真题

简述MySQL分表操作和分区操作的工作原理，分别说说分区和分表的使用场景和各自的优缺点。

分区表的原理

工作原理

对用户而言，分区表是一个独立的逻辑表，但是底层 MYSQL将其分成了多个物理子表，这对用户来说是透明的，每一个分区表都会使用一个独立的表文件。

创建表时使用 partition by子句定义每个分区存放的数据，执行查询时，优化器会根据分区定义过滤那些没有我们需要数据的分区，这样查询只需要查询所需数据在的分区。

分区的主要目的是将数据按照一个较粗的粒度分在不同的表中，这样可以将相关的数据存放在一起，而且如果想一次性删除整个分区的数据也很方便。

使用场景

• 表非常大，无法全部存在内存，或者只在表的最后有热点数据其他都是历史数据
• 分区表的数据更易维护,可以对独立的分区进行独立的操作
• 分区表的数据可以分布在不同的机器上,从而高效使用资源
• 可以使用分区表来避免某些特殊的瓶颈
• 备份和恢复独立的分区

限制

• 一个表最多只能有1024个分区
• MySQL 5.1 版本中，分区表表达式必须是整数，5.5可以使用列分区
• 分区字段中如果有主键和唯一索引列，那么主键列和唯一索引列都必须包含进来；
• 分区表中无法使用外键约束
• 需要对现有表的结构进行修改
• 所有分区都必须使用相同的存储引擎
• 分区函数中可以使用的函数和表达式会有一些限制
• 某些存储引擎不支持分区
• 对于MyISAM的分区表，不能使用load index into cache
• 对于MyISAM表，使用分区表时需要打开更多的文件描述符

分库分表的原理

工作原理

通过一些hash算法或工具实现将一张数据表垂直或者水平进行物理分割。

使用场景

• 单条记录条数达到百万到千万级别
• 解决表锁的问题

分表方式

水平分割

表很大，分割后可以降低在查询时需要读的数据和索引的页数，同时也降低了索引的层数，提高查询速度

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使用场景

• 表中的数据本身就有独立性，例如表中分别记录各个地区的数据或者不同时期的数据,特别是有些数据常用，有些不常用
• 需要把数据存放在多个介质上

水平分表缺点

• 给应用增加复杂度，通常查询时需要多个表名，查询所有数据都需 UNION操作
• 在许多数据库应用中，这种复杂性会超过它带来的优点，查询时会增加读一个索引层的磁盘次数

垂直分割

把主键和一些列放在一个表，然后把主键和另外的列放在另一张表中。

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使用场景

• 如果一个表中某些列常用，而另外一些列不常用
• 可以使数据行变小，一个数据页能存储更多数据，查询时减少I/O次数

垂直分表缺点

• 管理冗余列，查询所有数据需要join操作

分表的缺点

• 有些分表的策略基于应用层的逻辑算法，一旦逻辑算法改变，整个分表逻辑都会改变，扩展性较差
• 对于应用层来说,逻辑算法无疑增加开发成本

延伸：MySQL的主从复制原理及负载均衡

MySQL的主从复制原理

• 在主库上把数据库上把更改记录到二进制日志
• 从库将主库的日志复制到自己的中继日志
• 从库读取中继日志中的事件，将其重放在从库数据库中

主从复制解决的问题

• 数据分布：随意停止或开始复制，并在不同地理位置分布数据备份
• 负载均衡：降低单个服务器的压力
• 高可用和故障切换：帮助应用程序避免单点失败
• 升级测试：可以使用更高版本的 MYSQL作为从库