12谁最便宜就选谁 —— MySQL 基于成本的优化
基于成本的优化标签： MySQL 是怎样运行的
什么是成本我们之前老说MySQL执行一个查询可以有不同的执行方案，它会选择其中成本最低，或者说代价最低的那种方案去真正的执行查询。不过我们之前对成本的描述是非常模糊的，其实在MySQL中一条查询语句的执行成本是由下边这两个方面组成的：
I/O成本
我们的表经常使用的MyISAM、InnoDB存储引擎都是将数据和索引都存储到磁盘上的，当我们想查询表中的记录时，需要先把数据或者索引加载到内存中然后再操作。这个从磁盘到内存这个加载的过程损耗的时间称之为I/O成本。
CPU成本
读取以及检测记录是否满足对应的搜索条件、对结果集进行排序等这些操作损耗的时间称之为CPU成本。
对于InnoDB存储引擎来说，页是磁盘和内存之间交互的基本单位，设计MySQL的大叔规定读取一个页面花费的成本默认是1.0，读取以及检测一条记录是否符合搜索条件的成本默认是0.2。1.0、0.2这些数字称之为成本常数，这两个成本常数我们最常用到，其余的成本常数我们后边再说哈。
123小贴士：需要注意的是，不管读取记录时需不需要检测是否满足搜索条件，其成本都算是 ...
11两个表的亲密接触 —— 连接的原理
连接的原理标签： MySQL 是怎样运行的
搞数据库一个避不开的概念就是Join，翻译成中文就是连接。相信很多小伙伴在初学连接的时候有些一脸懵逼，理解了连接的语义之后又可能不明白各个表中的记录到底是怎么连起来的，以至于在使用的时候常常陷入下边两种误区：
误区一：业务至上，管他三七二十一，再复杂的查询也用在一个连接语句中搞定。
误区二：敬而远之，上次 DBA 那给报过来的慢查询就是因为使用了连接导致的，以后再也不敢用了。
所以本章就来扒一扒连接的原理。考虑到一部分小伙伴可能忘了连接是个啥或者压根儿就不知道，为了节省他们百度或者看其他书的宝贵时间以及为了我的书凑字数，我们先来介绍一下 MySQL 中支持的一些连接语法。
连接简介连接的本质为了故事的顺利发展，我们先建立两个简单的表并给它们填充一点数据：
12345678910111213mysql> CREATE TABLE t1 (m1 int, n1 char(1));Query OK, 0 rows affected (0.02 sec)mysql> CREATE TABLE t2 (m2 int, n2 cha ...
10条条大路通罗马 —— 单表访问方法
单表访问方法标签： MySQL 是怎样运行的
对于我们这些MySQL的使用者来说，MySQL其实就是一个软件，平时用的最多的就是查询功能。DBA时不时丢过来一些慢查询语句让优化，我们如果连查询是怎么执行的都不清楚还优化个毛线，所以是时候掌握真正的技术了。我们在第一章的时候就曾说过，MySQL Server有一个称为查询优化器的模块，一条查询语句进行语法解析之后就会被交给查询优化器来进行优化，优化的结果就是生成一个所谓的执行计划，这个执行计划表明了应该使用哪些索引进行查询，表之间的连接顺序是啥样的，最后会按照执行计划中的步骤调用存储引擎提供的方法来真正的执行查询，并将查询结果返回给用户。不过查询优化这个主题有点儿大，在学会跑之前还得先学会走，所以本章先来瞅瞅MySQL怎么执行单表查询（就是FROM子句后边只有一个表，最简单的那种查询～）。不过需要强调的一点是，在学习本章前务必看过前边关于记录结构、数据页结构以及索引的部分，如果你不能保证这些东西已经完全掌握，那么本章不适合你。
为了故事的顺利发展，我们先得有个表：
123456789101112131415CREATE TABLE si ...
9存放页面的大池子 —— InnoDB 的表空间
InnoDB 的表空间标签： MySQL 是怎样运行的
通过前边儿的内容大家知道，表空间是一个抽象的概念，对于系统表空间来说，对应着文件系统中一个或多个实际文件；对于每个独立表空间来说，对应着文件系统中一个名为表名.ibd的实际文件。大家可以把表空间想象成被切分为许许多多个页的池子，当我们想为某个表插入一条记录的时候，就从池子中捞出一个对应的页来把数据写进去。本章内容会深入到表空间的各个细节中，带领大家在InnoDB存储结构的池子中畅游。由于本章中将会涉及比较多的概念，虽然这些概念都不难，但是却相互依赖，所以奉劝大家在看的时候：
不要跳着看！
不要跳着看！
不要跳着看！
回忆一些旧知识页面类型再一次强调，InnoDB 是以页为单位管理存储空间的，我们的聚簇索引（也就是完整的表数据）和其他的二级索引都是以B+树的形式保存到表空间的，而B+树的节点就是数据页。我们前边说过，这个数据页的类型名其实是：FIL_PAGE_INDEX，除了这种存放索引数据的页面类型之外，InnoDB 也为了不同的目的设计了若干种不同类型的页面，为了唤醒大家的记忆，我们再一次把各种常用的页面类型提出来： ...
8数据的家 —— MySQL 的数据目录
MySQL 的数据目录标签： MySQL 是怎样运行的
数据库和文件系统的关系我们知道像InnoDB、MyISAM这样的存储引擎都是把表存储在磁盘上的，而操作系统用来管理磁盘的那个东东又被称为文件系统，所以用专业一点的话来表述就是：像 InnoDB 、 MyISAM 这样的存储引擎都是把表存储在文件系统上的。当我们想读取数据的时候，这些存储引擎会从文件系统中把数据读出来返回给我们，当我们想写入数据的时候，这些存储引擎会把这些数据又写回文件系统。本章就是要唠叨一下InnoDB和MyISAM这两个存储引擎的数据如何在文件系统中存储的。
MySQL数据目录MySQL服务器程序在启动时会到文件系统的某个目录下加载一些文件，之后在运行过程中产生的数据也都会存储到这个目录下的某些文件中，这个目录就称为数据目录，我们下边就要详细唠唠这个目录下具体都有哪些重要的东西。
数据目录和安装目录的区别我们之前只接触过MySQL的安装目录（在安装MySQL的时候我们可以自己指定），我们重点强调过这个安装目录下非常重要的bin目录，它里边存储了许多关于控制客户端程序和服务器程序的命令（许多可执行文件，比如mys ...
7好东西也得先学会怎么用 —— B+ 树索引的使用
B+树索引的使用标签： MySQL 是怎样运行的
我们前边详细、详细又详细的唠叨了InnoDB存储引擎的B+树索引，我们必须熟悉下边这些结论：
每个索引都对应一棵B+树，B+树分为好多层，最下边一层是叶子节点，其余的是内节点。所有用户记录都存储在B+树的叶子节点，所有目录项记录都存储在内节点。
InnoDB存储引擎会自动为主键（如果没有它会自动帮我们添加）建立聚簇索引，聚簇索引的叶子节点包含完整的用户记录。
我们可以为自己感兴趣的列建立二级索引，二级索引的叶子节点包含的用户记录由索引列 + 主键组成，所以如果想通过二级索引来查找完整的用户记录的话，需要通过回表操作，也就是在通过二级索引找到主键值之后再到聚簇索引中查找完整的用户记录。
B+树中每层节点都是按照索引列值从小到大的顺序排序而组成了双向链表，而且每个页内的记录（不论是用户记录还是目录项记录）都是按照索引列的值从小到大的顺序而形成了一个单链表。如果是联合索引的话，则页面和记录按照先按照联合索引前边的列排序，如果该列值相同，再按照联合索引后边的列排序。
通过索引查找记录是从B+树的根节点开始，一层一层向下搜索。由于每个 ...
6快速查询的秘籍 —— B+ 树索引
B+树索引标签： MySQL是怎样运行的
前边我们详细唠叨了InnoDB数据页的7个组成部分，知道了各个数据页可以组成一个双向链表，而每个数据页中的记录会按照主键值从小到大的顺序组成一个单向链表，每个数据页都会为存储在它里边儿的记录生成一个页目录，在通过主键查找某条记录的时候可以在页目录中使用二分法快速定位到对应的槽，然后再遍历该槽对应分组中的记录即可快速找到指定的记录（如果你对这段话有一丁点儿疑惑，那么接下来的部分不适合你，返回去看一下数据页结构吧）。页和记录的关系示意图如下：
其中页a、页b、页c … 页n 这些页可以不在物理结构上相连，只要通过双向链表相关联即可。
没有索引的查找本集的主题是索引，在正式介绍索引之前，我们需要了解一下没有索引的时候是怎么查找记录的。为了方便大家理解，我们下边先只唠叨搜索条件为对某个列精确匹配的情况，所谓精确匹配，就是搜索条件中用等于=连接起的表达式，比如这样：
1SELECT [列名列表] FROM 表名 WHERE 列名 = xxx;
在一个页中的查找假设目前表中的记录比较少，所有的记录都可以被存放到一个页中，在查找记录的时候可以根 ...
5盛放记录的大盒子 —— InnoDB 数据页结构
InnoD 数据页结构标签： MySQL 是怎样运行的
不同类型的页简介前边我们简单提了一下页的概念，它是InnoDB管理存储空间的基本单位，一个页的大小一般是16KB。InnoDB为了不同的目的而设计了许多种不同类型的页，比如存放表空间头部信息的页，存放Insert Buffer信息的页，存放INODE信息的页，存放undo日志信息的页等等等等。当然了，如果我说的这些名词你一个都没有听过，就当我放了个屁吧～ 不过这没有一毛钱关系，我们今儿个也不准备说这些类型的页，我们聚焦的是那些存放我们表中记录的那种类型的页，官方称这种存放记录的页为索引（INDEX）页，鉴于我们还没有了解过索引是个什么东西，而这些表中的记录就是我们日常口中所称的数据，所以目前还是叫这种存放记录的页为数据页吧。
数据页结构的快速浏览数据页代表的这块16KB大小的存储空间可以被划分为多个部分，不同部分有不同的功能，各个部分如图所示：
从图中可以看出，一个InnoDB数据页的存储空间大致被划分成了7个部分，有的部分占用的字节数是确定的，有的部分占用的字节数是不确定的。下边我们用表格的方式来大致描述一下这7个部分都存储 ...
4从一条记录说起—— InnoDB 记录结构
InnoDB记录存储结构标签： MySQL 是怎样运行的
准备工作到现在为止，MySQL对于我们来说还是一个黑盒，我们只负责使用客户端发送请求并等待服务器返回结果，表中的数据到底存到了哪里？以什么格式存放的？MySQL是以什么方式来访问的这些数据？这些问题我们统统不知道，对于未知领域的探索向来就是社会主义核心价值观中的一部分，作为新一代社会主义接班人，不把它们搞懂怎么支援祖国建设呢？
我们前边唠叨请求处理过程的时候提到过，MySQL服务器上负责对表中数据的读取和写入工作的部分是存储引擎，而服务器又支持不同类型的存储引擎，比如InnoDB、MyISAM、Memory啥的，不同的存储引擎一般是由不同的人为实现不同的特性而开发的，真实数据在不同存储引擎中存放的格式一般是不同的，甚至有的存储引擎比如Memory都不用磁盘来存储数据，也就是说关闭服务器后表中的数据就消失了。由于InnoDB是MySQL默认的存储引擎，也是我们最常用到的存储引擎，我们也没有那么多时间去把各个存储引擎的内部实现都看一遍，所以本集要唠叨的是使用InnoDB作为存储引擎的数据存储结构，了解了一个存储引擎的数据存储结构之 ...
3乱码的前世今生 —— 字符集和比较规则
字符集和比较规则标签： MySQL 是怎样运行的
字符集和比较规则简介字符集简介我们知道在计算机中只能存储二进制数据，那该怎么存储字符串呢？当然是建立字符与二进制数据的映射关系了，建立这个关系最起码要搞清楚两件事儿：
你要把哪些字符映射成二进制数据？
也就是界定清楚字符范围。
怎么映射？
将一个字符映射成一个二进制数据的过程也叫做编码，将一个二进制数据映射到一个字符的过程叫做解码。
人们抽象出一个字符集的概念来描述某个字符范围的编码规则。比方说我们来自定义一个名称为xiaohaizi的字符集，它包含的字符范围和编码规则如下：
包含字符'a'、'b'、'A'、'B'。
编码规则如下：
采用1个字节编码一个字符的形式，字符和字节的映射关系如下：
1234'a' -> 00000001 (十六进制：0x01)'b' -> 00000010 (十六进制：0x02)'A' -> 00000011 (十六进制：0x03)' ...