MySQL 从入门到高可用架构实战精要

一、数据库基础概念

1. 数据分类

• 结构化数据：二维表表示，固定格式，如关系型数据库
• 半结构化数据：自描述结构，如 JSON、XML
• 非结构化数据：无固定格式，如音视频、二进制文件

2. 数据管理发展三阶段

• 人工管理 → 文件系统 → 数据库系统

3. 数据库管理系统（DBMS）

• 核心功能：数据定义（DDL）、数据操作（DML）、数据组织存储、运行管理、维护、保护、通信
• 三大模型：层次模型、网状模型、关系模型
• 关系型数据库（RDBMS）：二维表组织数据，支持 SQL

4. 关系型数据库核心术语

• 表、行（记录）、列（字段）、主键、外键、索引、视图、存储过程、触发器

5. E-R 模型

• 实体（矩形）、属性（椭圆）、联系（菱形）
• 联系类型：1:1、1:n、m:n

6. 数据库范式

• 1NF：原子性，列不可再分
• 2NF：消除部分依赖，非主键完全依赖主键（针对复合主键）
• 3NF：消除传递依赖，非主键之间不相互依赖

7. SQL 分类

• DDL（数据定义）、DML（数据操作）、DQL（数据查询）、DCL（数据控制）、TCL（事务控制）

二、MySQL 安装与基本使用

1. MySQL 历史与分支

• 创始人 Monty Widenius → MySQL AB → Sun → Oracle
• 分支：MariaDB、Percona Server

2. MySQL 多实例

• 一台服务器运行多个 mysqld 进程，不同端口（如 3306,3307）
• 优点：节约硬件、便于对比、便于管理
• 缺点：资源抢占、单点风险

3. MySQL 组成

• 服务端：mysqld、mysqld_safe、mysqld_multi
• 客户端：mysql、mysqldump、mysqladmin、mysqlimport
• 配置文件：/etc/my.cnf 及 /etc/my.cnf.d/*.cnf

4. mysql 客户端常用选项

• -u, -p, -h, -P, -S, -D, -e, -H, -X, -E, --prompt 等

5. mysqladmin 常用命令

• status, ping, processlist, shutdown, create/drop database, password, flush-*

6. mycli 工具

• 基于 Python 的 MySQL 命令行工具，支持自动补全和语法高亮

三、SQL 语言详解

1. 字符集与排序规则

• MySQL 8.0 默认字符集 utf8mb4，排序规则 utf8mb4_0900_ai_ci
• 查看字符集：SHOW CHARSET;，查看排序规则：SHOW COLLATION;

2. 数据库操作（DDL）

• 创建：CREATE DATABASE [IF NOT EXISTS] db_name;
• 修改：ALTER DATABASE db_name ...;
• 删除：DROP DATABASE [IF EXISTS] db_name;

3. 数据类型

• 数值型：TINYINT, SMALLINT, MEDIUMINT, INT, BIGINT, FLOAT, DOUBLE, DECIMAL
• 日期时间型：DATE, TIME, YEAR, DATETIME, TIMESTAMP
• 字符串型：CHAR, VARCHAR, TEXT, BLOB, ENUM, SET
• 常用属性：NOT NULL, DEFAULT, PRIMARY KEY, AUTO_INCREMENT, UNSIGNED

4. 表操作（DDL）

• 创建：CREATE TABLE [IF NOT EXISTS] 表名 (列定义) [ENGINE=...] [CHARSET=...];
• 复制表结构：CREATE TABLE 新表 LIKE 原表;
• 复制数据+结构：CREATE TABLE 新表 SELECT ... FROM 原表;
• 查看表结构：DESC 表名; 或 SHOW CREATE TABLE 表名;
• 修改表：ALTER TABLE 表名 ADD/MODIFY/CHANGE/DROP/RENAME ...
• 删除表：DROP TABLE 表名;

5. 数据操作（DML）

• 插入：INSERT INTO 表名 (列...) VALUES (值...);
• 插入多条：VALUES (..),(..);
• 存在则更新：ON DUPLICATE KEY UPDATE ...
• 更新：UPDATE 表名 SET 列=值 WHERE 条件;（务必加条件）
• 删除：DELETE FROM 表名 WHERE 条件;（逻辑删除优于物理删除）
• 清空表：TRUNCATE TABLE 表名;（DDL，不可回滚，效率高）

6. 数据查询（DQL）

基础查询

• SELECT 列1,列2 FROM 表名 WHERE 条件 GROUP BY 列 HAVING 条件 ORDER BY 列 LIMIT n;

常用子句

• WHERE：支持 =、<>、>、<、BETWEEN、IN、LIKE、IS NULL
• GROUP BY：分组，配合聚合函数 COUNT、SUM、AVG、MAX、MIN
• HAVING：分组后过滤
• ORDER BY：默认 ASC，DESC 降序
• LIMIT：分页，LIMIT offset, row_count

多表查询（七种）

1. CROSS JOIN：笛卡尔积
2. INNER JOIN：只返回匹配记录
3. LEFT JOIN：左表全保留
4. RIGHT JOIN：右表全保留
5. FULL JOIN（MySQL 用 LEFT JOIN + UNION + RIGHT JOIN 实现）
6. SELF JOIN：自连接
7. UNION / UNION ALL：合并结果集

7. 用户管理（DCL）

• 用户由 用户名@主机 唯一标识，支持通配符 %
• 创建：CREATE USER 'name'@'host' IDENTIFIED BY 'pwd';
• 重命名：RENAME USER ... TO ...;
• 删除：DROP USER 'name'@'host';
• 修改密码：ALTER USER ... IDENTIFIED BY '...'; 或 SET PASSWORD
• 忘记密码：skip-grant-tables 跳过授权表启动，然后修改

8. 权限管理

• 授权：GRANT 权限 ON 对象 TO 'user'@'host' [WITH GRANT OPTION];
• 撤销：REVOKE 权限 ON 对象 FROM 'user'@'host';
• 查看权限：SHOW GRANTS FOR 'user'@'host';
• 刷新权限：FLUSH PRIVILEGES;
• 常见权限：ALL, SELECT, INSERT, UPDATE, DELETE, CREATE, DROP, INDEX, ALTER, CREATE USER 等

四、MySQL 备份与恢复

1. 备份分类

• 物理备份（冷备、热备、温备）
• 逻辑备份（mysqldump）

2. 物理冷备

systemctl stop mysqld
tar czf /backup/mysql-backup-$(date +%F).tar.gz /var/lib/mysql
systemctl start mysqld

3. 逻辑备份（mysqldump）

• 备份单个数据库：mysqldump -u root -p dbname > backup.sql
• 备份多库：--databases db1 db2
• 备份所有库：--all-databases
• 备份表：mysqldump -u root -p dbname tablename
• 恢复：mysql -u root -p dbname < backup.sql 或登录后 source backup.sql

4. 增量备份（基于二进制日志）

• 启用 binlog：log-bin=mysql-bin
• 刷新日志：mysqladmin flush-logs
• 查看 binlog：mysqlbinlog binlog-file
• 恢复：mysqlbinlog binlog-file | mysql -u root -p

五、主从复制与读写分离

1. 主从复制原理

• 主库将更改记录到 二进制日志（binlog）
• 从库 I/O 线程 拉取 binlog 写入 中继日志（relay log）
• 从库 SQL 线程 重放 relay log，保持数据一致

2. 主从配置步骤

• 主库：开启 binlog，设置 server-id，授权复制用户
• 从库 ：设置 server-id，CHANGE MASTER TO 指定主库信息，START SLAVE
• 检查状态：SHOW SLAVE STATUS\G，确保 Slave_IO_Running 和 Slave_SQL_Running 为 Yes

3. 读写分离（Amoeba）

• 应用 → Amoeba 代理（端口 8066）→ MySQL 主从集群
• 写操作（INSERT/UPDATE/DELETE）转发到主库池（writePool）
• 读操作（SELECT）转发到从库池（readPool），支持负载均衡
• 配置文件：amoeba.xml（路由规则）、dbServers.xml（后端节点定义）

六、MHA 高可用

1. MHA 概述

• Master High Availability，解决 MySQL 主库单点故障
• 自动故障转移（0-30 秒），最大程度保证数据不丢失
• 组成：Manager（管理节点） + Node（数据节点）

2. 故障切换流程

• Manager 检测到主库不可用
• 从从库中选举新主库（基于数据最新性，或候选主库权重）
• 应用差异二进制日志，提升新主库
• 其他从库指向新主库
• 可选调用脚本（如 VIP 漂移）

3. 关键配置参数

• candidate_master=1：优先作为新主库
• check_repl_delay=0：忽略复制延迟
• 虚拟 IP（VIP）管理脚本：master_ip_failover

4. 常用管理命令

• masterha_check_ssh：检查 SSH 连通性
• masterha_check_repl：检查复制健康状态
• masterha_manager：启动 MHA 监控
• masterha_stop：停止 MHA
• masterha_check_status：查看运行状态