《MySQL是怎样运行的：从根儿上理解 MySQL》采用诙谐幽默的表达方式，对MySQL的底层运行原理进行了介绍，内容涵盖了使用MySQL的同学在求职面试和工作中常见的一些核心概念。总计22 章，划分为4个部分。第1部分介绍了MySQL入门的一些知识，比如MySQL的服务器程序和客户端程序有哪些、MySQL的启动选项和系统变量，以及使用的字符集等。第2部分是本书后续章节的基础，介绍了MySQL的一些基础知识，比如记录、页面、索引、表空间的结构和用法等。第3部分则与大家在工作中经常遇到的查询优化问题紧密相关，介绍了单表查询、连接查询的执行原理，MySQL基于成本和规则的优化具体指什么，并详细分析了Explain语句的执行结果。第4部分则是与MySQL中的事务和锁相关，介绍了事务概念的来源，MySQL是如何实现事务的，包括redo日志、undo日志、MVCC、各种锁的细节等。

尽管《MySQL是怎样运行的：从根儿上理解 MySQL》在写作时参考的MySQL源代码版本是5.7.22，但是大部分内容与具体的版本号并没有多大关系。无论是很早之前*已身居MySQL*的人员，还是希望进一步提升技能的DBA，甚*是三五年后才会入行的“萌新”，本书*是他们了解MySQL运行原理的*图书。

毕业于西安建筑科技大学，曾在“跟谁学”做后端工程师。由于感到市场上的许多技术书籍晦涩难懂，决定离职研究如何把复杂问题讲清楚的学问。目前运营自媒体号【我们*是小青蛙】，输出大量原创技术文章。花费一年多的时间研究MySQL，梳理总结出《MySQL是怎样运行的：从根儿上理解MySQL》的图书，当前销量为8400多册。

第0章　楔子——阅读前*看1

第 1章　装作自己是个小白——初识MySQL　3

1.1　MySQL的客户端/服务器架构　3

1.2　MySQL的安装　3

1.3　启动MySQL服务器程序　5

1.3.1　在类UNIX系统中启动服务器程序　5

1.3.2　在Windows系统中启动服务器程序　6

1.4　启动MySQL客户端程序　7

1.5　客户端与服务器连接的过程　10

1.5.1　TCP/IP　10

1.5.2　命名管道和共享内存　10

1.5.3　UNIX域套接字　11

1.6　服务器处理客户端请求　11

1.6.1　连接管理　12

1.6.2　解析与优化　12

1.6.3　存储引擎　14

1.7　常用存储引擎　14

1.8　关于存储引擎的一些操作　16

1.8.1　查看当前服务器程序支持的存储引擎　16

1.8.2　设置表的存储引擎　16

1.9　总结　17

第 2章　MySQL的调控按钮——启动选项和系统变量　19

2.1　启动选项和配置文件　19

2.1.1　在命令行上使用选项　19

2.1.2　配置文件中使用选项　21

2.1.3　在命令行和配置文件中启动选项的区别　26

2.2　系统变量　27

2.2.1　系统变量简介　27

2.2.2　查看系统变量　27

2.2.3　设置系统变量　28

2.3　状态变量　32

2.4　总结　32

第3章　字符集和比较规则　34

3.1　字符集和比较规则简介　34

3.1.1　字符集简介　34

3.1.2　比较规则简介　34

3.1.3　一些重要的字符集　35

3.2　MySQL中支持的字符集和比较规则　36

3.2.1　MySQL中的utf8和utf8mb4　36

3.2.2　字符集的查看　36

3.2.3　比较规则的查看　38

3.3　字符集和比较规则的应用　39

3.3.1　各级别的字符集和比较规则　39

3.3.2　客户端和服务器通信过程中使用的字符集　44

3.3.3　比较规则的应用　52

3.4　总结　53

第4章　从一条记录说起——InnoDB记录存储结构　55

4.1　准备工作　55

4.2　InnoDB页简介　55

4.3　InnoDB行格式　56

4.3.1　指定行格式的语法　56

4.3.2　COMPACT行格式　56

4.3.3　REDUNDANT行格式　64

4.3.4　溢出列　68

4.3.5　DYNAMIC行格式和COMPRESSED行格式　70

4.4　总结　71

第5章　盛放记录的大盒子——InnoDB数据页结构　72

5.1　不同类型的页简介　72

5.2　数据页结构快览　72

5.3　记录在页中的存储　73

5.4　Page Directory（页目录）　80

5.5　Page Header（页面头部）　85

5.6　File Header（文件头部）　86

5.7　File Trailer（文件尾部）　88

5.8　总结　88

第6章　快速查询的秘籍——B+树索引　90

6.1　没有索引时进行查找　90

6.1.1　在一个页中查找　90

6.1.2　在很多页中查找　91

6.2　索引　91

6.2.1　一个简单的索引方案　92

6.2.2　InnoDB中的索引方案　94

6.2.3　InnoDB中B+树索引的注意事项　102

6.2.4　MyISAM中的索引方案简介　104

6.2.5　MySQL中创建和删除索引的语句　105

6.3　总结　106

第7章　B+树索引的使用　107

7.1　B+树索引示意图的简化　107

7.2　索引的代价　109

7.3　应用B+树索引　110

7.3.1　扫描区间和边界条件　110

7.3.2　索引用于排序　122

7.3.3　索引用于分组　125

7.4　回表的代价　126

7.5　更好地创建和使用索引　127

7.5.1　只为用于搜索、排序或分组的列创建索引　127

7.5.2　考虑索引列中不重复值的个数　127

7.5.3　索引列的类型尽量小　127

7.5.4　为列前缀建立索引　128

7.5.5　覆盖索引　129

7.5.6　让索引列以列名的形式在搜索条件中单独出现　129

7.5.7　新插入记录时主键大小对效率的影响　129

7.5.8　冗余和重复索引　130

7.6　总结　131

第8章　数据的家——MySQL的数据目录　132

8.1　数据库和文件系统的关系　132

8.2　MySQL数据目录　132

8.2.1　数据目录和安装目录的区别　132

8.2.2　如何确定MySQL中的数据目录　132

8.3　数据目录的结构　133

8.3.1　数据库在文件系统中的表示　133

8.3.2　表在文件系统中的表示　134

8.3.3　其他的文件　137

8.4　文件系统对数据库的影响　137

8.5　MySQL系统数据库简介　138

8.6　总结　138

第9章　存放页面的大池子——InnoDB的表空间　140

9.1　回忆一些旧知识　140

9.1.1　页面类型　140

9.1.2　页面通用部分　141

9.2　独立表空间结构　142

9.2.1　区的概念　142

9.2.2　段的概念　144

9.2.3　区的分类　145

9.2.4　段的结构　149

9.2.5　各类型页面详细情况　150

9.2.6　Segment Header结构的运用　156

9.2.7　真实表空间对应的文件大小　157

9.3　系统表空间　158

9.4　总结　164

第 10章　条条大路通罗马——单表访问方法　166

10.1　访问方法的概念　167

10.2　const　167

10.3　ref　168

10.4　ref_or_null　170

10.5　range　171

10.6　index　171

10.7　all　172

10.8　注意事项　172

10.8.1　重温二级索引+回表　172

10.8.2　索引合并　173

10.9　总结　177

第 11章　两个表的*密接触——连接的原理　178

11.1　连接简介　178

11.1.1　连接的本质　178

11.1.2　连接过程简介　180

11.1.3　内连接和外连接　181

11.2　连接的原理　185

11.2.1　嵌套循环连接　186

11.2.2　使用索引加快连接速度　187

11.2.3　基于块的嵌套循环连接　188

11.3　总结　189

第 12章　谁**选谁——基于成本的优化　190

12.1　什么是成本　190

12.2　单表查询的成本　190

12.2.1　准备工作　190

12.2.2　基于成本的优化步骤　191

12.2.3　基于索引统计数据的成本计算　198

12.3　连接查询的成本　201

12.3.1　准备工作　201

12.3.2　条件过滤（Condition Filtering）　201

12.3.3　两表连接的成本分析　203

12.3.4　多表连接的成本分析　205

12.4　调节成本常数　206

12.4.1　mysql.server_cost表　206

12.4.2　mysql.engine_cost表　208

12.5　总结　209

第 13章　兵马未动，粮草先行——InnoDB统计数据是如何收集的　210

13.1　统计数据的存储方式　210

13.2　基于磁盘的*性统计数据　211

13.2.1　innodb_table_stats　211

13.2.2　innodb_index_stats　214

13.2.3　定期更新统计数据　215

13.2.4　手动更新innodb_table_stats和innodb_index_stats表　216

13.3　基于内存的非*性统计数据　217

13.4　innodb_stats_method的使用　217

13.5　总结　219

第 14章　基于规则的优化（内含子查询优化二三事）　220

14.1　条件化简　220

14.1.1　移除不*要的括号　220

14.1.2　常量传递　220

14.1.3　移除没用的条件　221

14.1.4　表达式计算　221

14.1.5　HAVING子句和WHERE子句的合并　221

14.1.6　常量表检测　221

14.2　外连接*　222

14.3　子查询优化　224

14.3.1　子查询语法　225

14.3.2　子查询在MySQL中是怎么执行的　230

14.4　总结　244

第 15章　查询优化的百科全书——EXPLAIN详解　245

15.1　执行计划输出中各列详解　246

15.1.1　table　246

15.1.2　id　247

15.1.3　select_type　249

15.1.4　partitions　252

15.1.5　type　252

15.1.6　possible_keys和key　255

15.1.7　key_len　256

15.1.8　ref　258

15.1.9　rows　258

15.1.10　filtered　259

15.1.11　Extra　260

15.2　JSON格式的执行计划　266

15.3　Extented EXPLAIN　268

15.4　总结　269

第 16章　神兵利器——optimizer trace的神奇功效　270

16.1　optimizer trace简介　270

16.2　通过optimizer trace分析查询优化器的具体工作过程　271

第 17章　调节磁盘和CPU的矛盾——InnoDB的Buffer Pool　278

17.1　缓存的重要性　278

17.2　InnoDB的Buffer Pool　278

17.2.1　啥是Buffer Pool　278

17.2.2　Buffer Pool内部组成　278

17.2.3　free链表的管理　279

17.2.4　缓冲页的哈希处理　280

17.2.5　flush链表的管理　281

17.2.6　LRU链表的管理　282

17.2.7　其他的一些链表　286

17.2.8　刷新脏页到磁盘　287

17.2.9　多个Buffer Pool实例　287

17.2.10　innodb_buffer_pool_chunk_size　288

17.2.11　配置Buffer Pool时的注意事项　289

17.2.12　查看Buffer Pool的状态信息　291

17.3　总结　293

第 18章　从猫爷借钱说起——事务简介　294

18.1　事务的起源　294

18.1.1　原子性（Atomicity）　295

18.1.2　隔离性（Isolation）　295

18.1.3　一致性（Consistency）　296

18.1.4　持久性（Durability）　298

18.2　事务的概念　298

18.3　MySQL中事务的语法　300

18.3.1　开启事务　300

18.3.2　提交事务　301

18.3.3　手动中止事务　302

18.3.4　支持事务的存储引擎　302

18.3.5　自动提交　303

18.3.6　隐式提交　304

18.3.7　保存点　305

18.4　总结　307

第 19章　说过的话*一定要做到——redo日志　308

19.1　事先说明　308

19.2　redo日志是啥　308

19.3　redo日志格式　309

19.3.1　简单的redo日志类型　309

19.3.2　复杂一些的redo日志类型　311

19.3.3　redo日志格式小结　314

19.4　Mini-Transaction　315

19.4.1　以组的形式写入redo日志　315

19.4.2　Mini-Transaction的概念　319

19.5　redo日志的写入过程　319

19.5.1　redo log block　319

19.5.2　redo日志缓冲区　320

19.5.3　redo日志写入log buffer　321

19.6　redo日志文件　323

19.6.1　redo日志刷盘时机　323

19.6.2　redo日志文件组　323

19.6.3　redo日志文件格式　324

19.7　log sequence number　327

19.7.1　flushed_to_disk_lsn　328

19.7.2　lsn值和redo日志文件组中的偏移量的对应关系　330

19.7.3　flush链表中的lsn　330

19.8　checkpoint　332

19.9　用户线程批量从flush链表中刷出脏页　335

19.10　查看系统中的各种lsn值　335

19.11　innodb_flush_log_at_trx_commit的用法　336

19.12　崩溃恢复　336

19.12.1　确定恢复的起点　337

19.12.2　确定恢复的终点　337

19.12.3　怎么恢复　337

19.13　遗漏的问题：LOG_BLOCK_HDR_NO是如何计算的　339

19.14　总结　340

第 20章　后悔了怎么办——undo日志　342

20.1　事务回滚的需求　342

20.2　事务id　343

20.2.1　分配事务id的时机　343

20.2.2　事务id是怎么生成的　343

20.2.3　trx_id隐藏列　344

20.3　undo日志的格式　344

20.3.1　INSERT操作对应的undo日志　345

20.3.2　DELETE操作对应的undo日志　347

20.3.3　UPDATE操作对应的undo日志　353

20.3.4　增删改操作对二级索引的影响　357

20.4　通用链表结构　357

20.5　FIL_PAGE_UNDO_LOG页面　359

20.6　Undo页面链表　361

20.6.1　单个事务中的Undo页面链表　361

20.6.2　多个事务中的Undo页面链表　362

20.7　undo日志具体写入过程　363

20.7.1　段的概念　363

20.7.2　Undo Log Segment Header　364

20.7.3　Undo Log Header　365

20.7.4　小结　367

20.8　重用Undo页面　368

20.9　回滚段　369

20.9.1　回滚段的概念　369

20.9.2　从回滚段中申请Undo页面链表　371

20.9.3　多个回滚段　372

20.9.4　回滚段的分类　374

20.9.5　roll_pointer的组成　374

20.9.6　为事务分配Undo页面链表的详细过程　375

20.10　回滚段相关配置　376

20.10.1　配置回滚段数量　376

20.10.2　配置undo表空间　376

20.11　undo日志在崩溃恢复时的作用　377

20.12　总结　377

第 21章　一条记录的多副面孔——事务隔离级别和MVCC　379

21.1　事前准备　379

21.2　事务隔离级别　379

21.2.1　事务并发执行时遇到的一致性问题　382

21.2.2　SQL标准中的4种隔离级别　385

21.2.3　MySQL中支持的4种隔离级别　386

21.3　MVCC原理　388

21.3.1　版本链　388

21.3.2　ReadView　390

21.3.3　二级索引与MVCC　397

21.3.4　MVCC小结　397

21.4　关于purge　398

21.5　总结　399

第 22章　工作面试老大难——锁　401

22.1　解决并发事务带来问题的两种基本方式　401

22.1.1　写-写情况　401

22.1.2　读-写或写-读情况　403

22.1.3　一致性读　404

22.1.4　锁定读　404

22.1.5　写操作　405

22.2　多粒度锁　406

22.3　MySQL中的行锁和表锁　408

22.3.1　其他存储引擎中的锁　408

22.3.2　InnoDB存储引擎中的锁　409

22.3.3　InnoDB锁的内存结构　417

22.4　语句加锁分析　423

22.4.1　普通的SELECT语句　423

22.4.2　锁定读的语句　424

22.4.3　半一致性读的语句　441

22.4.4　INSERT语句　442

22.5　查看事务加锁情况　444

22.5.1　使用information_schema数据库中的表获取锁信息　444

22.5.2　使用SHOW ENINGE INNODB STATUS获取锁信息　446

22.6　死锁　450

22.7　总结　454

参考资料　455