MySQL 使用规范 —— 如何建好字段和索引

  • 一、案例背景

  • 二、库表规范

    • 1. 建表相关规范

    • 2. 字段相关规范

    • 3. 索引相关规范

    • 4. 使用相关规范

  • 三、建表语句

  • 三、语句操作

    • 1. 插入操作

    • 2. 查询操作

  • 四、其他配置

    • 1. 监控活动和性能：

    • 2. 连接数查询和配置

本文的宗旨在于通过简单干净实践的方式教会读者，如何更好地使用 MySQL 数据库。这包括；库表创建规范、字段的创建规范、索引的创建规范以及SQL使用的相关规范，通过这些内容的讲解，让读者更好使用 MySQL 数据库，创建出符合规范的表和字段以及建出合适的索引。

如果你还想学习更深入的 MySQL 知识，建议可以阅读下官网的参考手册，这比任何一个资料都要有权威性。

  • MySQL 5.7 参考手册

  • MySQL 8.0 参考手册

本文涉及的工程【导表语句】：https://gitcode.net/KnowledgePlanet/road-map/xfg-dev-tech-mysql

  • road_map_5.6.sql

  • road_map_8.0.sql

一、案例背景

此案例背景定位于使用使用一个简单的订单表，来讲解 MySQL 使用的相关规范。包括；表的引擎、命名约束、字段长度、金额类型、更新时间、索引字段、组合索引等内容，方便大家学习以后，可以基于这些字段的规范演示讲解，在自己创建库表的时候有个参考对照，尽可能创建出性能更佳的库表和索引。

二、库表规范

为了能让读者更加清晰地看到这些相关规范都是如何体现的，小傅哥这里准备了个大图，把库表字段和规范全部整合在一起，方便学习使用。如下；

Image

如上所列规范包括：建表相关规范、字段相关规范、索引相关规范、使用相关规范。

1. 建表相关规范

  1. 库名、表名、字段名，使用小写和下划线 _ 分割

  2. 库名、表名、字段名，不超过12个字符。默认支持64个字符。

  3. 库名、表名、字段名，见名知意，建议使用名词而不是动词。

  4. 使用 InnoDB 存储引擎。支持；事务、锁、高并发 性能好。

  5. 推荐使用 utf8mb4 可以存emoji

  6. 单表字段数，建议不超过40个

2. 字段相关规范

  1. 整型定义中不显示设置长度，如使用 INT，而不是INT(4)

  2. 存储精度浮点数，使用 DECIMAL 替代 FLOAT、DOUBLE

  3. 所有字段，都要有 Comment 描述

  4. 所有字段应定义为 NOT NULL

  5. 超过2038年，用DATETIME存储

  6. 短数据类型 0~80 选用 TINYINT 存储

  7. UUID 有全局唯一统一字段属性，适合做同步ES使用。

  8. IPV4，用无符号 INT 存储

  9. IPV6，用VARBINARY存储

  10. JSON MySql 8.x 新增特性

  11. update_time 设置 on update 更新属性

3. 索引相关规范

  1. 要求有自增ID作为主键，不要使用随机性较强的 order_id 作为主键，会导致innodb内部page分裂和大量随机I/O，性能下降。

  2. 单表索引建议控制在5个以内，单索引字段数不超过5个。注意：已有idx(a, b)索引，又有idx(a)索引，可以把idx(a)删了，浪费空间，降低更新、写入性能。* 单个索引中，每个索引记录的长度不能超过64KB

  3. 利用覆盖索引来进行查询操作，避免回表。另外建组合索引的时候，区分度最高的在最左边。

  4. select(count(distinct(字段)))/count(id) = 1 的区分度，更适合建索引。在一些低区分度的字段，例如type、status上建立独立索引几乎没意义，降低更新、写入性能。

  5. 防止因字段不同造成的隐式转换，导致索引失效。

  6. 更新频繁的字段，不要建索引。

4. 使用相关规范

  1. 单表数据量不超过500万行，ibc 文件大小不超过 2G

  2. 水平分表用取模，日志、报表类，可以用日期

  3. 单实例表数目小于 500

  4. alter表之前，先判断表数据量，对于超过100W行记录的表进行alter table，必须在业务低峰期执行。因为alter table会产生表锁，期间阻塞对于该表的所有写入

  5. SELECT语句必须指定具体字段名称，禁止写成 “*”select * 会将不需要读的数据也从MySQL里读出来，造成网卡压力，数据表字段一旦更新，但model层没有来得及更新的话，系统会报错

  6. insert语句指定具体字段名称，不要写成 insert into t1 values(…)

  7. insert into…values(XX),(XX),(XX).. 这里XX的值不要超过5000个，值过多会引起主从同步延迟变大。

  8. union all 和 union，不要超过5个子句，如果没有去重的需求，使用union all性能更好。

  9. in 值列表限制在500以内，例如 select… where userid in(….500个以内…)，可以减少底层扫描，减轻数据库压力。

  10. 除静态表或小表（100行以内），DML语句必须有where条件，且尽量使用索引查找

  11. 生产环境禁止使用 hint，如 sql_no_cache，force index，ignore key，straight join等。 要相信MySQL优化器。hint是用来强制SQL按照某个执行计划来执行，但随着数据量变化我们无法保证自己当初的预判是正确的。

  12. where条件里，等号左右字段类型必须一致，否则会造成隐式的类型转化，可能导致无法使用索引

  13. 生产数据库中强烈不推荐在大表执行全表扫描，查询数据量不要超过表行数的25%，否则可能导致无法使用索引

  14. where子句中禁止只使用全模糊的LIKE条件进行查找，如like ‘%abc%’，必须有其他等值或范围查询条件，否则可能导致无法使用索引

  15. 索引列不要使用函数或表达式，如 where length(name)=10 或 where user_id+2=1002，否则可能导致无法使用索引

  16. 减少使用or语句 or有可能被 mysq l优化为支持索引，但也要损耗 mysql 的 cpu 性能。可将or语句优化为union，然后在各个where条件上建立索引。如 where a=1 or b=2 优化为 where a=1… union …where b=2, key(a),key(b) 某些场景下，也可优化为 in

  17. 分页查询，当limit起点较高时，可先用过滤条件进行过滤。如 select a,b,c from t1 limit 10000,20; 优化为 select a,b,c from t1 where id>10000 limit 20;

  18. 同表的字段增删、索引增删等，合并成一条DDL语句执行，提高执行效率，减少与数据库的交互。

  19. replace into 和 insert on duplicate key update 在并发环境下执行都可能产生死锁（后者在5.6版本可能不报错，但数据有可能产生问题），需要catch异常，做事务回滚，具体的锁冲突可以关注next key lock和insert intention lock

  20. TRUNCATE TABLE 比  DELETE 速度快，且使用的系统和事务日志资源少，但 TRUNCATE 无事务且不触发 trigger ，有可能造成事故，故不建议在开发代码中使用此语句。说明： TRUNCATE TABLE 在功能上与不带  WHERE 子句的  DELETE 语句相同。

三、建表语句

环境说明；

  • MySQL 8.0.32 - 可使用 Docker 安装，脚本放到本案例仓库了。

  • Sequel Ace

# ************************************************************
# Sequel Ace SQL dump
# 版本号： 20050
#
# https://sequel-ace.com/
# https://github.com/Sequel-Ace/Sequel-Ace
#
# 主机: localhost (MySQL 8.0.32)
# 数据库: road_map
# 生成时间: 2023-08-12 07:19:03 +0000
# ************************************************************


/*!40101 SET @OLD_CHARACTER_SET_CLIENT=@@CHARACTER_SET_CLIENT */;
/*!40101 SET @OLD_CHARACTER_SET_RESULTS=@@CHARACTER_SET_RESULTS */;
/*!40101 SET @OLD_COLLATION_CONNECTION=@@COLLATION_CONNECTION */;
SET NAMES utf8mb4;
/*!40014 SET @OLD_FOREIGN_KEY_CHECKS=@@FOREIGN_KEY_CHECKS, FOREIGN_KEY_CHECKS=0 */;
/*!40101 SET @OLD_SQL_MODE='NO_AUTO_VALUE_ON_ZERO', SQL_MODE='NO_AUTO_VALUE_ON_ZERO' */;
/*!40111 SET @OLD_SQL_NOTES=@@SQL_NOTES, SQL_NOTES=0 */;


# 转储表 user_order
# ------------------------------------------------------------

DROP TABLE IF EXISTS `user_order`;

CREATE TABLE `user_order` (
  `id` bigint unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '自增ID；【必须保留自增ID，不要将一些有随机特性的字段值设计为主键，例如order_id，会导致innodb内部page分裂和大量随机I/O，性能下降】int 大约21亿左右，超过会报错。bigint 大约9千亿左右。',
  `user_name` varchar(64) NOT NULL COMMENT '用户姓名；',
  `user_id` varchar(24) CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE utf8mb4_0900_ai_ci NOT NULL COMMENT '用户编号；',
  `user_mobile` varchar(20) CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE utf8mb4_0900_ai_ci NOT NULL COMMENT '用户电话；使用varchar(20)存储手机号，不要使用整型。手机号不会做数学计算、涉及到区号或者国家代号，可能出现+-()、支持模糊查询，例如：like“135%”',
  `sku` varchar(64) CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE utf8mb4_0900_ai_ci NOT NULL COMMENT '商品编号',
  `sku_name` varchar(128) CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE utf8mb4_0900_ai_ci NOT NULL COMMENT '商品名称',
  `order_id` varchar(64) NOT NULL COMMENT '订单ID',
  `quantity` int NOT NULL DEFAULT '1' COMMENT '商品数量；整形定义中不显示规定显示长度，比如使用 INT，而不使用 INT(4)',
  `unit_price` decimal(10,2) NOT NULL COMMENT '商品价格；小数类型为 decimal，禁止使用 float、double',
  `discount_amount` decimal(10,2) NOT NULL COMMENT '折扣金额；',
  `tax` decimal(4,2) NOT NULL COMMENT '费率金额；',
  `total_amount` decimal(10,2) NOT NULL COMMENT '支付金额；(商品的总金额 - 折扣) * (1 - 费率)',
  `order_date` datetime NOT NULL COMMENT '订单日期；timestamp的时间范围在1970-01-01 00:00:01到2038-01-01 00:00:00之间',
  `order_status` tinyint(1) NOT NULL COMMENT '订单状态；0 创建、1完成、2掉单、3关单 【不要使用 enum 要使用 tinyint 替代。0-80 范围，都可以使用 tinyint】',
  `is_delete` tinyint(1) NOT NULL DEFAULT '0' COMMENT '逻辑删单；0未删除，1已删除 【表达是否概念的字段必须使用is_】',
  `uuid` varchar(128) CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE utf8mb4_0900_ai_ci NOT NULL COMMENT '唯一索引；分布式下全局唯一，用于binlog 同步 ES 方便使用',
  `ipv4` int unsigned NOT NULL DEFAULT '2130706433' COMMENT '设备地址；存储IPV4地址，通过MySQL 函数转换，inet_ntoa、inet_aton 示例；SELECT INET_ATON(‘209.207.224.40′); 3520061480 SELECT INET_NTOA(3520061480); 209.207.224.40所有字段定义为NOT NULL，并设置默认值，因为null值的字段会导致每一行都占用额外存储空间\\n数据迁移容易出错，在聚合函数计算结果偏差（如count结果不准）并且null的列使索引/索引统计/值比较都更加复杂，MySQL内部需要进行特殊处理，表中有较多空字段的时候，数据库性能下降严重。开发中null只能采用is null或is not null检索，而不能采用=、in、<、<>、!=、not in这些操作符号。如：where name!=’abc’，如果存在name为null值的记录，查询结果就不会包含name为null值的记录',
  `ipv6` varbinary(16) NOT NULL COMMENT '设备地址；存储IPV6地址，VARBINARY(16)  插入：INET6_ATON(''2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334'') 查询：SELECT INET6_NTOA(ip_address) ',
  `ext_data` json NOT NULL COMMENT '扩展数据；记录下单时用户的设备环境等信息(核心业务字段，要单独拆表)。【select user_name, ext_data, ext_data->>''$.device'', ext_data->>''$.device.machine'' from `user_order`;】',
  `update_time` datetime NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '更新时间',
  `create_time` datetime NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '创建时间',
  PRIMARY KEY (`id`),
  UNIQUE KEY `uq_orderid` (`order_id`),
  UNIQUE KEY `uq_uuid` (`uuid`),
  KEY `idx_order_date` (`order_date`),
  KEY `idx_sku_unit_price_total_amount` (`sku`,`unit_price`,`total_amount`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=6 DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COLLATE=utf8mb4_0900_ai_ci;

LOCK TABLES `user_order` WRITE;
/*!40000 ALTER TABLE `user_order` DISABLE KEYS */;

INSERT INTO `user_order` (`id`, `user_name`, `user_id`, `user_mobile`, `sku`, `sku_name`, `order_id`, `quantity`, `unit_price`, `discount_amount`, `tax`, `total_amount`, `order_date`, `order_status`, `is_delete`, `uuid`, `ipv4`, `ipv6`, `ext_data`, `update_time`, `create_time`)
VALUES
 (1,'小傅哥','U001','13512345678','SKU001','Mac Pro M2 贴膜','ORD001',2,10.99,2.00,0.50,19.48,'2023-08-12 10:00:00',0,0,'uuid001',2130706433,X'20010DB885A3000000008A2E03707334','{\"device\": {\"machine\": \"IPhone 14 Pro\", \"location\": \"shanghai\"}}','2023-08-12 10:00:00','2023-08-12 10:00:00'),
 (2,'福禄娃','U002','13698765432','SKU002','IPad mini4 外套','ORD002',1,25.99,0.00,1.50,24.49,'2023-08-12 11:30:00',1,0,'uuid002',2130706433,X'20010DB885A3000000008A2E03707334','{\"device\": {\"machine\": \"PC Windows\", \"location\": \"BeiJing\"}}','2023-08-12 11:30:00','2023-08-12 11:30:00'),
 (3,'拎瓢冲','U003','13755555555','SKU003','数据线','ORD003',3,9.99,1.50,0.00,26.97,'2023-08-12 13:45:00',0,0,'uuid003',2130706433,X'20010DB885A3000000008A2E03707334','{\"device\": {\"machine\": \"PC Windows\", \"location\": \"BeiJing\"}}','2023-08-12 13:45:00','2023-08-12 13:45:00'),
 (4,'熏5null','U004','13812345678','SKU004','U盘','ORD004',1,15.99,0.00,0.75,15.24,'2023-08-12 14:20:00',1,0,'uuid004',2130706433,X'20010DB885A3000000008A2E03707334','{\"device\": {\"machine\": \"PC Windows\", \"location\": \"BeiJing\"}}','2023-08-12 14:20:00','2023-08-12 14:20:00'),
 (5,'温柔一刀','U005','13999999999','SKU005','坐垫','ORD005',2,12.50,1.25,0.25,23.75,'2023-08-12 15:55:00',0,0,'uuid005',2130706433,X'20010DB885A3000000008A2E03707334','{\"device\": {\"machine\": \"PC Windows\", \"location\": \"BeiJing\"}}','2023-08-12 15:55:00','2023-08-12 15:55:00');

/*!40000 ALTER TABLE `user_order` ENABLE KEYS */;
UNLOCK TABLES;

/*!40111 SET SQL_NOTES=@OLD_SQL_NOTES */;
/*!40101 SET SQL_MODE=@OLD_SQL_MODE */;
/*!40014 SET FOREIGN_KEY_CHECKS=@OLD_FOREIGN_KEY_CHECKS */;
/*!40101 SET CHARACTER_SET_CLIENT=@OLD_CHARACTER_SET_CLIENT */;
/*!40101 SET CHARACTER_SET_RESULTS=@OLD_CHARACTER_SET_RESULTS */;
/*!40101 SET COLLATION_CONNECTION=@OLD_COLLATION_CONNECTION */;

三、语句操作

1. 插入操作

INSERT INTO `user_order` (`id`, `user_name`, `user_id`, `user_mobile`, `sku`, `sku_name`, `order_id`, `quantity`, `unit_price`, `discount_amount`, `tax`, `total_amount`, `order_date`, `order_status`, `is_delete`, `uuid`, `ipv4`, `ipv6`, `ext_data`, `update_time`, `create_time`)
VALUES
 (9,'小傅哥','U001','13512345678','SKU001','Mac Pro M2 贴膜','ORD0101',2,10.99,2.00,0.50,19.48,'2023-08-12 10:00:00',0,0,'uuid010',INET_ATON('127.0.0.1'),INET6_ATON('2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334'),'{\"device\": {\"machine\": \"IPhone 14 Pro\", \"location\": \"shanghai\"}}','2023-08-12 10:00:00','2023-08-12 10:00:00');

  • 其实列了这个 SQL 主要让大家注意到 IPV4、IPV6 的存储需要用到转换函数。也就是 MySQL 自己提供的 INET_ATON、INET6_ATON 转换和对应的 INET_NTON、INET6_NTON 解析。

  • 此外你还可以单独测试这个函数；select INET6_NTOA(INET6_ATON('2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334'))

2. 查询操作

2.1 IP 查询
select user_name, sku, INET_NTOA(ipv4), INET6_NTOA(ipv6) from `user_order`;

小傅哥 SKU001 127.0.0.1 2001:db8:85a3::8a2e:370:7334
福禄娃 SKU002 127.0.0.1 2001:db8:85a3::8a2e:370:7334
拎瓢冲 SKU003 127.0.0.1 2001:db8:85a3::8a2e:370:7334
熏5null SKU004 127.0.0.1 2001:db8:85a3::8a2e:370:7334
温柔一刀 SKU005 127.0.0.1 2001:db8:85a3::8a2e:370:7334
2.2 JSON 查询
select user_name, ext_data, ext_data->>'$.device', ext_data->>'$.device.machine' from `user_order`;

小傅哥 {"device": {"machine": "IPhone 14 Pro", "location": "shanghai"}} {"machine": "IPhone 14 Pro", "location": "shanghai"} IPhone 14 Pro
福禄娃 {"device": {"machine": "PC Windows", "location": "BeiJing"}} {"machine": "PC Windows", "location": "BeiJing"} PC Windows
拎瓢冲 {"device": {"machine": "PC Windows", "location": "BeiJing"}} {"machine": "PC Windows", "location": "BeiJing"} PC Windows
熏5null {"device": {"machine": "PC Windows", "location": "BeiJing"}} {"machine": "PC Windows", "location": "BeiJing"} PC Windows
温柔一刀 {"device": {"machine": "PC Windows", "location": "BeiJing"}} {"machine": "PC Windows", "location": "BeiJing"} PC Windows

  • MySQL 8.0 提供了 JSON 这样的专属存放方式，你可以通过 JSON 字段的内容来读取对应的信息。

2.3 索引使用
# 使用 order_id 唯一索引
EXPLAIN select user_name, sku, INET_NTOA(ipv4), INET6_NTOA(ipv6) from `user_order` where order_id = 'ORD002';

Image

# 使用组合索引
EXPLAIN select sku,total_amount,order_date from `user_order` where total_amount > 10 and order_date between '2023-08-09 00:00:00' and '2023-08-09 23:59:59';

Image

2.4 数量统计
select count(*) from `user_order`

  • 不要使用 count(列名) 或 count(常量) 来替代 count(*) ，count(*) 是 SQL 92 定义的标准统计行数的语法，跟数据库无关，跟 NULL 和非 NULL 无关。

2.5 for update
START TRANSACTION;

SELECT user_name, sku, total_amount, order_date, order_status FROM `user_order` WHERE order_id = 'ORD002' FOR UPDATE;

-- 在这里执行其他操作，其他会话无法修改 order_id 为 ORD002 的订单信息

COMMIT;
2.6 行级锁
UPDATE `user_order` SET order_status = 0 WHERE order_id = 'ORD002' AND order_status = 3 FOR UPDATE;

  • order_id 是唯一索引，如果没有索引，将会执行全表扫描。在这种情况下，MySQL会对整个user_order 表进行锁定，而不仅仅是符合条件的行。

  • 即使你没有显式地添加 FOR UPDATE 语句，更新语句仍会锁定符合条件的行。这是因为MySQL 默认会使用行级锁来保证并发事务的一致性。

2.7 表锁

  • ALTER TABLE语句：当执行ALTER TABLE语句修改表结构时，MySQL会自动获取一个排它锁（X锁），这会阻塞其他会话对该表的读写操作，直到ALTER TABLE操作完成。

  • LOCK TABLES语句：当使用LOCK TABLES语句手动锁定表时，会对被锁定的表使用表级别的锁，阻塞其他会话对该表的读写操作。

  • TRUNCATE TABLE语句：TRUNCATE TABLE语句会获取一个排它锁（X锁），阻塞其他会话对该表的读写操作，直到TRUNCATE TABLE操作完成。

四、其他配置

1. 监控活动和性能：

在MySQL中，你可以使用以下命令来监控MySQL服务器的活动和性能：

  • SHOW PROCESSLIST;：该命令用于显示当前正在运行的所有MySQL连接和查询。它将显示每个连接的ID、用户、主机、数据库、执行时间和当前执行的查询。

  • SHOW STATUS;：该命令用于显示MySQL服务器的各种状态信息，例如连接数、线程状态、查询缓存命中率等。

  • SHOW ENGINE INNODB STATUS;：该命令用于显示InnoDB存储引擎的详细状态信息，包括死锁信息、事务信息和缓冲池状态等。

  • EXPLAIN：在查询语句前加上EXPLAIN关键字，可以获取查询执行计划的详细信息。这将显示查询的表访问顺序、使用的索引和可能的性能问题。

  • mysqladmin extended-status：该命令用于显示MySQL服务器的扩展状态信息，包括各种计数器和性能指标。

2. 连接数查询和配置

查看MySQL服务器的可用连接数和设置连接数，可以使用以下方法：

  1. 查看当前可用连接数：

    • 使用命令行客户端登录到MySQL服务器。

    • 执行以下SQL查询语句：SHOW VARIABLES LIKE 'max_connections';

    • 这将显示MySQL服务器当前配置的最大连接数。

  2. 设置连接数：

    • 编辑MySQL服务器的配置文件（通常是my.cnf或my.ini）。

    • 找到[mysqld]部分。

    • 添加或修改以下行：max_connections = <desired_value>

    • 将<desired_value>替换为你希望设置的连接数。

    • 保存并关闭配置文件。

    • 重启MySQL服务器，以使更改生效。

设置连接数需要权衡服务器的可用资源和性能。如果设置的连接数过高，可能会导致服务器负载过重，影响性能。建议根据服务器的硬件规格和预期的负载量来调整连接数。另外，某些MySQL版本或发行版可能对最大连接数有特定的限制，请确保你的设置在允许范围内。

注意：1核1G可配置300个连接、2核4G可配置1000个连接、4核16G可配置4000个连接、8核32G可配置8000个连接。