轉化過程,有助於我們寫齣更優化的SQL,並理解為何某些SQL性能差,而另一些SQL性能好。 四、 性能優化:從瓶頸診斷到精細調優 性能優化是MySQL學習的重中之重,也是實際工作中最為常見和迫切的需求。本書將從多個維度深入探討MySQL的性能優化。 1. SQL語句優化: 理解執行計劃(EXPLAIN):掌握如何使用`EXPLAIN`命令分析SQL語句的執行過程,識彆全錶掃描、冗餘排序、低效連接等問題。 索引優化:閤理創建和使用索引是提高查詢性能最有效的方式。我們將深入講解索引的類型、創建原則、覆蓋索引、最左前綴原則等。 查詢重寫:學習如何改寫低效的SQL語句,例如避免使用`SELECT `、優化`JOIN`操作、閤理使用`WHERE`子句等。 2. 存儲引擎選擇與配置: InnoDB vs. MyISAM:根據業務場景選擇最閤適的存儲引擎,並瞭解其配置參數的調優。 參數調優:深入講解InnoDB緩衝池大小(`innodb_buffer_pool_size`)、日誌文件大小(`innodb_log_file_size`)、連接數(`max_connections`)等關鍵配置參數的含義和調優策略。 3. 服務器配置優化: 硬件層麵:CPU、內存、磁盤I/O對MySQL性能的影響。 操作係統層麵:文件係統、網絡參數的優化。 4. 並發控製與事務管理: 鎖優化:減少鎖衝突,優化事務的隔離級彆。 死鎖檢測與避免:理解死鎖的産生原因,以及如何進行預防和處理。 5. 慢查詢分析與監控: 慢查詢日誌:如何開啓和分析慢查詢日誌,定位性能瓶頸。 性能監控工具:介紹常用的MySQL性能監控工具,如`mysqladmin`、`SHOW STATUS`、`SHOW VARIABLES`等。 五、 結論:持續學習,精益求精 MySQL技術博大精深,本書旨在為讀者提供一個深入探索的起點。掌握MySQL的核心技術不僅是完成當前工作任務的需求,更是應對未來技術挑戰的必備能力。通過本書的學習,讀者將能更自信地麵對MySQL的各種問題,能夠從容地進行性能調優,為構建高性能、高可用的應用係統提供強有力的技術支撐。數據庫技術日新月異,我們鼓勵讀者在掌握本書內容的基礎上,持續學習,不斷探索MySQL的新特性和最佳實踐,在數據技術的道路上不斷前行,精益求精。