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最全的數據庫-MySQL知識匯總4

jf_78858299 ? 來源:阿Q正磚 ? 作者:阿Q ? 2023-02-23 14:27 ? 次閱讀
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7、E-R圖

E-R圖也稱實體-聯系圖(Entity Relationship Diagram),提供了表示實體類型、屬性和聯系的方法,用來描述現實世界的概念模型。

E-R方法是“實體-聯系方法”(Entity-Relationship Approach)的簡稱。它是描述現實世界概念結構模型的有效方法,是表示概念模型的一種方式,用矩形表示實體型,矩形框內寫明實體名;用橢圓表示實體的屬性,并用無向邊將其與相應的實體型連接起來;用菱形表示實體型之間的聯系,在菱形框內寫明聯系名,并用無向邊分別與有關實體型連接起來,同時在無向邊旁標上聯系的類型(1:1,1:n或m:n)。

在ER圖中有如下四個成分:

矩形框: 表示實體,在框中記入實體名。

菱形框: 表示聯系,在框中記入聯系名。

橢圓形框: 表示實體或聯系的屬性,將屬性名記入框中。對于主屬性名,則在其名稱下劃一下劃線。

連線: 實體與屬性之間;實體與聯系之間;聯系與屬性之間用直線相連,并在直線上標注聯系的類型。(對于一對一聯系,要在兩個實體連線方向各寫1;對于一對多聯系,要在一的一方寫1,多的一方寫N;對于多對多關系,則要在兩個實體連線方向各寫N,M。)

實體型(Entity): 具有相同屬性的實體具有相同的特征和性質,用實體名及其屬性名集合來抽象和刻畫同類實體;在E-R圖中用矩形表示,矩形框內寫明實體名;比如學生張三豐、學生李尋歡都是實體。如果是弱實體的話,在矩形外面再套實線矩形。

屬性(Attribute): 實體所具有的某一特性,一個實體可由若干個屬性來刻畫。在E-R圖中用橢圓形表示,并用無向邊將其與相應的實體連接起來;比如學生的姓名、學號、性別、都是屬性。如果是多值屬性的話,在橢圓形外面再套實線橢圓,如果是派生屬性則用虛線橢圓表示。

聯系(Relationship): 聯系也稱關系,信息世界中反映實體內部或實體之間的聯系。實體內部的聯系通常是指組成實體的各屬性之間的聯系;實體之間的聯系通常是指不同實體集之間的聯系。在E-R圖中用菱形表示,菱形框內寫明聯系名,并用無向邊分別與有關實體連接起來,同時在無向邊旁標上聯系的類型(1 : 1,1 : n或m : n),比如老師給學生授課存在授課關系,學生選課存在選課關系。如果是弱實體的聯系則在菱形外面再套菱形。

聯系可分為以下 3 種類型:

  • 一對一聯系(1 ∶1)

例如,一個班級有一個班長,而每個班長只在一個班級任職,則班級與班長的聯系是一對一的。

  • 一對多聯系(1 ∶N)

例如,某校教師與課程之間存在一對多的聯系“教”,即每位教師可以教多門課程,但是每門課程只能由一位教師來教。

  • 多對多聯系(M ∶N)

例如,學生與課程間的聯系(“學 ”)是多對多的,即一個學生可以學多門課程,而每門課程可以有多個學生來學。聯系也可能有屬性。例如,學生“ 學” 某門課程所取得的成績,既不是學生的屬性也不是課程的屬性。由于“ 成績” 既依賴于某名特定的學生又依賴于某門特定的課程,所以它是學生與課程之間的聯系“ 學”的屬性。

作圖步驟:

  1. 確定所有的實體集合。
  2. 選擇實體集應包含的屬性。
  3. 確定實體集之間的聯系。
  4. 確定實體集的關鍵字,用下劃線在屬性上表明關鍵字的屬性組合。
  5. 確定聯系的類型,在用線將表示聯系的菱形框聯系到實體集時,在線旁注明聯系的類型。

8、數據庫的七種鎖

  1. 行鎖(Record Locks) :行鎖一定是作用在索引上的。
  2. 間隙鎖(Gap Locks):鎖在本質上是不區分共享間隙鎖或互斥間隙鎖的,而且間隙鎖是不互斥的,即兩個事務可以同時持有包含共同間隙的間隙鎖。這里的共同間隙包括兩種場景:其一是兩個間隙鎖的間隙區間完全一 樣;其二是一個間隙鎖包含的間隙區間是另一個間隙鎖包含間隙區間子集 。間隙鎖本質上是用于 阻止其他事務在該間隙內插入新記錄 ,而 自身事務是允許在該間隙內插入數據的 。也就是說間隙鎖的應用場景包括并發 讀取 、并發 更新 、并發刪除和并發 插入 。在RU和RC兩種隔離級別下,即使你使用select ... in share mode或select ... for update,也無法防止 幻讀 (讀后寫的場景)。因為這兩種隔離級別下只會有 行鎖 ,而不會有 間隙鎖 。這也是為什么示例中要規定隔離級別為RR的原因。
  3. 臨鍵鎖(Next-key Locks):臨鍵鎖是行鎖+間隙鎖,即臨鍵鎖是是一個左開右閉的區間,比如(3,5]。InnoDB的默認事務隔離級別是RR,在這種級別下,如果你使用select ... in share mode或者select ... for update語句,那么InnoDB會使用臨鍵鎖,因而可以防止 幻讀 ;但即使你的隔離級別是RR,如果你這是使用普通的select語句,那么InnoDB將是快照讀,不會使用任何鎖,因而還是無法防止 幻讀
  4. 共享鎖/排他鎖(Shared and Exclusive Locks) :共享鎖/排他鎖都只是 行鎖 ,與間隙鎖無關,這一點很重要,后面還會強調這一點。其中共享鎖是一個事務并發讀取某一行記錄所需要持有的鎖,比如select ... in share mode;排他鎖是一 個事務并發更新或刪除某一行記錄所需要持有的鎖,比如select ... for update。不過這里需要重點說明的是,盡管共享鎖/排他鎖是行鎖,與間隙鎖無關,但一個事務在請求共享鎖/排他鎖時,獲取到的結果卻可能是 行鎖 ,也可能是 間隙鎖 ,也可能是 臨鍵鎖 ,這取決于數據庫的隔離級別以及查詢的 數據是否存在 。關于這一點,后面分析場景一和場景二的時候還會提到。
  5. 意向共享鎖/意向排他鎖(Intention Shared and Exclusive Locks) :意向共享鎖/意向排他鎖屬于 表鎖 ,且取得意向共享鎖/意向排他鎖是取得共享鎖/排他鎖的 前置條件
  6. 插入意向鎖(Insert Intention Locks) :插入意向鎖是一種特殊的間隙鎖,但不同于間隙鎖的是,該鎖只用于并發插入操作。如果說間隙鎖鎖住的是一個區間,那么插入意向鎖鎖住的就是一個點。因而從這個角度來說,插入意向鎖確實是一種特殊的間隙鎖。與間隙鎖的另一個非常重要的差別是:盡管插入意向鎖也屬于 間隙鎖 ,但兩個事務卻不能在同一時間內一個擁有間隙鎖,另一個擁有該間隙區間內的插入意向鎖(當然,插入意向鎖如果不在間隙鎖區間內則是可以的)。這里我們再回顧一下共享鎖和排他鎖:共享鎖用于讀取操作,而排他鎖是用于更新刪除操作。也就是說插入意向鎖、共享鎖和排他鎖涵蓋了常用的增刪改查四個動作。
  7. 自增鎖(Auto-inc Locks) :增鎖是一種特殊的表級鎖,主要用于事務中插入自增字段,也就是我們最常用的自增主鍵id。通過innodb_autoinc_lock_mode參數可以設置自增主鍵的生成策略。為了便于介紹innodb_autoinc_lock_mode參數,我們先將需要用到自增鎖的Insert語句進行分類:

9、數據庫高并發的解決方案

  1. 在web服務框架中加入緩存。在服務器與數據庫層之間加入緩存層,將高頻訪問的數據存入緩存中,減少數據庫的讀取負擔。
  2. 增加數據庫索引。提高查詢速度。(不過索引太多會導致速度變慢,并且數據庫的寫入會導致索引的更新,也會導致速度變慢)
  3. 主從讀寫分離,讓主服務器負責寫,從服務器負責讀。
  4. 將數據庫進行拆分,使得數據庫的表盡可能小,提高查詢的速度。
  5. 使用分布式架構,分散計算壓力。

10、SQL語句的內部致性過程

  • 連接器:客戶端先通過連接器連接到 MySQL 服務器。
  • 緩存:連接器權限驗證通過之后,先查詢是否有查詢緩存,如果有緩存(之前執行過此語句)則直接返回緩存數據,如果沒有緩存則進入分析器。
  • 分析器:分析器會對查詢語句進行語法分析和詞法分析,判斷 SQL 語法是否正確,如果查詢語法錯誤會直接返回給客戶端錯誤信息,如果語法正確則進入優化器。
  • 優化器:優化器是對查詢語句進行優化處理,例如一個表里面有多個索引,優化器會判別哪個索引性能更好。
  • 執行器:優化器執行完就進入執行器,執行器就開始執行語句進行查詢比對了,直到查詢到滿足條件的所有數據,然后進行返回。

11、為什么要分庫分表

數據庫中的數據量不一定是可控的,在未進行分庫分表的情況下,隨著時間和業務的發展,庫中的表會越來越多,表中的數據量也會越來越大,相應地,數據操作,增刪改查的開銷也會越來越大;另外,由于無法進行分布式式部署,而一臺服務器的資源(CPU、磁盤、內存、IO等)是有限的,最終數據庫所能承載的數據量、數據處理能力都將遭遇瓶頸。

12、分布式事務

分布式事務用于在分布式系統中保證不同節點之間的數據一致性。分布式事務的實現有很多種,最具有代表性的是由Oracle Tuxedo系統提出的XA分布式事務協議。

XA協議包含兩階段提交(2PC)和三階段提交(3PC)兩種 :

  1. 2PC: 在XA分布式事務的第一階段,作為事務協調者的節點會首先向所有的參與者節點發送Prepare請求。在接到Prepare請求之后,每一個參與者節點會各自執行與事務有關的數據更新,寫入Undo Log和Redo Log。如果參與者執行成功,暫時不提交事務,而是向事務協調節點返回“完成”消息。

    當事務協調者接到了所有參與者的返回消息,整個分布式事務將會進入第二階段。
    在XA分布式事務的第二階段,如果事務協調節點在之前所收到都是正向返回,那么它將會向所有事務參與者發出Commit請求。
    接到Commit請求之后,事務參與者節點會各自進行本地的事務提交,并釋放鎖資源。當本地事務完成。提交后,將會向事務協調者返回“完成”消息。

當事務協調者接收到所有事務參與者的“完成”反饋,整個分布式事務完成。

注意:

在XA的第一階段,如果某個事務參與者反饋失敗消息,說明該節點的本地事務執行不成功,必須回滾。于是在第二階段,事務協調節點向所有的事務參與者發送Abort請求。接收到Abort請求之后,各個事務參與者節點需要在本地進行事務的回滾操作,回滾操作依照Undo Log來進行。

XA兩階段提交的不足

  1. 性能問題

XA協議遵循強一致性。在事務執行過程中,各個節點占用著數據庫資源,只有當所有節點準備完畢,事務協調者才會通知提交,參與者提交后釋放資源。這樣的過程有著非常明顯的性能問題。

  1. 協調者單點故障問題

事務協調者是整個XA模型的核心,一旦事務協調者節點掛掉,參與者收不到提交或是回滾通知,參與者會一直處于中間狀態無法完成事務。

  1. 丟失消息導致的不一致問題。

在XA協議的第二個階段,如果發生局部網絡問題,一部分事務參與者收到了提交消息,另一部分事務參與者沒收到提交消息,那么就導致了節點之間數據的不一致。

為了解決上訴問題,提供下面幾重分布式事務解決方案

  1. XA三階段提交

XA三階段提交在兩階段提交的基礎上增加了CanCommit階段,并且引入了超時機制。一旦事物參與者遲遲沒有接到協調者的commit請求,會自動進行本地commit。這樣有效解決了協調者單點故障的問題。但是性能問題和不一致的問題仍然沒有根本解決。

  1. MQ事務

利用消息中間件來異步完成事務的后一半更新,實現系統的最終一致性。這個方式避免了像XA協議那樣的性能問題。

  1. TCC事務

TCC事務是Try、Commit、Cancel三種指令的縮寫,其邏輯模式類似于XA兩階段提交,但是實現方式是在代碼層面來人為實現。

既然能看到文末,我相信你一定是個非常有潛力的選手,你的耐心和你的專注度已經超過了同齡人,點贊收藏,需要用到的時候翻出來再好好復習復習。

如果這樣看起來不爽的話,你也可以后臺私信我,發你PDF版的,下載下來慢慢看哈哈。

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