（一）InnoDB存储引擎
InnoDB是MySQL最常用的存储引擎之一，有支持事务处理、行级锁定和外键约束等高级功能而著称。
1、InnoDB架构
物理结构
表空间：InnoDB的数据存储空间在表空间中，表空间可以分为系统表空间、文件表空间和通用表空间。
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系统表空间：默认存储在
ibdata1文件中，包含系统表、数据字典、回滚段等。 -
文件表空间：每个表对应一个
.ibd文件，存储表的数据和索引。 -
通用表结构：可以包含多个表的数据和索引。
逻辑结构
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表（Table）：逻辑上的数据集合。
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索引（Index）：用于加速数据检索。
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页（Page）：InnoDB的最小存储单位，默认大小是16KB。
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区（Extent）：包含64个连续的页，大小为1MB。
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段（Segment）：由多个区（Extent）组成，每个区包含64个连续的页。
2、数据存储
表结构
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数据行（Row）：每行数据包含多个字段，每个字段有固有的或可变的长度。
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聚簇索引（Clustered Index）：InnoDB使用聚簇索引存储数据，数据行按照主键顺序存储B+树中；每个表只能有一个聚簇索引；主键值唯一且不能为空；如果没有显示定义主键，InnoDB会自动创建一个隐藏的聚簇索引。
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二级索引（Secondary Index）：除了主键索引外，其他索引称为二级索引，二级索引的叶子节点存储的是主键值；可以有多个二级索引；二级索引的叶子节点存储的是主键值，而不是数据行的物理地址。
表空间管理
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数据文件：数据文件（如ibdata1和.ibd文件）存储表的数据和索引。
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数据页：每个页包含多个数据行，页头包含元数据信息。
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页链表：页之间通过链表连接，形成逻辑上的连续存储。
3、事务处理
事务日志（Redo Log）
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Redo日志记录了对数据页的所有修改操作，用于恢复数据。
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保证了事务的持久性，减少了对磁盘的写操作，提高性能。
回滚日志（Undo Log）
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Undo日志记录了事务的修改前的数据状态，用于事务回滚和多版本并发控制（MVCC）。
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保证了事务的原子性和一致性，支持多版本并发控制。
4、并发控制
InnoDB使用行级锁来提高并发控制。（锁机制看上一篇文章）
5、多版本并发控制（MVCC）
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定义：MVCC通过为数据记录生成多个版本，允许不同事务看到不同时间点的数据快照，从而减少锁的竞争。
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实现：
每个数据行包含多个版本，每个版本记录了生成该版本的事务ID。
事务在读取数据时，会根据事务快照选择合适的数据版本。
6、优化与维护
索引优化
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选择合适的索引类型：根据查询需求选择合适的索引类型，如B+树索引，全文索引等。
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避免过度索引：过多的索引会增加写操作的开销，影响性能。
缓冲优化
缓冲池（Buffer Poll）是InnoDB用于缓存数据页和索引页的内存区域。用来减少磁盘I/O操作，提高性能；缓存最近访问的数据页，加快数据访问速度。
日志缓冲用于暂存Redo日志，定期刷新磁盘。
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调整缓冲池的大小：根据系统内存和数据量调整缓冲区大小，提高缓冲命中率。
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定期检查缓存状态：监控缓存使用情况，及时调整配置。
维护操作
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定期分析和优化表：使用analyze table和optimize table命令分析和优化表结构。
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备份和恢复：定期备份数据，确保数据安全。
InnoDB 存储引擎通过其强大的事务处理、行级锁定、多版本并发控制和高效的数据存储机制，成为 MySQL 中最常用的存储引擎之一。
（二）多版本并发控制（MVCC）简介
多版本并发控制（Multi - Version Concurrency Control，简称MVCC）是一种数据库管理系统中的并发控制方法，用于提高数据库系统的并发性能，同时保证数据的一致性和隔离性。
核心思想：MVCC通过为数据记录生成多个版本，允许不同事务看到不同时间点的数据快照，从而减少锁的竞争，提高并发性能。
MVCC的工作原理
1、版本生成：
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每次对数据进行修改（插入、更新、删除）时，数据库会生成一个新的数据版本。
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每个版本包含一个事务ID和可能的前一个版本的指针。
2、事务快照：
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每个事务开始时，数据库会生成一个事务快照，记录当前活动的事务ID。
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事务在读取数据时，会根据快照选择合适的数据版本。
3、读操作和写操作：
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读操作不会阻塞其他读操作或写操作。
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读操作会根据事务快照选择一个可见的数据版本。
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写操作会生成新的数据版本，但不会立即删除旧版本。
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写操作可能会阻塞其他写操作，但不会阻塞读操作。
MVCC的优点和缺点
优点：
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读操作不需要获取锁，减少了锁的竞争，提高了并发性能。
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由于读操作不需要锁，系统可以处理更多的并发请求，减少了锁管理的开销。
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读操作可以快速返回结果，提高了系统的响应速度。
缺点：
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生成多个数据版本会增加存储开销，尤其是在频繁更新的场景下。
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旧版本的数据需要定期清理，增加了垃圾回收的复杂性。
实现细节
事务 ID：每个事务在开始时都会被分配一个唯一的事务 ID。
版本链：每个数据记录都有一个版本链，链中的每个节点代表一个版本。
可见性规则：事务在读取数据时，会根据事务快照和版本链中的事务 ID 判断数据版本的可见性。
示例：
假设有一个简单的表 users，包含以下数据：
| id | name | version |
|---|---|---|
| 1 | Alice | 1 |
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事务 T1 开始，事务 ID 为 100。
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事务 T1 更新
users表，将name从Alice改为Bob。-
生成新版本，版本号为 100。
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版本链变为：
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id=1, name=Alice, version=1 -
id=1, name=Bob, version=100
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事务 T2 开始，事务 ID 为 101。
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事务 T2 查询
users表。-
事务 T2 在开始时会生成一个事务快照，这个快照包含了事务开始时所有可见的数据版本。
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事务 T2 只能看到在其开始之前已经提交的事务生成的版本，
id=1, name=Alice, version=1这个版本，因为事务 T1 尚未提交，版本id=1, name=Bob, version=100不可见。
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事务 T1 提交。（事务T1提交后，版本
id=1, name=Bob, version=100成为已提交的版本。） -
事务 T3 开始，事务 ID 为 102。
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事务 T3 查询
users表。-
根据事务快照，T3 可以看到
id=1, name=Bob, version=100这个版本。
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示例总结
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事务 T1：更新
users表，生成新版本id=1, name=Bob, version=100，但未提交。 -
事务 T2：查询
users表，只能看到id=1, name=Alice, version=1，因为事务 T1 尚未提交。 -
事务 T1 提交：版本
id=1, name=Bob, version=100成为已提交的版本。 -
事务 T3：查询
users表，可以看到id=1, name=Bob, version=100，因为事务 T1 已经提交。
MVCC 是一种高效的并发控制机制，通过生成多个数据版本，减少了锁的竞争，提高了系统的并发性能。虽然它会增加存储开销和垃圾回收的复杂性，但在大多数情况下，这些开销是可以接受的，特别是在高并发的场景下。
（三）Redis简介
Redis（Remote Dictionary Server）是一个开源的、基于键值对存储的非关系型数据库NoSQL，它支持多种数据结构如字符串（Strings）、哈希（Hashes）、列表（Lists）、集合（Sets）、有序集合（Sorted Sets）等。Redis以其高性能、丰富的功能和灵活的数据模型而闻名，广泛应用于缓存、消息队列、会话存储等场景。
基本数据类型
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String
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单值存储，通过
set [key] [value]命令设置键值对。 -
支持原子性的递增递减操作，如
incr和decr。
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Hash
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存储字段和值的映射关系，适用于存储对象。
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使用
hset [table] [key] [value]命令可以向哈希表中添加或更新字段值，例如向购物车中添加商品。
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List
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双向链表实现，支持从两端插入和删除元素。
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lpush [key] [value]将一个值插入到列表的头部。
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Set
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无序集合，不允许重复元素。
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使用
sadd [key] [元素]向集合中添加成员，如果成员已存在，则不会重复添加，适合用于抽奖等场景。
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Sorted Set
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有序集合，每个成员关联一个分数，用于排序。
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通过
zadd [key] [分值] [元素]添加带有分数的成员，可用于实现排行榜等功能。
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高级特性
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持久化
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Redis提供了RDB（快照）和AOF（追加日志）两种持久化方式，以确保数据的安全性和可靠性。
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RDB是在指定的时间间隔内创建内存状态的一个快照，而AOF则是记录服务器接收到的所有写操作命令。
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Redis企业版
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采用Redis on Flash分层存储技术，结合内存、闪存和磁盘，提高成本效益。
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Active-Active地理分布式架构支持跨地理位置的同时读写操作，提供低延迟和高吞吐量。
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性能优化
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Redis是单线程处理客户端请求，但通过异步IO和多路复用技术实现了非常高的并发性能。
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数据全部存储在内存中，访问速度快，但内存资源有限，因此合理使用Redis的内存管理机制非常重要。
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