1、三范式

• 第一范式：每個表的每一列都要保持它的原子性，也就是表的每一列是不可分割的；
• 第二范式：在滿足第一范式的基礎(chǔ)上，每個表都要保持唯一性，也就是表的非主鍵字段完全依賴于主鍵字段；
• 第三范式：在滿足第一范式和第二范式的基礎(chǔ)上，表中不能產(chǎn)生傳遞關(guān)系，要消除表中的冗余性；

2、字符集

字符集規(guī)定了字符在數(shù)據(jù)庫中的存儲格式，比如占多少空間，支持哪些字符等等。不同的字符集有不同的編碼規(guī)則，在有些情況下，甚至還有校對規(guī)則的存，校對規(guī)則是指一個字符集的排序，在運維和使用MySQL數(shù)據(jù)庫中，選取合適的字符集非常重要，如果選擇不恰當(dāng)，輕則影響數(shù)據(jù)庫性能，嚴(yán)重的可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)存儲亂碼。

常見的MySQl字符集主要有以下四種：

字符集長度說明GBK2支持中文，但不是國際通用字符集UTF-83支持中英文混合場景，是國際通用字符集latin11MySQL默認(rèn)字符集utf8mb44完全兼容UTF-8，用四個字節(jié)存儲更多的字符

MySQL數(shù)據(jù)庫在開發(fā)運維中，字符集選用規(guī)則如下：

1. 如果系統(tǒng)開發(fā)面向國外業(yè)務(wù)，需要處理不同國家、不同語言，則應(yīng)該選擇utf-8或者utf8mb4；
2. 如果只需要支持中文，沒有國外業(yè)務(wù)，則為了性能考慮，可以采用GBK；

3、自定義變量

自定義變量是一個用來存儲內(nèi)容的臨時容器，在連接MySQL的整個過程中都存在。可以使用set的方式定義。

SET @last_week := CURRENT_DATE-INTERVAL 1 WEEK;

SELECT id,name from user where create_time > @last_week;

使用自定義變量的注意事項：

1. 使用自定義變量的查詢，無法使用緩存；
2. 不能在使用常量或標(biāo)識符的地方使用自定義變量，比如表名、列名和limit子句中；
3. 自定義變量的生命周期實在一個連接中有效，不能用它們做連接間的通信；

避免重復(fù)查詢剛剛更新的數(shù)據(jù)

如果在更新行的同時又想獲得該行的信息，要怎么做才能避免重復(fù)地查詢呢？

一般都這樣做：

update user set update_time = now() where id = 1;
select update_time from user where id = 1;

使用自定義變量可以對其進(jìn)行優(yōu)化：

update user set update_time = now() where id = 1 and @now := now();
select @now;

看上去還是兩個查詢，但是第二次查詢無須訪問任何數(shù)據(jù)表，所以會快很多。

4、選擇優(yōu)化的數(shù)據(jù)類型

MySQL支持的數(shù)據(jù)類型非常多，選擇正確的數(shù)據(jù)類型對于獲得高性能至關(guān)重要。

（1）更小的

一般情況下，應(yīng)該盡量使用較小的數(shù)據(jù)類型，更小的數(shù)據(jù)類型通常更快，因為占用更少的磁盤、內(nèi)存和CPU緩存，處理時需要的CPU周期更短。

（2）更簡單的

簡單的數(shù)據(jù)類型通常需要更少的CPU周期，整形比字符串類型代價更低，因為字符集和校驗規(guī)則使字符比較比整形比較更復(fù)雜。

（3）盡量避免NULL

很多表都包含可為NULL的列，即使應(yīng)用程序并不需要保存NULL也是如此，因為可為NULL是列的默認(rèn)屬性，通常情況下，最好指定列為NOT NULL。

如果查詢中包含可為NULL的列，對MySQL來說更難優(yōu)化，因為可為NULL的列使索引、索引統(tǒng)計和值的比較都更復(fù)雜?？蔀镹ULL的列會使用更多的存儲空間，在MySQL里也需要特殊處理，可為NULL的列被索引時，每個索引記錄需要一個額外的字節(jié)，在MyISAM里甚至還可能導(dǎo)致固定大小的索引變成可變大小的索引。

5、視圖

視圖（view）是一種虛擬存在的表，是一個邏輯表，本身并不包含數(shù)據(jù)。作為一個select語句保存在數(shù)據(jù)字典中的。對多張表的復(fù)雜查詢，使用視圖可以簡化查詢，當(dāng)視圖使用臨時表時，無法使用where條件，也不能使用索引。

單表視圖一般用于查詢和修改，會改變基本表的數(shù)據(jù)，多表視圖一般用于查詢，不會改變基本表的數(shù)據(jù)。

使用視圖的目的是為了保障數(shù)據(jù)安全性，提高查詢效率。

視圖的優(yōu)勢：

1. 使用視圖的用戶完全不需要關(guān)心后面對應(yīng)的表的結(jié)構(gòu)、關(guān)聯(lián)條件和篩選條件，對用戶來說已經(jīng)是過濾好的復(fù)合條件的結(jié)果集。
2. 使用視圖的用戶只能訪問他們被允許查詢的結(jié)果集，對表的權(quán)限管理并不能限制到某個行某個列，但是通過視圖就可以簡單地實現(xiàn)。
3. 一旦視圖的結(jié)構(gòu)確定了，可以屏蔽表結(jié)構(gòu)變化對用戶的影響，源表增加列對視圖沒有影響；源表修改列名，則可以通過修改視圖來解決，不會造成對訪問者的影響。

6、緩存表和匯總表

有時提升性能最好的方法是在同一張表中保存衍生的冗余數(shù)據(jù)，有時候還需要創(chuàng)建一張完全獨立的匯總表或緩存表。

• 緩存表用來存儲那些獲取很簡單，但速度較慢的數(shù)據(jù)；
• 匯總表用來保存使用group by語句聚合查詢的數(shù)據(jù)；

對于緩存表，如果主表使用InnoDB，用MyISAM作為緩存表的引擎將會得到更小的索引占用空間，并且可以做全文檢索。

在使用緩存表和匯總表時，必須決定是實時維護(hù)數(shù)據(jù)還是定期重建。哪個更好依賴于應(yīng)用程序，但是定期重建并不只是節(jié)省資源，也可以保持表不會有很多碎片，以及有完全順序組織的索引。

當(dāng)重建匯總表和緩存表時，通常需要保證數(shù)據(jù)在操作時依然可用，這就需要通過使用影子表來實現(xiàn)，影子表指的是一張在真實表背后創(chuàng)建的表，當(dāng)完成了建表操作后，可以通過一個原子的重命名操作切換影子表和原表。

為了提升讀的速度，經(jīng)常建一些額外索引，增加冗余列，甚至是創(chuàng)建緩存表和匯總表，這些方法會增加寫的負(fù)擔(dān)媽也需要額外的維護(hù)任務(wù)，但在設(shè)計高性能數(shù)據(jù)庫時，這些都是常見的技巧，雖然寫操作變慢了，但更顯著地提高了讀的性能。

7、分區(qū)表

通常情況下，同一張表的數(shù)據(jù)在物理層面都是存放在一起的。隨著業(yè)務(wù)增長，當(dāng)同一張表的數(shù)據(jù)量過大時，會帶來管理上的不便。而分區(qū)特性可以將一張表從物理層面根據(jù)一定的規(guī)則將數(shù)據(jù)劃分為多個分區(qū)，多個分區(qū)可以單獨管理，甚至存放在不同的磁盤/文件系統(tǒng)上，提升效率。

分區(qū)表的優(yōu)勢：

1. 數(shù)據(jù)可以跨磁盤存儲，適合存儲大量數(shù)據(jù)；
2. 數(shù)據(jù)管理起來很方便，以分區(qū)為單位操作數(shù)據(jù)，不影響其他分區(qū)的正常運行；
3. 查詢時可以通過鎖定分區(qū)的特性，縮小查詢范圍，提高查詢性能；

8、外鍵

外鍵通常都要求每次在修改數(shù)據(jù)時都要在另外一張表中進(jìn)行一次額外的查詢操作，雖然InnoDB強(qiáng)制外鍵使用索引，但還是無法消除這種約束檢查的開銷。如果外鍵的選擇性很低，則會導(dǎo)致一個選擇性很低的索引。

不過在某些場景下，外鍵會提升一些性能，比如想確保兩個相關(guān)表始終有一致的數(shù)據(jù)，那么使用外鍵比在應(yīng)用程序中檢查一致性的性能要高的多，此外。外鍵在相關(guān)數(shù)據(jù)的刪除和更新上，也比在應(yīng)用中維護(hù)要更高效，不過，外鍵維護(hù)操作時逐行進(jìn)行的，這樣的更新會比批量刪除和更新要慢些。

外鍵約束使查詢時額外訪問一些別的表，也就是需要額外的鎖。如果向子表中寫入一條記錄，外鍵約束會讓InnoDB檢查對應(yīng)的父表的記錄，也就是需要對父表的對應(yīng)記錄進(jìn)行加鎖操作，來確保這條記錄不會在這個事務(wù)完成之時就被刪除了。這會導(dǎo)致額外的鎖等待，甚至?xí)?dǎo)致一些死鎖。因為沒有直接訪問這些表，所以這類死鎖問題很難排查。

所以，在目前的很多項目中，為了性能的考慮，已經(jīng)不使用外鍵了。

9、查詢緩存

MySQL查詢緩存保存查詢返回的完整結(jié)果，當(dāng)查詢命中該緩存，MySQL會立刻返回結(jié)果，跳過解析、優(yōu)化和執(zhí)行過程。

查詢緩存系統(tǒng)會跟蹤查詢中涉及的每個表，如果這些表發(fā)生變化，那么和這個表相關(guān)的所有的緩存數(shù)據(jù)都將失效，這種機(jī)制效率看起來比較低，因為數(shù)據(jù)表變化時可能對查詢結(jié)果并沒有影響，但是這種簡單實現(xiàn)代價很小，而這點對于一個非常繁忙的系統(tǒng)來說非常重要。

（1）MySQL如何判斷緩存命中

判斷是否命中時，MySQL不會解析，而是直接使用SQL語句和客戶端發(fā)送過來的其它原始信息。任何字符上的不同，例如空格、注釋，丟回導(dǎo)致緩存的不命中。通常使用統(tǒng)一的編碼規(guī)則是一個好的習(xí)慣，會讓你的系統(tǒng)運行得更快。

當(dāng)查詢語句中有一些不確定的數(shù)據(jù)時，不會被緩存，比如函數(shù)now()。實際上，如果緩存中包含任何用戶自定義函數(shù)、存儲函數(shù)、用戶變量、臨時表、MySQL系統(tǒng)表、或者任何包含列級別權(quán)限的表，都不會被緩存。

（2）使用查詢緩存需謹(jǐn)慎

打開查詢緩存對讀和寫操作都會帶來額外的消耗：

1. 讀查詢在執(zhí)行之前要先檢查是否命中緩存；
2. 如果讀查詢可以被緩存，那么當(dāng)完成執(zhí)行后，MySQL如果發(fā)現(xiàn)緩存中沒有這個查詢，會將其結(jié)果存入查詢緩存，這會帶來額外的系統(tǒng)消耗；
3. 對寫操作也有影響，因為當(dāng)向某個表寫入數(shù)據(jù)的時候，MySQL必須將對應(yīng)表的所有緩存設(shè)置失效。如果查詢緩存非常大或者碎片很多，這個操作就可能會帶來很大的系統(tǒng)消耗；

雖然如此，查詢緩存仍然會給系統(tǒng)帶來性能的提升。但是，上述的額外消耗也可能不斷增加，再加上對查詢緩存操作是一個加鎖排它操作，這個消耗也不小。

對InnoDB用戶來說，事務(wù)的一些特性會限制查詢緩存的使用。當(dāng)一個語句在事務(wù)中修改了某個表，在事務(wù)提交前，MySQL都會將這個表對應(yīng)的查詢緩存設(shè)置失效，因此，長時間運行的事務(wù)，會大大降低查詢緩存的命中率。

（3）如何分析和配置查詢緩存

10、存儲過程

存儲過程是一組為了完成特定功能的SQL 語句集合，經(jīng)編譯后保存在數(shù)據(jù)庫中，通過指定存儲過程的名字并給出參數(shù)的值，也可以返回結(jié)果。

存儲過程的優(yōu)點：

1. 減少網(wǎng)絡(luò)流量
2. 提高執(zhí)行速度
3. 減少數(shù)據(jù)庫連接次數(shù)
4. 安全性高
5. 復(fù)用性高

存儲過程的缺點：

1. 可移植性差

11、事務(wù)

事務(wù)內(nèi)的語句，要么全執(zhí)行，要么全不執(zhí)行。事務(wù)具有ACID特性，ACID表示原子性（atomicity）、一致性（consistency）、隔離性（isolation）、持久性（durability）。

（1）原子性（atomicity）

一個事務(wù)必須被視為一個不可分割的最小工作單元，整個事務(wù)中的所有操作要么全執(zhí)行提交成功，要么全不失敗回滾。

（2）一致性（consistency）

數(shù)據(jù)庫總是從一個一致性的狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另一個一致性的狀態(tài)。

（3）隔離性（isolation）

一個事務(wù)所做的修改在最終提交以前，對其它事務(wù)是不可見的。

（4）持久性（durability）

事務(wù)一旦提交，則七所做的修改就會永久的保存在數(shù)據(jù)庫中。

12、索引

索引是存儲引擎用于快速查找記錄的一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。我覺得數(shù)據(jù)庫中最重要的知識點，就是索引。

存儲引擎以不同的方式使用B-Tree索引，性能也各有不同，各有優(yōu)劣。例如MyISAM使用前綴壓縮技術(shù)使得索引更小，但I(xiàn)nnoDB則按照原數(shù)據(jù)格式進(jìn)行存儲。MyISAM索引通過數(shù)據(jù)的物理位置引用被索引的行，而InnoDB則根據(jù)主鍵引用被索引的行。

B-Tree通常意味著所有的值都是按順序存儲的，并且每一個葉子頁到根的距離相同。

B-Tree索引能夠加快訪問數(shù)據(jù)的速度，因為存儲引擎不再需要進(jìn)行全表掃描來獲取需要的數(shù)據(jù)，取而代之的是從索引的根結(jié)點開始進(jìn)行搜索。根結(jié)點的槽中存放了指向子結(jié)點的指針，存儲引擎根據(jù)這些指針向下層查找。通過比較節(jié)點頁的值和要查找的值可以找到合適的指針進(jìn)入下層子節(jié)點，這些指針實際上定義了子節(jié)點頁中值的上限和下限。最終存儲引擎要么找到對應(yīng)的值，要么該記錄不存在。

葉子節(jié)點比較特別，它們的指針指向的是被索引的數(shù)據(jù)，而不是其他的節(jié)點頁。B-Tree對索引列是順序組織存儲的，所有很適合查找范圍數(shù)據(jù)。B-Tree適用于全鍵值、鍵值范圍或鍵前綴查找。因為索引樹中的節(jié)點是有序的，所以除了按值查找之外，索引還可以用于查詢中的order by操作。一般來說，如果B-Tree可以按照某種方式查找到值，那么也可以按照這種方式用于排序。

13、全文索引

全文索引的目的是 通過關(guān)鍵字的匹配進(jìn)行查詢過濾，基于相似度的查詢，而不是精確查詢。

全文索引利用分詞技術(shù)分析出文字中某關(guān)鍵字的頻率和重要性，并按照一定的算法智能的篩選出我們想要的結(jié)果。

全文索引一般用于字符串中某關(guān)鍵字的查詢，比如char、varchar、text，也支持自然語言全文索引和布爾全文索引。