咸亨酒店的账房玄机—从孔乙己赊账窥MySQL查询之道

咸亨酒店的账房玄机---从孔乙己赊账窥MySQL查询之道

📖 开篇：咸亨酒店开业

在鲁迅笔下的咸亨酒店里，掌柜对孔乙己"赊账多少"的查询应答，恰似MySQL在内存与磁盘间的数据流转。让我们透过长衫客赊酒的场景，揭开数据库存储架构的神秘面纱。这日刚开业，孔乙己踱着方步来到柜台前："温两碗酒，要一碟茴香豆。"说着排出九文大钱，忽然压低声音："敢问掌柜的，我总共赊的账，可还...记得清？"

掌柜的闻言一惊，看着眼前这个穿着长衫站着喝酒的人，突然意识到：要快速查清陈年旧账，看来要费一番周转了。这场景像极了MySQL在内存与磁盘间的数据查询之旅...

让我们查看掌柜的账本信息

CREATE TABLE bill_record (
    bill_id bigint(20) NOT NULL AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY COMMENT '主键',
    custormer VARCHAR(255) comment '顾客',
    city VARCHAR(100) comment '顾客来源地',
    bill_date DATE comment '日期',
    bill_money DECIMAL(10,2) comment '金额',
    bill_remark text comment '备注信息'
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8 comment '账单';
​
insert into bill_record values(null,'阿Q','绍兴','2023-01-05',3,'茴香豆一碟');
insert into bill_record values(null,'孔乙己','绍兴','2023-12-19',3,'茴香豆一碟');
insert into bill_record values(null,'孔乙己','绍兴','2024-02-02',3,'茴香豆一碟');
insert into bill_record values(null,'祥林嫂','南通','2023-07-12',10,'一打酒');
​
select * from bill_record;
+---------+-----------+--------+------------+------------+-----------------+
| bill_id | custormer | city   | bill_date  | bill_money | bill_remark     |
+---------+-----------+--------+------------+------------+-----------------+
|       1 | 阿Q       | 绍兴   | 2023-01-05 |       3.00 | 茴香豆一碟      |
|       2 | 孔乙己     | 绍兴   | 2023-12-19 |       3.00 | 茴香豆一碟      |
|       3 | 孔乙己     | 绍兴   | 2024-02-02 |       3.00 | 茴香豆一碟      |
|       4 | 祥林嫂     | 南城   | 2023-07-12 |      10.00 | 一打酒          |
+---------+-----------+--------+------------+------------+-----------------+

🏮 第一幕：全表扫描的慢镜头（掌柜翻账本）

场景还原：

掌柜的抓耳捞腮，不断调用大脑记忆（Buffer Pool内存 ），他也无法记清具体赊账金额，只得让孔乙己稍等片刻随即转身后向柜台，很熟练的拿起那本泛黄的牛皮账本（磁盘数据文件），这本账册用蝇头小楷记录着：账册

mysql> select * from bill_record where custormer='孔乙己';
+---------+-----------+--------+------------+------------+-----------------+
| bill_id | custormer | city   | bill_date  | bill_money | bill_remark     |
+---------+-----------+--------+------------+------------+-----------------+
|       2 | 孔乙己    | 绍兴   | 2023-12-19 |         3.00 | 茴香豆一碟        |
|       3 | 孔乙己    | 绍兴   | 2024-02-02 |         3.00 | 茴香豆一碟        |
+---------+-----------+--------+------------+------------+-----------------+
​
mysql> explain select * from bill_record where custormer='孔乙己'\G
*************************** 1. row ***************************
           id: 1
  select_type: SIMPLE
        table: bill_record
   partitions: NULL
         type: ref
possible_keys: idx_custormer_bill_date
          key: idx_custormer_bill_date
      key_len: 768
          ref: const
         rows: 2
     filtered: 100.00
        Extra: NULLtype: ALL -- 代表全表扫描
        rows： 4 -- 代表扫描所有行
​
-- 查看慢日志
mysql> set global slow_query_log=on;
​
-- 查看服务器慢日志
# Time: 2025-03-06T03:36:52.169226Z
# User@Host: root[root] @ localhost []  Id:     2
# Query_time: 0.000232  Lock_time: 0.000099 Rows_sent: 2  Rows_examined: 4
SET timestamp=1741232212;
select * from bill_record where custormer='孔乙己';
Rows_sent: 2 -- 代表返回的行数
Rows_examined: 4 -- 代表检查的行数

查账三部曲：

0. 掌柜思考 ：掌柜遍历内存记忆看是否有孔乙己赊账信息（Buffer Pool），发现找不到相关记忆信息
1. 逐页翻找 ：掌柜拿账本到柜台,手指沾着唾沫从第一页翻到末页（磁盘I/O,全表扫描）
2. 柜台对账 ：一旦找到孔乙己赊账记录，掌柜并默记赊账金额（Buffer Pool），然后将数字打到算盘上，如此反复，直到翻到末页，算珠被打的劈里啪啦的响（CPU计算**）
3. 告知结果 ：掌柜的将最后算盘计算的数字告知孔乙己（返回结果）

账本太重太厚，账页从正头翻到尾，掌柜的鼻尖沁出汗珠子，忽地两眼放光："终于找全了！共计六文！"（全表扫描耗费资源），话音未落，却见孔乙己倚着榆木柜台笑得前仰后合，长衫下摆扫落了三四粒茴香豆。掌柜若这穷酸书生日日来翻旧账，怕是要把柜台磨穿，看来务必想个办法了。

存储架构对照表

咸亨元素	MySQL组件	协作规则
掌柜的记忆	Buffer Pool	缓存最近访问的账页，默认占内存80%
牛皮账本	磁盘	数据最终存储地，按.ibd文件分册
算盘	CPU资源	CPU计算

🏮 第二幕：二级索引显神通（朱红目录册的秘密）

掌柜的妙招：

昨日查账可让掌柜费了老大劲，掌柜在柜台边挂起一本朱红目录（二级索引），该朱红目录册小巧而精致。

ALTER TABLE bill_record ADD INDEX idx_custormer_bill_date(custormer,bill_date);

索引结构揭秘：

这本目录示意：

阿Q
    └─2023-01-05 → 主账册第23页
孔乙己
    ├─2023-12-19 → 主账册第21页
    └─2024-02-02 → 主账册第89页
祥林嫂
    └─2023-07-12 → 主账册第156页

查询过程：

mysql> explain select * from bill_record where custormer='孔乙己'\G
*************************** 1. row ***************************
           id: 1
  select_type: SIMPLE
        table: bill_record
   partitions: NULL
         type: ref
possible_keys: idx_custormer_bill_date
          key: idx_custormer_bill_date
      key_len: 768
          ref: const
         rows: 2
     filtered: 100.00
        Extra: NULL
type: ref -- 代表等值查询
key: idx_custormer_bill_date -- 代表使用的索引名称
key_len: 768 -- custormer(255[字段长度]*3[UTF8占用3字节] + 1[字段是否为空]+2[字段是否变长])  代表使用的索引部分长度即前缀索引
​
    
# Time: 2025-03-06T03:41:24.764760Z
# User@Host: root[root] @ localhost []  Id:     2
# Query_time: 0.000218  Lock_time: 0.000094 Rows_sent: 2  Rows_examined: 2
SET timestamp=1741232484;
select * from bill_record where custormer='孔乙己';
Rows_sent: 2 -- 代表返回的行数
Rows_examined: 2 -- 代表检查的行数，证明通过索引锁定了所在的数据行

高效查账四步舞：

翌日，孔乙己又懒洋洋的跑过来，对掌柜说到"敢问掌柜的，我赊的账，可还...记得清？"

0. 掌柜思考 ：掌柜遍历自己大脑看是否有孔乙己赊账信息（Buffer Pool）
1. 目录寻踪 ：掌柜的实在记不起来，转身翻朱红目录（索引扫描）
2. 精准定位 ："孔乙己-腊月"直指189页（索引命中）
3. 取账验证 ：只搬对应账页到柜台（回表查询1）
4. 循环遍历 ：掌柜的回到朱红目录册找到189页指向的下一条记录第245页（数据页指针）
5. 取账验证 ：只搬对应账页到柜台，如此反复，直到翻到末页，算盘也打的劈里啪啦的响（CPU计算）
6. 当场确认 ："您赊了六文钱"（返回结果）

存储架构对照表

咸亨元素	MySQL组件	协作规则
掌柜的记忆	Buffer Pool	缓存最近访问的账页，默认占内存80%
牛皮账本	磁盘	数据最终存储地，按.ibd文件分册
朱红目录册	二级索引	加速查询
算盘	CPU资源	CPU计算

掌柜这次掏出个巴掌大的小本子，不多时，并直接对孔乙己说到"共欠了六文！"，孔乙己一脸愕然，掌柜敲了敲朱红目录册说到："玄机在这里呢！"

🏮 第三幕：覆盖索引避回表（朱红目录册的玄机）

腊月的穿堂风卷着酒客的吆喝，查询账单的人越来越多，带着老花镜的掌柜一遍遍翻看这账册，这也累的够呛。掌故心想，这伙人只管自己赊账多少，我为何不将这个赊账信息直接放入到朱红目录册中，如此并无需翻账本了。

alter table bill_record add index idx_custormer_bill_money(custormer,bill_money);
​
mysql> explain select sum(bill_money) from bill_record where custormer='孔乙己'\G
*************************** 1. row ***************************
           id: 1
  select_type: SIMPLE
        table: bill_record
   partitions: NULL
         type: ref
possible_keys: idx_custormer_bill_date,idx_custormer_bill_money
          key: idx_custormer_bill_money
      key_len: 768
          ref: const
         rows: 2
     filtered: 100.00
        Extra: Using index
Extra: Using index -- 代表直接走索引，无需回表
​
# Time: 2025-03-06T06:15:33.006049Z
# User@Host: root[root] @ localhost []  Id:     2
# Query_time: 0.000240  Lock_time: 0.000097 Rows_sent: 1  Rows_examined: 0
SET timestamp=1741241733;
explain select sum(bill_money) from bill_record where custormer='孔乙己';

高效查账四步舞：

翌日，孔乙己又懒洋洋的跑过来，对掌柜说到"敢问掌柜的，我赊的账，可还...记得清？"

0. 掌柜思考 ：掌柜遍历自己大脑看是否有孔乙己赊账信息（Buffer Pool）
1. 目录寻踪 ：掌柜先翻朱红目录（索引扫描）
2. 精准定位 ："孔乙己-腊月"直指189页（索引命中 ），获取本次赊账3文，手指灵活的拨动算盘的算珠（CPU计算）。
3. 循环遍历：掌柜的回到朱红目录册找到189页指向的下一条记录第245页，获取本次赊账3文，手指灵活的拨动算盘的算珠。
4. 当场确认 ："您共赊了六文钱"（返回结果）

存储架构对照表

咸亨元素	MySQL组件	协作规则
掌柜的记忆	Buffer Pool	缓存最近访问的账页，默认占内存80%
朱红目录册	二级索引	加速查询
算盘	CPU资源	CPU计算

掌柜这次掏出个巴掌大的小本子，还没等算盘珠子拨响，张嘴就报数："共欠了六文！"孔乙己吓得酒碗差点摔了："您这新账本会算命吗？"掌柜敲了敲朱红目录册说到："玄机还在这里呢！"

🏮 第四幕：掌柜的烦恼

掌柜看此朱红目录册如此甚好，根据不同的用途，一口气制作了十几分目录册，正当掌柜对此洋洋得意之时，弊端也暴露出来了。

0. 索引不是万能的：就像给每粒茴香豆都做目录（过度索引）反而占地方
1. 内存有限：柜台最多摆十本账（缓冲池大小限制）
2. 索引实时更新：修改账本数据的时候也需要修改对应的朱红目录册数据（加重改数据代价）

💼 终章：孔乙己的顿悟

暮色中的咸亨酒店，孔乙己攥着刚结清的账本，忽然拍案道："原来这查账的学问，不在茴字的四种写法，而在索引的精妙！"。掌柜笑着递过温好的黄酒："客官可曾听过B+树？这索引目录的编排方式..." 话音未落，店内外充满了快活的空气。