印刻数据库

外观

MariaDB 特有概念 ​

MariaDB 是 MySQL 的一个分支，继承了 MySQL 的核心功能，同时添加了许多特有功能和改进。这些特有概念和功能使 MariaDB 在性能、可用性、扩展性和易用性方面具有优势。本文将介绍 MariaDB 中最重要的特有概念。

Aria 存储引擎 ​

基本概念 ​

Aria 是 MariaDB 开发的一种存储引擎，是 MyISAM 的继任者，结合了 MyISAM 和 InnoDB 的优点。Aria 设计用于需要高可靠性和高性能的场景，同时保持 MyISAM 的简单性。

主要特性 ​

  • 崩溃安全：支持崩溃恢复，确保数据一致性
  • 事务支持：支持行级锁和 MVCC（多版本并发控制）
  • 高性能：读写性能优于 MyISAM
  • 低内存占用：比 InnoDB 占用更少的内存
  • 完全兼容 MyISAM：可以直接替换 MyISAM

适用场景 ​

  • 日志系统和数据仓库
  • 只读或读多写少的应用
  • 需要高可靠性的 MyISAM 替代方案
  • 内存有限的环境

配置和使用 ​

启用 Aria 存储引擎：

ini
[mysqld]
# 启用 Aria 存储引擎（默认已启用）
aria = ON
# Aria 日志文件大小
aria_log_file_size = 100M
# Aria 日志缓冲大小
aria_log_buffer_size = 16M
# Aria 恢复模式
aria_recover = FORCE

创建 Aria 表：

sql
CREATE TABLE logs (
    id INT AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,
    message TEXT,
    created_at TIMESTAMP DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP
) ENGINE = Aria;

版本差异 ​

  • MariaDB 5.1+：引入 Aria 存储引擎
  • MariaDB 10.0+：增强了 Aria 的事务支持
  • MariaDB 10.2+：优化了 Aria 的崩溃恢复机制

XtraDB 存储引擎 ​

基本概念 ​

XtraDB 是 Percona 开发的 InnoDB 分支，被 MariaDB 采纳为默认存储引擎（在某些版本中）。XtraDB 在 InnoDB 的基础上进行了许多性能和 scalability 改进。

主要特性 ​

  • 高性能：比 InnoDB 更高的并发性能
  • 更好的扩展性：支持更多的并发连接和更高的吞吐量
  • 增强的监控：提供更详细的性能指标
  • 改进的锁机制：减少锁等待和死锁
  • 更好的磁盘 I/O 管理：优化了磁盘空间使用和 I/O 操作

适用场景 ​

  • 高并发 Web 应用
  • 事务密集型应用
  • 需要高性能和高可靠性的场景
  • 替代 InnoDB 的升级方案

配置和使用 ​

查看 XtraDB 状态：

sql
SHOW ENGINE XTRADB STATUS;

XtraDB 特有参数：

ini
[mysqld]
# 启用 XtraDB 性能监控
innodb_monitor_enable = all
# XtraDB 线程并发控制
innodb_thread_concurrency = 0
# XtraDB 自适应哈希索引
innodb_adaptive_hash_index = 1

版本差异 ​

  • MariaDB 5.5+：将 XtraDB 作为默认存储引擎
  • MariaDB 10.0+：进一步优化了 XtraDB 性能
  • MariaDB 10.2+：引入了更多 XtraDB 特有功能
  • MariaDB 10.4+：默认存储引擎改回 InnoDB，但仍支持 XtraDB

Galera Cluster ​

基本概念 ​

Galera Cluster 是 MariaDB 的多主集群解决方案，基于同步复制，提供高可用性和可扩展性。Galera Cluster 允许在多个节点上同时读写数据，所有节点保持数据一致。

主要特性 ​

  • 同步复制：所有节点数据实时一致
  • 多主架构：支持在任何节点上读写
  • 自动节点同步：新节点加入时自动同步数据
  • 故障自动检测和恢复：自动检测故障节点并将其从集群中移除
  • 无单点故障：任何节点都可以作为主节点

适用场景 ​

  • 高可用性要求极高的应用
  • 需要水平扩展的应用
  • 跨数据中心部署
  • 灾难恢复解决方案

配置和使用 ​

Galera Cluster 配置示例：

ini
[mysqld]
# Galera 配置
wsrep_on = ON
wsrep_provider = /usr/lib/galera/libgalera_smm.so
wsrep_cluster_name = "my_galera_cluster"
wsrep_cluster_address = "gcomm://node1,node2,node3"
wsrep_node_name = "node1"
wsrep_node_address = "192.168.1.101"

# 存储引擎配置
binlog_format = ROW
default_storage_engine = InnoDB
innodb_autoinc_lock_mode = 2
innodb_doublewrite = 1

启动 Galera Cluster：

bash
# 第一个节点（引导集群）
mysqld --wsrep-new-cluster

# 其他节点
mysqld

查看 Galera Cluster 状态：

sql
SHOW STATUS LIKE 'wsrep%';

版本差异 ​

  • MariaDB 10.0+：集成 Galera Cluster
  • MariaDB 10.1+：增强了 Galera Cluster 的性能和稳定性
  • MariaDB 10.2+：支持 Galera Cluster 4.0
  • MariaDB 10.4+：进一步优化了 Galera Cluster 的同步机制

ColumnStore ​

基本概念 ​

ColumnStore 是 MariaDB 的列存储引擎，专为大数据分析和数据仓库设计。与传统的行存储引擎不同，ColumnStore 将数据按列存储，适合大规模数据查询和分析。

主要特性 ​

  • 列式存储：数据按列存储，提高查询效率
  • 大规模并行处理：支持 MPP（Massively Parallel Processing）架构
  • 高压缩率：列存储天然支持高压缩，减少存储空间
  • 支持 SQL：使用标准 SQL 进行查询，无需学习新的查询语言
  • 水平扩展：支持节点扩展，提高处理能力

适用场景 ​

  • 数据仓库和大数据分析
  • OLAP（在线分析处理）应用
  • 大规模数据查询和报表生成
  • 日志分析和点击流分析

配置和使用 ​

创建 ColumnStore 表：

sql
CREATE TABLE analytics (
    id INT,
    user_id INT,
    event_type VARCHAR(50),
    event_time TIMESTAMP,
    value DECIMAL(10,2)
) ENGINE = ColumnStore;

ColumnStore 特有查询语法：

sql
-- 使用 ColumnStore 的聚合查询
SELECT event_type, COUNT(*) as count, AVG(value) as avg_value
FROM analytics
WHERE event_time BETWEEN '2023-01-01' AND '2023-12-31'
GROUP BY event_type
ORDER BY count DESC;

版本差异 ​

  • MariaDB 10.0+：引入 ColumnStore（原为 InfiniDB）
  • MariaDB 10.1+：增强了 ColumnStore 的性能
  • MariaDB 10.2+：支持 ColumnStore 与行存储引擎的混合查询
  • MariaDB 10.5+：优化了 ColumnStore 的内存管理

动态列（Dynamic Columns） ​

基本概念 ​

动态列是 MariaDB 特有的功能，允许在表中存储可变数量的列，无需预先定义列结构。动态列适合存储半结构化数据，如 JSON 数据的替代方案。

主要特性 ​

  • 灵活的数据模型：无需预先定义列结构
  • 高效存储：只存储实际使用的列
  • 支持索引：可以为动态列创建索引
  • SQL 友好：使用标准 SQL 函数操作动态列
  • 兼容性好：可以与其他存储引擎和功能结合使用

适用场景 ​

  • 半结构化数据存储
  • 频繁变化的数据模型
  • 实体属性值（EAV）模型的替代方案
  • JSON 数据的高效存储方案

配置和使用 ​

创建包含动态列的表：

sql
CREATE TABLE products (
    id INT AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,
    name VARCHAR(100),
    attributes BLOB  -- 用于存储动态列
) ENGINE = InnoDB;

使用动态列函数：

sql
-- 插入动态列数据
INSERT INTO products (name, attributes)
VALUES ('Laptop', COLUMN_CREATE('brand', 'Dell', 'cpu', 'Intel i7', 'ram', '16GB'));

-- 查询动态列数据
SELECT name, COLUMN_GET(attributes, 'brand' as CHAR) as brand
FROM products;

-- 更新动态列数据
UPDATE products
SET attributes = COLUMN_ADD(attributes, 'storage', '512GB SSD')
WHERE id = 1;

-- 删除动态列
UPDATE products
SET attributes = COLUMN_DELETE(attributes, 'ram')
WHERE id = 1;

版本差异 ​

  • MariaDB 10.0+：引入动态列功能
  • MariaDB 10.1+：增强了动态列的性能
  • MariaDB 10.2+：支持为动态列创建索引
  • MariaDB 10.3+：优化了动态列的存储格式

虚拟列（Virtual Columns） ​

基本概念 ​

虚拟列是 MariaDB 特有的功能，允许在表中定义基于其他列计算的列，无需实际存储数据。虚拟列可以提高查询效率，减少数据冗余。

主要特性 ​

  • 计算列：基于其他列的值动态计算
  • 不占用存储空间：只在查询时计算
  • 支持索引：可以为虚拟列创建索引
  • 提高查询效率：减少查询中的计算开销
  • 数据一致性：避免数据冗余和不一致

适用场景 ​

  • 计算字段（如总价 = 数量 × 单价）
  • 数据格式化（如全名 = 姓 + 名）
  • 数据验证和约束
  • 提高查询效率

配置和使用 ​

创建包含虚拟列的表：

sql
CREATE TABLE orders (
    id INT AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,
    product_id INT,
    quantity INT,
    price DECIMAL(10,2),
    total DECIMAL(10,2) AS (quantity * price) VIRTUAL,  -- 虚拟列
    created_at TIMESTAMP DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP
) ENGINE = InnoDB;

为虚拟列创建索引：

sql
CREATE INDEX idx_orders_total ON orders(total);

使用虚拟列查询：

sql
SELECT id, product_id, quantity, price, total
FROM orders
WHERE total > 1000;

版本差异 ​

  • MariaDB 5.2+：引入虚拟列功能
  • MariaDB 10.0+：支持为虚拟列创建索引
  • MariaDB 10.2+：增强了虚拟列的功能，支持更多数据类型
  • MariaDB 10.3+：优化了虚拟列的计算性能

线程池（Thread Pool） ​

基本概念 ​

线程池是 MariaDB 特有的功能，用于管理数据库连接和线程，提高高并发场景下的性能。线程池通过复用线程，减少线程创建和销毁的开销，提高系统吞吐量。

主要特性 ​

  • 线程复用：减少线程创建和销毁的开销
  • 提高并发性能：支持更多的并发连接
  • 减少内存占用：每个线程占用的内存更少
  • 灵活配置：可以根据系统资源调整线程池大小
  • 适用于高并发场景：如 Web 应用和云环境

适用场景 ​

  • 高并发 Web 应用
  • 云数据库环境
  • 大量短连接的场景
  • 需要提高系统吞吐量的场景

配置和使用 ​

线程池配置：

ini
[mysqld]
# 启用线程池
thread_handling = pool-of-threads
# 线程池大小（建议为 CPU 核心数的 2-4 倍）
thread_pool_size = 16
# 线程池最大线程数
thread_pool_max_threads = 1000
# 线程池最小线程数
thread_pool_min_threads = 4
# 线程池闲置超时时间（秒）
thread_pool_idle_timeout = 60

查看线程池状态：

sql
SHOW GLOBAL STATUS LIKE 'Thread_pool%';

版本差异 ​

  • MariaDB 5.5+：引入线程池功能
  • MariaDB 10.0+：增强了线程池的性能
  • MariaDB 10.1+：优化了线程池的调度算法
  • MariaDB 10.4+：进一步提高了线程池的并发性能

Query Cache 改进 ​

基本概念 ​

MariaDB 对 MySQL 的 Query Cache 进行了许多改进，提高了缓存命中率和性能。Query Cache 用于缓存查询结果，减少重复查询的执行时间。

主要特性 ​

  • 改进的缓存算法：提高缓存命中率
  • 支持多核：在多核系统上性能更好
  • 更细粒度的缓存控制：可以针对表和查询进行缓存控制
  • 减少锁竞争：优化了缓存锁机制
  • 支持事务：在事务中也能使用 Query Cache

适用场景 ​

  • 读多写少的应用
  • 重复查询较多的场景
  • 报表和分析查询
  • 静态内容较多的网站

配置和使用 ​

Query Cache 配置：

ini
[mysqld]
# 启用 Query Cache
query_cache_type = ON
# Query Cache 大小
query_cache_size = 64M
# Query Cache 最小缓存大小
query_cache_min_res_unit = 4096
# 不缓存超过此大小的结果
query_cache_limit = 2M

Query Cache 状态监控：

sql
SHOW GLOBAL STATUS LIKE 'Qcache%';

版本差异 ​

  • MariaDB 5.1+：改进了 Query Cache 性能
  • MariaDB 10.0+：进一步优化了 Query Cache 算法
  • MariaDB 10.1+：支持 Query Cache 与 Galera Cluster 结合使用
  • MariaDB 10.3+：默认禁用 Query Cache，因为在高并发场景下可能导致性能问题

自定义函数和插件 ​

基本概念 ​

MariaDB 提供了丰富的自定义函数和插件接口，允许用户扩展数据库功能。MariaDB 内置了许多特有插件，如审计插件、连接控制插件等。

主要特性 ​

  • 丰富的插件生态：内置多种实用插件
  • 易于扩展：提供简单的插件开发接口
  • 安全可靠：插件经过严格测试
  • 多样化的功能：包括审计、安全、性能监控等
  • 支持动态加载：无需重启数据库即可加载插件

适用场景 ​

  • 审计和合规性要求
  • 安全增强
  • 性能监控和优化
  • 自定义数据类型和函数
  • 集成第三方系统

配置和使用 ​

启用 MariaDB 特有插件：

sql
-- 启用审计插件
INSTALL PLUGIN server_audit SONAME 'server_audit';
SET GLOBAL server_audit_logging = ON;

-- 启用连接控制插件
INSTALL PLUGIN connection_control SONAME 'connection_control';
SET GLOBAL connection_control_max_connections = 100;
SET GLOBAL connection_control_min_connection_delay = 1000;

查看已加载的插件：

sql
SHOW PLUGINS;

版本差异 ​

  • MariaDB 5.1+：引入插件机制
  • MariaDB 10.0+：增加了更多内置插件
  • MariaDB 10.1+：增强了插件的功能和性能
  • MariaDB 10.4+：优化了插件的加载和管理机制

与 MySQL 的兼容性 ​

基本概念 ​

MariaDB 保持与 MySQL 的高度兼容性，同时添加了许多特有功能。MariaDB 设计为 MySQL 的直接替代品，大多数 MySQL 应用可以无缝迁移到 MariaDB。

兼容性保证 ​

  • 语法兼容：支持 MySQL 的所有 SQL 语法
  • API 兼容：支持 MySQL 的客户端 API
  • 工具兼容：支持 MySQL 的命令行工具和管理工具
  • 存储引擎兼容：支持 MySQL 的存储引擎
  • 复制兼容：支持与 MySQL 的主从复制

迁移注意事项 ​

  1. 版本兼容性：确保应用兼容目标 MariaDB 版本
  2. 特有功能：了解并利用 MariaDB 的特有功能
  3. 性能优化：调整配置以适应 MariaDB 的性能特性
  4. 测试：在测试环境中充分测试应用
  5. 备份：迁移前备份所有数据

迁移工具 ​

  • mysql_upgrade：升级数据库结构和数据
  • mysqldump：备份和恢复数据
  • mysqlimport：导入数据
  • 第三方工具：如 Percona XtraBackup、MyDumper 等

最佳实践 ​

1. 根据场景选择合适的存储引擎 ​

  • 事务密集型应用：使用 InnoDB 或 XtraDB
  • 读多写少的应用：使用 Aria
  • 大数据分析：使用 ColumnStore
  • 半结构化数据：使用动态列

2. 合理配置 Galera Cluster ​

  • 确保所有节点硬件配置一致
  • 配置适当的网络带宽
  • 定期进行集群状态检查
  • 实施适当的备份策略

3. 优化线程池配置 ​

  • 根据 CPU 核心数调整线程池大小
  • 监控线程池状态，及时调整配置
  • 对于高并发场景，启用线程池

4. 合理使用动态列和虚拟列 ​

  • 动态列适合半结构化数据
  • 虚拟列适合计算字段和数据格式化
  • 为频繁查询的动态列和虚拟列创建索引

5. 利用 MariaDB 特有功能提高性能 ​

  • 使用线程池提高并发性能
  • 使用虚拟列减少查询计算开销
  • 使用 Galera Cluster 提高可用性
  • 使用 ColumnStore 加速数据分析

常见问题（FAQ） ​

1. MariaDB 与 MySQL 有什么主要区别？ ​

主要区别：

  • MariaDB 是 MySQL 的分支，由 MySQL 创始人领导开发
  • MariaDB 提供了更多特有功能，如 Aria 存储引擎、Galera Cluster、动态列等
  • MariaDB 对性能和可扩展性进行了许多改进
  • MariaDB 保持与 MySQL 的高度兼容性
  • MariaDB 是开源的，由社区主导开发

2. 如何选择适合的 MariaDB 存储引擎？ ​

建议：

  • 事务密集型应用：InnoDB 或 XtraDB
  • 读多写少的应用：Aria
  • 大数据分析：ColumnStore
  • 半结构化数据：动态列 + InnoDB
  • 高可用性要求：Galera Cluster

3. Galera Cluster 适合什么场景？ ​

适用场景：

  • 高可用性要求极高的应用
  • 需要多主架构的应用
  • 跨数据中心部署
  • 灾难恢复解决方案
  • 需要水平扩展的应用

4. 动态列和 JSON 有什么区别？ ​

区别：

  • 动态列是 MariaDB 特有的功能，JSON 是标准数据类型
  • 动态列使用二进制格式存储，JSON 使用文本格式存储
  • 动态列查询性能更高，JSON 更灵活易用
  • 动态列支持索引，JSON 也支持索引（MariaDB 10.2+）

5. 线程池适合什么场景？ ​

适用场景：

  • 高并发 Web 应用
  • 云数据库环境
  • 大量短连接的场景
  • 需要提高系统吞吐量的场景

6. 如何迁移 MySQL 应用到 MariaDB？ ​

迁移步骤：

  1. 备份 MySQL 数据库
  2. 安装 MariaDB
  3. 运行 mysql_upgrade 升级数据库
  4. 测试应用兼容性
  5. 切换应用到 MariaDB
  6. 监控和优化 MariaDB 性能

7. MariaDB 的 Query Cache 还值得使用吗？ ​

建议：

  • 对于读多写少的应用，Query Cache 仍然有用
  • 对于高并发写操作的应用，建议禁用 Query Cache
  • 可以根据实际场景测试 Query Cache 的效果
  • MariaDB 10.3+ 默认禁用 Query Cache

8. 如何监控 MariaDB 的特有功能？ ​

监控方法：

  • 使用 SHOW STATUS 查看状态变量
  • 使用 SHOW ENGINE 查看存储引擎状态
  • 使用第三方监控工具，如 Prometheus、Grafana 等
  • 定期分析慢查询日志和错误日志

总结 ​

MariaDB 提供了许多特有功能和概念，这些功能使 MariaDB 在性能、可用性、扩展性和易用性方面具有优势。DBA 需要了解这些特有概念，根据实际场景选择合适的功能和配置，充分发挥 MariaDB 的优势。

在实际生产环境中，DBA 应该：

  • 根据业务需求选择合适的存储引擎
  • 合理配置 Galera Cluster 以提高可用性
  • 利用动态列和虚拟列优化数据模型
  • 启用线程池提高并发性能
  • 定期监控和优化 MariaDB 性能
  • 充分测试和验证 MariaDB 的特有功能

通过本文的介绍，相信您对 MariaDB 的特有概念有了更深入的了解，能够在实际生产环境中更好地使用和优化 MariaDB。