MySQL的组成结构与结构化查询语言详解

深入MySQL的组成结构与结构化查询语言详解

MySQL整体架构概述

MySQL作为世界上最流行的开源关系型数据库管理系统，采用了分层架构设计。从整体上看，MySQL主要分为以下几个层次：

1. 连接层（Connection Layer）

连接层负责处理客户端的连接请求，包括：

•连接管理：建立、维护和销毁客户端连接

•身份验证：用户名、密码验证，权限检查

•线程管理：为每个连接分配独立的线程

•连接池管理：复用连接，减少连接开销

2. 服务层（Service Layer）

服务层是MySQL的核心，包含了大多数MySQL功能：

•SQL接口：接收SQL语句并返回查询结果

•解析器：词法分析和语法分析

•优化器：查询优化和执行计划生成

•缓存：查询缓存机制

•内置函数：日期、时间、数学、加密等函数

3. 引擎层（Engine Layer）

存储引擎层负责数据的存储和提取：

•可插拔设计：支持多种存储引擎

•事务处理：ACID特性支持

•锁机制：并发控制

•索引管理：B+树、哈希等索引结构

4. 存储层（Storage Layer）

物理存储层负责数据的持久化：

•数据文件：表数据存储

•日志文件：事务日志、错误日志等

•索引文件：索引数据存储

•配置文件：系统配置信息

MySQL核心组件详解

连接器（Connector）

连接器是客户端与MySQL服务器通信的桥梁：

-- 查看当前连接状态
SHOWPROCESSLIST;

-- 查看连接相关参数
SHOWVARIABLESLIKE'%connect%';

-- 设置最大连接数
SETGLOBALmax_connections=1000;

关键配置参数：

•max_connections：最大连接数

•connect_timeout：连接超时时间

•wait_timeout：空闲连接超时时间

•interactive_timeout：交互式连接超时时间

查询缓存（Query Cache）

查询缓存用于缓存SELECT语句的结果：

-- 查看查询缓存状态
SHOWVARIABLESLIKE'query_cache%';

-- 查看查询缓存统计信息
SHOWSTATUSLIKE'Qcache%';

-- 清理查询缓存
FLUSH QUERY CACHE;
RESET QUERY CACHE;

注意事项：

• MySQL 8.0已移除查询缓存功能

• 查询缓存在高并发场景下可能成为性能瓶颈

• 适用于读多写少的应用场景

解析器（Parser）

解析器负责SQL语句的词法和语法分析：

词法分析阶段：

• 识别SQL关键字、标识符、操作符

• 检查语法错误

• 生成词法单元序列

语法分析阶段：

• 构建抽象语法树（AST）

• 验证SQL语句的语法正确性

• 准备后续优化处理

优化器（Optimizer）

优化器是MySQL的核心组件，负责生成最优执行计划：

-- 查看执行计划
EXPLAINSELECT*FROMusersWHEREage>25;

-- 查看详细执行计划
EXPLAIN FORMAT=JSONSELECT*FROMusersWHEREage>25;

-- 查看优化器追踪信息
SEToptimizer_trace='enabled=on';
SELECT*FROMusersWHEREage>25;
SELECT*FROMinformation_schema.optimizer_trace;

优化器类型：

•基于规则的优化（RBO）：根据预定义规则优化

•基于成本的优化（CBO）：根据统计信息估算成本

执行器（Executor）

执行器负责执行优化后的SQL语句：

-- 查看执行统计信息
SHOWSTATUSLIKE'Handler%';

-- 查看慢查询日志
SHOWVARIABLESLIKE'slow_query_log%';
SETGLOBALslow_query_log='ON';
SETGLOBALlong_query_time=2;

存储引擎体系

InnoDB存储引擎

InnoDB是MySQL的默认存储引擎，具有以下特点：

事务支持：

-- 查看事务隔离级别
SELECT@@transaction_isolation;

-- 设置事务隔离级别
SETSESSION transaction_isolation='READ-COMMITTED';

-- 事务操作示例
STARTTRANSACTION;
UPDATEaccountsSETbalance=balance-100WHEREid=1;
UPDATEaccountsSETbalance=balance+100WHEREid=2;
COMMIT;

行级锁定：

-- 查看锁状态
SHOWENGINE INNODB STATUS;

-- 查看锁等待情况
SELECT*FROMinformation_schema.innodb_locks;
SELECT*FROMinformation_schema.innodb_lock_waits;

外键约束：

-- 创建外键约束
CREATE TABLEorders (
  idINTPRIMARY KEY,
  customer_idINT,
 FOREIGN KEY(customer_id)REFERENCEScustomers(id)
);

-- 查看外键约束
SELECT*FROMinformation_schema.key_column_usage
WHEREreferenced_table_nameISNOT NULL;

MyISAM存储引擎

MyISAM是MySQL早期的默认存储引擎：

特点：

• 表级锁定

• 不支持事务

• 支持全文索引

• 存储空间小

-- 创建MyISAM表
CREATE TABLElogs (
  idINTPRIMARY KEY,
  message TEXT,
  created_atTIMESTAMP
) ENGINE=MyISAM;

-- 优化MyISAM表
OPTIMIZETABLElogs;

-- 修复MyISAM表
REPAIRTABLElogs;

Memory存储引擎

Memory引擎将数据存储在内存中：

-- 创建Memory表
CREATE TABLEsessions (
  session_idVARCHAR(32)PRIMARY KEY,
  user_idINT,
  last_activityTIMESTAMP
) ENGINE=MEMORY;

-- 查看Memory引擎配置
SHOWVARIABLESLIKE'max_heap_table_size';

其他存储引擎

•Archive：用于数据归档

•CSV：以CSV格式存储数据

•Federated：访问远程MySQL服务器

•NDB：用于MySQL Cluster

内存结构深入分析

全局内存区域

1. InnoDB缓冲池（Buffer Pool）

缓冲池是InnoDB最重要的内存结构：

-- 查看缓冲池状态
SHOWENGINE INNODB STATUSG

-- 查看缓冲池配置
SHOWVARIABLESLIKE'innodb_buffer_pool%';

-- 配置缓冲池大小
SETGLOBALinnodb_buffer_pool_size=1073741824;-- 1GB

缓冲池管理：

•LRU链表：最近最少使用算法

•Free链表：空闲页面管理

•Flush链表：脏页管理

2. 重做日志缓冲（Redo Log Buffer）

-- 查看重做日志缓冲配置
SHOWVARIABLESLIKE'innodb_log_buffer_size';

-- 设置重做日志缓冲大小
SETGLOBALinnodb_log_buffer_size=16777216;-- 16MB

3. 额外内存池（Additional Memory Pool）

-- 查看额外内存池配置
SHOWVARIABLESLIKE'innodb_additional_mem_pool_size';

线程内存区域

1. 排序缓冲区（Sort Buffer）

-- 查看排序缓冲区配置
SHOWVARIABLESLIKE'sort_buffer_size';

-- 设置排序缓冲区大小
SETSESSION sort_buffer_size=2097152;-- 2MB

2. 连接缓冲区（Join Buffer）

-- 查看连接缓冲区配置
SHOWVARIABLESLIKE'join_buffer_size';

-- 设置连接缓冲区大小
SETSESSION join_buffer_size=262144;-- 256KB

3. 读缓冲区（Read Buffer）

-- 查看读缓冲区配置
SHOWVARIABLESLIKE'read_buffer_size';
SHOWVARIABLESLIKE'read_rnd_buffer_size';

磁盘结构详解

系统表空间

系统表空间包含InnoDB数据字典和撤销日志：

-- 查看系统表空间信息
SELECT*FROMinformation_schema.innodb_sys_tablespaces
WHEREname='innodb_system';

-- 查看系统表空间文件
SHOWVARIABLESLIKE'innodb_data_file_path';

独立表空间

每个InnoDB表都有自己的表空间文件：

-- 启用独立表空间
SHOWVARIABLESLIKE'innodb_file_per_table';

-- 查看表空间信息
SELECT*FROMinformation_schema.innodb_sys_tablespaces;

-- 查看表空间文件
SELECT*FROMinformation_schema.files;

重做日志文件

重做日志用于事务恢复：

-- 查看重做日志配置
SHOWVARIABLESLIKE'innodb_log%';

-- 重做日志文件位置和大小
SHOWVARIABLESLIKE'innodb_log_group_home_dir';
SHOWVARIABLESLIKE'innodb_log_file_size';
SHOWVARIABLESLIKE'innodb_log_files_in_group';

撤销日志

撤销日志用于事务回滚：

-- 查看撤销日志配置
SHOWVARIABLESLIKE'innodb_undo%';

-- 查看撤销日志统计
SHOWENGINE INNODB STATUSG

二进制日志

二进制日志用于主从复制和数据恢复：

-- 启用二进制日志
SHOWVARIABLESLIKE'log_bin';

-- 查看二进制日志文件
SHOWBINARYLOGS;

-- 查看二进制日志事件
SHOWBINLOG EVENTSIN'mysql-bin.000001';

-- 刷新二进制日志
FLUSHBINARYLOGS;

SQL语言体系概述

结构化查询语言（SQL）是操作关系型数据库的标准语言，分为四个主要部分：

SQL语言分类

1.DDL（Data Definition Language）：数据定义语言

2.DML（Data Manipulation Language）：数据操作语言

3.DQL（Data Query Language）：数据查询语言

4.DCL（Data Control Language）：数据控制语言

SQL标准演进

•SQL-86：第一个SQL标准

•SQL-89：添加了外连接

•SQL-92：添加了新的数据类型和语法

•SQL-99：添加了正则表达式和面向对象特性

•SQL-2003：添加了XML功能

•SQL-2008：添加了MERGE语句和窗口函数

DDL数据定义语言

DDL用于定义和管理数据库对象的结构。

数据库操作

创建数据库

-- 基本创建数据库
CREATEDATABASE mydb;

-- 指定字符集和排序规则
CREATEDATABASE mydb
CHARACTER SETutf8mb4
COLLATEutf8mb4_unicode_ci;

-- 创建数据库时检查是否存在
CREATEDATABASE IFNOTEXISTSmydb;

修改数据库

-- 修改数据库字符集
ALTERDATABASE mydb
CHARACTER SETutf8mb4
COLLATEutf8mb4_unicode_ci;

-- 修改数据库读写权限
ALTERDATABASE mydb READONLY=1;

删除数据库

-- 删除数据库
DROPDATABASE mydb;

-- 安全删除数据库
DROPDATABASE IFEXISTSmydb;

查看数据库

-- 查看所有数据库
SHOWDATABASES;

-- 查看数据库创建语句
SHOWCREATEDATABASE mydb;

-- 查看当前数据库
SELECTDATABASE();

表操作

创建表

-- 基本表创建
CREATE TABLEusers (
  idINTPRIMARY KEYAUTO_INCREMENT,
  usernameVARCHAR(50)NOT NULLUNIQUE,
  emailVARCHAR(100)NOT NULL,
  passwordVARCHAR(255)NOT NULL,
  created_atTIMESTAMPDEFAULTCURRENT_TIMESTAMP,
  updated_atTIMESTAMPDEFAULTCURRENT_TIMESTAMPONUPDATECURRENT_TIMESTAMP
);

-- 创建表时指定存储引擎和字符集
CREATE TABLEproducts (
  idINTPRIMARY KEYAUTO_INCREMENT,
  nameVARCHAR(100)NOT NULL,
  priceDECIMAL(10,2)NOT NULL,
  description TEXT,
  category_idINT,
  INDEX idx_category (category_id),
 FOREIGN KEY(category_id)REFERENCEScategories(id)
) ENGINE=InnoDBDEFAULTCHARSET=utf8mb4;

-- 复制表结构
CREATE TABLEusers_backupLIKEusers;

-- 复制表结构和数据
CREATE TABLEusers_backupASSELECT*FROMusers;

修改表结构

-- 添加列
ALTER TABLEusersADDCOLUMNphoneVARCHAR(20);
ALTER TABLEusersADDCOLUMNaddress TEXT AFTER email;

-- 修改列
ALTER TABLEusers MODIFYCOLUMNphoneVARCHAR(30);
ALTER TABLEusers CHANGECOLUMNphone mobileVARCHAR(30);

-- 删除列
ALTER TABLEusersDROPCOLUMNaddress;

-- 添加索引
ALTER TABLEusersADDINDEX idx_username (username);
ALTER TABLEusersADDUNIQUEKEY uk_email (email);

-- 删除索引
ALTER TABLEusersDROPINDEX idx_username;

-- 添加主键
ALTER TABLEusersADDPRIMARY KEY(id);

-- 删除主键
ALTER TABLEusersDROPPRIMARY KEY;

-- 添加外键
ALTER TABLEordersADD CONSTRAINTfk_customer
FOREIGN KEY(customer_id)REFERENCEScustomers(id);

-- 删除外键
ALTER TABLEordersDROPFOREIGN KEYfk_customer;

-- 修改表名
ALTER TABLEusers RENAMETOuser_accounts;
RENAMETABLEusersTOuser_accounts;

-- 修改表引擎
ALTER TABLEusers ENGINE=MyISAM;

-- 修改表字符集
ALTER TABLEusersCONVERTTOCHARACTER SETutf8mb4COLLATEutf8mb4_unicode_ci;

删除表

-- 删除表
DROPTABLEusers;

-- 安全删除表
DROPTABLEIFEXISTSusers;

-- 删除多个表
DROPTABLEusers, products, orders;

-- 清空表数据但保留结构
TRUNCATETABLEusers;

查看表信息

-- 查看所有表
SHOWTABLES;

-- 查看表结构
DESCRIBEusers;
DESCusers;
SHOWCOLUMNSFROMusers;

-- 查看表创建语句
SHOWCREATE TABLEusers;

-- 查看表状态
SHOWTABLESTATUSLIKE'users';

-- 查看表索引
SHOWINDEXFROMusers;

索引操作

创建索引

-- 普通索引
CREATEINDEX idx_usernameONusers(username);

-- 唯一索引
CREATEUNIQUEINDEX uk_emailONusers(email);

-- 复合索引
CREATEINDEX idx_name_ageONusers(name, age);

-- 前缀索引
CREATEINDEX idx_email_prefixONusers(email(10));

-- 全文索引
CREATEFULLTEXT INDEX ft_contentONarticles(content);

-- 空间索引
CREATESPATIAL INDEX sp_locationONplaces(location);

删除索引

-- 删除索引
DROPINDEX idx_usernameONusers;

-- 删除主键索引
ALTER TABLEusersDROPPRIMARY KEY;

-- 删除外键索引
ALTER TABLEusersDROPFOREIGN KEYfk_constraint_name;

视图操作

创建视图

-- 基本视图
CREATEVIEWuser_summaryAS
SELECTid, username, email, created_at
FROMusers
WHEREstatus='active';

-- 复杂视图
CREATEVIEWorder_detailsAS
SELECT
  o.id,
  o.order_date,
  u.username,
  p.nameASproduct_name,
  oi.quantity,
  oi.price
FROMorders o
JOINusers uONo.user_id=u.id
JOINorder_items oiONo.id=oi.order_id
JOINproducts pONoi.product_id=p.id;

-- 可更新视图
CREATEVIEWactive_usersAS
SELECTid, username, email
FROMusers
WHEREstatus='active'
WITHCHECKOPTION;

修改视图

-- 修改视图
ALTERVIEWuser_summaryAS
SELECTid, username, email, created_at, last_login
FROMusers
WHEREstatus='active';

-- 或者使用CREATE OR REPLACE
CREATEORREPLACEVIEWuser_summaryAS
SELECTid, username, email, created_at, last_login
FROMusers
WHEREstatus='active';

删除视图

-- 删除视图
DROPVIEWuser_summary;

-- 安全删除视图
DROPVIEWIFEXISTSuser_summary;

存储过程和函数

创建存储过程

DELIMITER//
CREATEPROCEDUREGetUserById(INuser_idINT)
BEGIN
 SELECT*FROMusersWHEREid=user_id;
END//
DELIMITER ;

-- 复杂存储过程
DELIMITER//
CREATEPROCEDUREUpdateUserStatus(
 INp_user_idINT,
 INp_statusVARCHAR(20),
 OUTp_resultVARCHAR(50)
)
BEGIN
 DECLAREv_countINTDEFAULT0;
 
 SELECTCOUNT(*)INTOv_countFROMusersWHEREid=p_user_id;
 
  IF v_count>0THEN
   UPDATEusersSETstatus=p_statusWHEREid=p_user_id;
   SETp_result='Success';
 ELSE
   SETp_result='User not found';
 ENDIF;
END//
DELIMITER ;

创建函数

DELIMITER//
CREATEFUNCTIONGetUserCount()RETURNSINT
READSSQLDATA
DETERMINISTIC
BEGIN
 DECLAREuser_countINTDEFAULT0;
 SELECTCOUNT(*)INTOuser_countFROMusers;
 RETURNuser_count;
END//
DELIMITER ;

-- 调用函数
SELECTGetUserCount();

触发器

创建触发器

-- BEFORE INSERT触发器
DELIMITER//
CREATETRIGGERbefore_user_insert
BEFOREINSERTONusers
FOREACHROW
BEGIN
 SETNEW.created_at=NOW();
 SETNEW.updated_at=NOW();
END//
DELIMITER ;

-- AFTER UPDATE触发器
DELIMITER//
CREATETRIGGERafter_user_update
AFTERUPDATEONusers
FOREACHROW
BEGIN
 INSERT INTOuser_audit (user_id, action, old_value, new_value, changed_at)
 VALUES(NEW.id,'UPDATE', OLD.username, NEW.username, NOW());
END//
DELIMITER ;

-- BEFORE DELETE触发器
DELIMITER//
CREATETRIGGERbefore_user_delete
BEFOREDELETEONusers
FOREACHROW
BEGIN
 INSERT INTOdeleted_usersSELECT*FROMusersWHEREid=OLD.id;
END//
DELIMITER ;

查看和删除触发器

-- 查看触发器
SHOWTRIGGERS;

-- 删除触发器
DROPTRIGGERbefore_user_insert;

DML数据操作语言

DML用于对数据库中的数据进行增删改操作。

INSERT语句

基本插入

-- 插入单条记录
INSERT INTOusers (username, email, password)
VALUES('john_doe','[e-mail]','password123');

-- 插入多条记录
INSERT INTOusers (username, email, password)VALUES
('alice','[e-mail]','pass123'),
('bob','[e-mail]','pass456'),
('charlie','[e-mail]','pass789');

-- 插入所有字段
INSERT INTOusersVALUES
(NULL,'david','[e-mail]','pass000', NOW(), NOW());

高级插入

-- 插入并忽略重复记录
INSERTIGNOREINTOusers (username, email, password)
VALUES('john_doe','[e-mail]','password123');

-- 插入或更新（ON DUPLICATE KEY UPDATE）
INSERT INTOusers (username, email, password)
VALUES('john_doe','[e-mail]','new_password')
ONDUPLICATE KEYUPDATE
  email=VALUES(email),
  password=VALUES(password),
  updated_at=NOW();

-- 从其他表插入
INSERT INTOusers_backup (username, email, password)
SELECTusername, email, passwordFROMusersWHEREcreated_at>'2024-01-01';

-- 替换插入
REPLACEINTOusers (id, username, email, password)
VALUES(1,'john_doe','[e-mail]','new_password');

UPDATE语句

基本更新

-- 更新单条记录
UPDATEusers
SETemail='[e-mail]', updated_at=NOW()
WHEREid=1;

-- 更新多条记录
UPDATEusers
SETstatus='inactive'
WHERElast_login<'2024-01-01';

-- 更新所有记录
UPDATE users SET updated_at = NOW();

高级更新

-- 多表更新
UPDATEusers u
JOINorders oONu.id=o.user_id
SETu.total_orders=u.total_orders+1
WHEREo.order_date>'2024-01-01';

-- 条件更新
UPDATEusers
SETstatus=CASE
 WHENlast_login>'2024-06-01'THEN'active'
 WHENlast_login>'2024-01-01'THEN'inactive'
 ELSE'dormant'
END;

-- 限制更新记录数
UPDATEusers
SETstatus='processed'
WHEREstatus='pending'
ORDERBYcreated_at
LIMIT100;

DELETE语句

基本删除

-- 删除单条记录
DELETEFROMusersWHEREid=1;

-- 删除多条记录
DELETEFROMusersWHEREstatus='inactive';

-- 删除所有记录
DELETEFROMusers;

高级删除

-- 多表删除
DELETEu
FROMusers u
JOINorders oONu.id=o.user_id
WHEREo.order_date<'2020-01-01';

-- 限制删除记录数
DELETEFROM users 
WHERE status ='spam'
ORDERBY created_at 
LIMIT 1000;

-- 安全删除（使用事务）
START TRANSACTION;
DELETEFROM users WHERE id =1;
-- 检查结果
SELECT ROW_COUNT();
COMMIT; -- 或 ROLLBACK;

DQL数据查询语言

DQL是SQL中最复杂也是最常用的部分，用于从数据库中检索数据。

基本SELECT语句

简单查询

-- 查询所有字段
SELECT*FROMusers;

-- 查询指定字段
SELECTid, username, emailFROMusers;

-- 使用别名
SELECT
  idASuser_id,
  usernameASlogin_name,
  emailASemail_address
FROMusers;

-- 去重查询
SELECTDISTINCTstatusFROMusers;

-- 限制结果数量
SELECT*FROMusers LIMIT10;
SELECT*FROMusers LIMIT10,20;-- 跳过10条，取20条

WHERE条件查询

基本条件

-- 等值查询
SELECT*FROMusersWHEREstatus='active';

-- 不等值查询
SELECT*FROMusersWHEREstatus!='inactive';
SELECT*FROMusersWHEREstatus<>'inactive';

-- 数值比较
SELECT*FROMusersWHEREage>25;
SELECT*FROMusersWHEREageBETWEEN18AND65;

-- 模糊查询
SELECT*FROMusersWHEREusernameLIKE'john%';
SELECT*FROMusersWHEREemailLIKE'[e-mail]';

-- 空值查询
SELECT*FROMusersWHERElast_loginISNULL;
SELECT*FROMusersWHERElast_loginISNOT NULL;

-- 列表查询
SELECT*FROMusersWHEREstatusIN('active','pending');
SELECT*FROMusersWHEREidNOTIN(1,2,3);

复合条件

-- 逻辑AND
SELECT*FROMusers
WHEREstatus='active'ANDage>25;

-- 逻辑OR
SELECT*FROMusers
WHEREstatus='active'ORstatus='pending';

-- 复杂条件组合
SELECT*FROMusers
WHERE(status='active'ORstatus='pending')
ANDageBETWEEN18AND65
ANDemailLIKE'[e-mail]';

排序和分组

ORDER BY排序

-- 升序排序
SELECT*FROMusersORDERBYcreated_atASC;

-- 降序排序
SELECT*FROMusersORDERBYcreated_atDESC;

-- 多字段排序
SELECT*FROMusers
ORDERBYstatusASC, created_atDESC;

-- 使用表达式排序
SELECT*FROMusers
ORDERBYCHAR_LENGTH(username)DESC;

GROUP BY分组

-- 基本分组
SELECTstatus,COUNT(*)asuser_count
FROMusers
GROUPBYstatus;

-- 多字段分组
SELECTstatus,DATE(created_at)asdate,COUNT(*)ascount
FROMusers
GROUPBYstatus,DATE(created_at);

-- 分组后过滤
SELECTstatus,COUNT(*)asuser_count
FROMusers
GROUPBYstatus
HAVINGCOUNT(*)>10;

-- 分组与排序
SELECTstatus,COUNT(*)asuser_count
FROMusers
GROUPBYstatus
ORDERBYuser_countDESC;

聚合函数

常用聚合函数

-- 计数
SELECTCOUNT(*)FROMusers;
SELECTCOUNT(DISTINCTstatus)FROMusers;

-- 求和
SELECTSUM(order_amount)FROMorders;

-- 平均值
SELECTAVG(age)FROMusers;

-- 最大值和最小值
SELECTMAX(created_at),MIN(created_at)FROMusers;

-- 字符串连接
SELECTGROUP_CONCAT(username)FROMusers;
SELECTGROUP_CONCAT(username SEPARATOR', ')FROMusers;

窗口函数（MySQL 8.0+）

-- 行号
SELECT
  username,
  email,
 ROW_NUMBER()OVER(ORDERBYcreated_at)asrn
FROMusers;

-- 排名
SELECT
  username,
  age,
 RANK()OVER(ORDERBYageDESC)asrank,
 DENSE_RANK()OVER(ORDERBYageDESC)asdense_rank
FROMusers;

-- 分组排名
SELECT
  username,
  department,
  salary,
 RANK()OVER(PARTITIONBYdepartmentORDERBYsalaryDESC)asdept_rank
FROMemployees;

-- 累计求和
SELECT
  order_date,
  amount,
 SUM(amount)OVER(ORDERBYorder_date)asrunning_total
FROMorders;

-- 移动平均
SELECT
  order_date,
  amount,
 AVG(amount)OVER(ORDERBYorder_dateROWSBETWEEN2PRECEDINGANDCURRENTROW)asma3
FROMorders;

表连接

内连接（INNER JOIN）

-- 基本内连接
SELECTu.username, p.title
FROMusers u
INNERJOINposts pONu.id=p.user_id;

-- 多表内连接
SELECT
  u.username,
  p.title,
  c.nameascategory_name
FROMusers u
INNERJOINposts pONu.id=p.user_id
INNERJOINcategories cONp.category_id=c.id;

外连接（OUTER JOIN）

-- 左外连接
SELECTu.username, p.title
FROMusers u
LEFTJOINposts pONu.id=p.user_id;

-- 右外连接
SELECTu.username, p.title
FROMusers u
RIGHTJOINposts pONu.id=p.user_id;

-- 全外连接（MySQL不直接支持，需要用UNION）
SELECTu.username, p.title
FROMusers u
LEFTJOINposts pONu.id=p.user_id
UNION
SELECTu.username, p.title
FROMusers u
RIGHTJOINposts pONu.id=p.user_id;

自连接

-- 查找同部门的员工
SELECT
  e1.nameasemployee,
  e2.nameascolleague
FROMemployees e1
JOINemployees e2ONe1.department_id=e2.department_id
WHEREe1.id!=e2.id;

-- 查找员工及其直接上级
SELECT
  e.nameasemployee,
  m.nameasmanager
FROMemployees e
LEFTJOINemployees mONe.manager_id=m.id;

子查询

标量子查询

-- 查询年龄大于平均年龄的用户
SELECT*FROMusers
WHEREage>(SELECTAVG(age)FROMusers);

-- 查询最新订单的用户
SELECT*FROMusers
WHEREid=(SELECTuser_idFROMordersORDERBYcreated_atDESCLIMIT1);

列子查询

-- 查询有订单的用户
SELECT*FROMusers
WHEREidIN(SELECTDISTINCTuser_idFROMorders);

-- 查询没有订单的用户
SELECT*FROMusers
WHEREidNOTIN(SELECTuser_idFROMordersWHEREuser_idISNOT NULL);

行子查询

-- 查询特定用户的订单信息
SELECT*FROMorders
WHERE(user_id, order_date)IN(
 SELECTuser_id,MAX(order_date)
 FROMorders
 GROUPBYuser_id
);

表子查询

-- 使用子查询作为临时表
SELECTuser_stats.username, user_stats.order_count
FROM(
 SELECT
    u.username,
   COUNT(o.id)asorder_count
 FROMusers u
 LEFTJOINorders oONu.id=o.user_id
 GROUPBYu.id, u.username
)asuser_stats
WHEREuser_stats.order_count>5;

相关子查询

-- 查询每个用户的最新订单
SELECT*FROMorders o1
WHEREo1.created_at=(
 SELECTMAX(o2.created_at)
 FROMorders o2
 WHEREo2.user_id=o1.user_id
);

-- 使用EXISTS
SELECT*FROMusers u
WHEREEXISTS(
 SELECT1FROMorders o
 WHEREo.user_id=u.idANDo.status='completed'
);

高级查询技巧

公用表表达式（CTE）- MySQL 8.0+

-- 基本CTE
WITHactive_usersAS(
 SELECTid, username, email
 FROMusers
 WHEREstatus='active'
)
SELECT*FROMactive_usersWHEREemailLIKE'[e-mail]';

-- 递归CTE
WITHRECURSIVEemployee_hierarchyAS(
 -- 基础查询：顶级员工
 SELECTid, name, manager_id,0aslevel
 FROMemployees
 WHEREmanager_idISNULL
 
 UNIONALL
 
 -- 递归查询：下级员工
 SELECTe.id, e.name, e.manager_id, eh.level+1
 FROMemployees e
 JOINemployee_hierarchy ehONe.manager_id=eh.id
)
SELECT*FROMemployee_hierarchyORDERBYlevel, name;

案例表达式

-- CASE WHEN
SELECT
  username,
  age,
 CASE
   WHENage<18THEN'未成年'
        WHEN age BETWEEN18AND65THEN'成年'
        ELSE'老年'
    ENDas age_group
FROM users;

-- 简单CASE
SELECT
    username,
    status,
    CASE status
        WHEN'active'THEN'活跃'
        WHEN'inactive'THEN'不活跃'
        ELSE'未知'
    ENDas status_desc
FROM users;

DCL数据控制语言

DCL用于控制数据库的访问权限和安全性。

用户管理

创建用户

-- 创建用户
CREATEUSER'newuser'@'localhost'IDENTIFIEDBY'password123';

-- 创建用户并指定主机
CREATEUSER'webuser'@'192.168.1.%'IDENTIFIEDBY'webpass';
CREATEUSER'appuser'@'%'IDENTIFIEDBY'apppass';

-- 创建用户时指定密码策略
CREATEUSER'secureuser'@'localhost'
IDENTIFIEDBY'SecurePass123!'
PASSWORD EXPIREINTERVAL90DAY;

修改用户

-- 修改用户密码
ALTERUSER'newuser'@'localhost'IDENTIFIEDBY'newpassword';

-- 修改当前用户密码
ALTERUSERUSER() IDENTIFIEDBY'newpassword';

-- 设置密码过期
ALTERUSER'newuser'@'localhost'PASSWORD EXPIRE;

-- 锁定用户
ALTERUSER'newuser'@'localhost'ACCOUNT LOCK;

-- 解锁用户
ALTERUSER'newuser'@'localhost'ACCOUNT UNLOCK;

删除用户

-- 删除用户
DROPUSER'newuser'@'localhost';

-- 删除多个用户
DROPUSER'user1'@'localhost','user2'@'localhost';

查看用户

-- 查看所有用户
SELECTuser, hostFROMmysql.user;

-- 查看当前用户
SELECTUSER(),CURRENT_USER();

-- 查看用户权限
SHOWGRANTSFOR'newuser'@'localhost';
SHOWGRANTSFORCURRENT_USER();

权限管理

授予权限

-- 授予数据库所有权限
GRANTALLPRIVILEGESONmydb.*TO'newuser'@'localhost';

-- 授予特定表的权限
GRANTSELECT,INSERT,UPDATEONmydb.usersTO'newuser'@'localhost';

-- 授予特定列的权限
GRANTSELECT(id, username),UPDATE(email)ONmydb.usersTO'newuser'@'localhost';

-- 授予存储过程权限
GRANTEXECUTEONPROCEDUREmydb.GetUserByIdTO'newuser'@'localhost';

-- 授予全局权限
GRANTREPLICATION SLAVEON*.*TO'repl_user'@'%';

-- 授予权限并允许授权给其他用户
GRANTSELECTONmydb.*TO'newuser'@'localhost'WITHGRANTOPTION;

权限类型详解

-- 数据操作权限
GRANTSELECTONmydb.*TO'readonly'@'localhost';
GRANTINSERTONmydb.*TO'insert_user'@'localhost';
GRANTUPDATEONmydb.*TO'update_user'@'localhost';
GRANTDELETEONmydb.*TO'delete_user'@'localhost';

-- 结构操作权限
GRANTCREATEONmydb.*TO'dev_user'@'localhost';
GRANTALTERONmydb.*TO'admin_user'@'localhost';
GRANTDROPONmydb.*TO'admin_user'@'localhost';
GRANTINDEXONmydb.*TO'dba_user'@'localhost';

-- 管理权限
GRANTPROCESSON*.*TO'monitor_user'@'localhost';
GRANTRELOADON*.*TO'backup_user'@'localhost';
GRANTREPLICATION CLIENTON*.*TO'repl_monitor'@'localhost';

回收权限

-- 回收特定权限
REVOKESELECTONmydb.usersFROM'newuser'@'localhost';

-- 回收所有权限
REVOKEALLPRIVILEGESONmydb.*FROM'newuser'@'localhost';

-- 回收授权权限
REVOKEGRANTOPTIONONmydb.*FROM'newuser'@'localhost';

刷新权限

-- 刷新权限缓存
FLUSH PRIVILEGES;

角色管理（MySQL 8.0+）

创建角色

-- 创建角色
CREATEROLE'app_developer','app_read','app_write';

-- 授予角色权限
GRANTSELECT,INSERT,UPDATEONmydb.*TO'app_developer';
GRANTSELECTONmydb.*TO'app_read';
GRANTINSERT,UPDATEONmydb.*TO'app_write';

-- 将角色授予用户
GRANT'app_developer'TO'dev_user'@'localhost';
GRANT'app_read'TO'readonly_user'@'localhost';

-- 设置默认角色
SETDEFAULTROLE'app_developer'TO'dev_user'@'localhost';

角色继承

-- 创建角色层次结构
CREATEROLE'base_role','advanced_role','admin_role';

-- 基础角色权限
GRANTSELECTONmydb.*TO'base_role';

-- 高级角色继承基础角色
GRANT'base_role'TO'advanced_role';
GRANTINSERT,UPDATEONmydb.*TO'advanced_role';

-- 管理员角色继承高级角色
GRANT'advanced_role'TO'admin_role';
GRANTDELETE,CREATE,ALTERONmydb.*TO'admin_role';

安全配置

密码策略

-- 查看密码策略
SHOWVARIABLESLIKE'validate_password%';

-- 设置密码策略
SETGLOBALvalidate_password.policy='STRONG';
SETGLOBALvalidate_password.length=12;
SETGLOBALvalidate_password.mixed_case_count=2;
SETGLOBALvalidate_password.number_count=2;
SETGLOBALvalidate_password.special_char_count=2;

连接限制

-- 创建用户时设置连接限制
CREATEUSER'limited_user'@'localhost'
IDENTIFIEDBY'password'
WITHMAX_CONNECTIONS_PER_HOUR100
MAX_QUERIES_PER_HOUR1000
MAX_UPDATES_PER_HOUR100
MAX_USER_CONNECTIONS5;

-- 修改用户连接限制
ALTERUSER'limited_user'@'localhost'
WITHMAX_CONNECTIONS_PER_HOUR50;

SSL配置

-- 要求SSL连接
CREATEUSER'secure_user'@'%'
IDENTIFIEDBY'password'
REQUIRE SSL;

-- 要求特定的SSL证书
CREATEUSER'cert_user'@'%'
IDENTIFIEDBY'password'
REQUIRE X509;

-- 要求特定的SSL密钥
CREATEUSER'key_user'@'%'
IDENTIFIEDBY'password'
REQUIRE SUBJECT'/C=US/ST=CA/L=San Francisco/O=MyOrg/CN=MyName';

性能优化与运维实践

查询优化

执行计划分析

-- 基本执行计划
EXPLAINSELECT*FROMusersWHEREage>25;

-- 详细执行计划
EXPLAIN FORMAT=JSONSELECT*FROMusersWHEREage>25;

-- 查看实际执行统计
EXPLAIN ANALYZESELECT*FROMusersWHEREage>25;

索引优化策略

-- 创建合适的索引
CREATEINDEX idx_ageONusers(age);
CREATEINDEX idx_status_createdONusers(status, created_at);

-- 查看索引使用情况
SHOWINDEXFROMusers;

-- 分析索引效率
SELECT
  table_name,
  index_name,
 cardinality,
  nullable
FROMinformation_schema.statistics
WHEREtable_schema='mydb';

监控与维护

性能监控

-- 查看慢查询
SHOWVARIABLESLIKE'slow_query_log%';
SHOWSTATUSLIKE'Slow_queries';

-- 查看连接状态
SHOWSTATUSLIKE'Connections';
SHOWSTATUSLIKE'Threads_%';

-- 查看缓存命中率
SHOWSTATUSLIKE'Key_read%';
SHOWSTATUSLIKE'Innodb_buffer_pool_read%';

-- 查看锁等待
SHOWSTATUSLIKE'Innodb_row_lock_%';

表维护

-- 分析表
ANALYZETABLEusers;

-- 优化表
OPTIMIZETABLEusers;

-- 检查表
CHECKTABLEusers;

-- 修复表
REPAIRTABLEusers;

备份与恢复

逻辑备份

# 备份单个数据库
mysqldump -u root -p mydb > mydb_backup.sql

# 备份所有数据库
mysqldump -u root -p --all-databases > all_databases_backup.sql

# 备份表结构
mysqldump -u root -p --no-data mydb > mydb_structure.sql

# 恢复数据库
mysql -u root -p mydb < mydb_backup.sql

物理备份

-- 创建备份目录
SETGLOBALlocal_infile=1;

-- 导出数据到文件
SELECT*INTOOUTFILE'/tmp/users_backup.csv'
FIELDS TERMINATEDBY','
LINES TERMINATEDBY'
'
FROMusers;

-- 从文件导入数据
LOAD DATA INFILE'/tmp/users_backup.csv'
INTOTABLEusers
FIELDS TERMINATEDBY','
LINES TERMINATEDBY'
';

主从复制配置

主库配置

-- 启用二进制日志
SETGLOBALlog_bin='mysql-bin';

-- 创建复制用户
CREATEUSER'repl'@'slave_host'IDENTIFIEDBY'repl_password';
GRANTREPLICATION SLAVEON*.*TO'repl'@'slave_host';

-- 查看主库状态
SHOWMASTER STATUS;

从库配置

-- 配置主库信息
CHANGE MASTERTO
  MASTER_HOST='master_host',
  MASTER_USER='repl',
  MASTER_PASSWORD='repl_password',
  MASTER_LOG_FILE='mysql-bin.000001',
  MASTER_LOG_POS=154;

-- 启动复制
STARTSLAVE;

-- 查看从库状态
SHOWSLAVE STATUSG;

总结

本文深入探讨了MySQL的架构组成和SQL语言体系，涵盖了从基础概念到高级应用的各个方面。作为运维工程师，掌握这些知识对于数据库的日常管理、性能优化和故障排除至关重要。

关键要点回顾

1.MySQL架构理解：分层架构设计使得MySQL具有良好的扩展性和灵活性

2.存储引擎选择：InnoDB适合事务处理，MyISAM适合读密集型应用

3.内存管理：合理配置缓冲池大小对性能影响巨大

4.SQL语言掌握：熟练使用DDL、DML、DQL、DCL是基本技能

5.性能优化：索引设计、查询优化、监控调优是持续过程

6.安全管理：用户权限控制、数据备份恢复是安全保障

运维最佳实践

1.定期监控：建立完善的监控体系，及时发现问题

2.备份策略：制定并执行定期备份计划，确保数据安全

3.性能调优：持续优化查询语句和索引设计

4.安全加固：定期审核用户权限，加强访问控制

5.容量规划：根据业务增长预估资源需求

6.故障预案：制定详细的故障处理流程和恢复方案

通过深入理解MySQL的内部机制和熟练掌握SQL语言，运维工程师能够更好地管理和优化数据库系统，确保业务的稳定运行和数据的安全可靠。随着业务的发展和技术的进步，持续学习和实践是每个运维工程师必须具备的素质。