面试题：复杂MySQL架构下冗余和重复索引的优化

Question

在一个包含主从复制、读写分离且数据量巨大的MySQL分布式架构中，存在冗余和重复索引。请设计一套完整的优化方案，涵盖索引的识别、评估、处理流程，以及在实施过程中如何保证业务的连续性和数据的完整性。

Answer 1

索引识别

1. 使用 SHOW INDEX FROM table_name 语句：该语句可以显示指定表的所有索引信息，包括索引名称、列信息、是否唯一等。通过查看这些信息，能初步识别出可能存在冗余或重复的索引。
2. 分析查询日志：启用慢查询日志，分析其中涉及的查询语句，查看哪些索引是频繁使用的，哪些是几乎未被使用的。例如，使用 pt-query-digest 工具对慢查询日志进行分析，它可以统计出每个查询的执行次数、平均执行时间等信息，结合这些信息能更好地判断索引的使用情况。
3. 利用 information_schema.statistics 视图：通过查询该视图，可以获取数据库中所有表的索引统计信息，如索引基数等。通过对比不同索引的基数及关联列，可以发现冗余或重复索引。例如，若两个索引的前导列完全相同，那么其中一个可能是冗余的。

索引评估

1. 性能影响评估：使用 EXPLAIN 关键字对涉及到有疑问索引的查询语句进行分析。查看执行计划中的 key 字段，确认实际使用的索引是否合理。若查询计划选择了错误的索引，可能导致全表扫描，严重影响性能。例如，对于一个经常按照 user_id 进行查询的表，若有一个索引 (user_id, created_at)，而查询时却未使用该索引，就需要进一步分析原因。
2. 空间占用评估：计算每个索引占用的磁盘空间大小。可以通过查询 information_schema.file_stats 视图获取相关信息。索引占用空间过大会增加存储成本，对于冗余索引，去除后可释放大量空间。
3. 对写操作的影响评估：索引会增加写操作（插入、更新、删除）的开销，因为每次写操作都需要更新索引。评估索引对写操作性能的影响时，可以在测试环境中模拟大量写操作，对比有索引和无索引情况下的操作时间，确定索引对写性能的影响程度。

索引处理流程

1. 标记与记录：将识别出的冗余和重复索引进行标记，并记录下来，包括索引所在的表、索引名称、涉及的列等详细信息。可以使用一个专门的文档或数据库表来记录这些信息，方便后续跟踪和处理。
2. 在测试环境进行验证：在与生产环境配置相似的测试环境中，先删除标记的索引，然后运行一系列包含读、写操作的测试用例。观察系统性能指标，如响应时间、吞吐量等，确保删除索引后不会对业务功能和性能产生负面影响。若发现删除某些索引后性能下降，需重新评估这些索引的必要性。
3. 制定删除计划：根据测试结果，制定在生产环境删除索引的详细计划。计划应包括具体的操作时间（如业务低峰期）、回滚方案（若删除索引后出现问题，如何快速恢复索引）等。
4. 生产环境实施：在计划的时间窗口内，按照操作步骤在生产环境中删除索引。删除完成后，密切监控系统的运行状态，包括数据库的负载、查询响应时间、业务功能是否正常等。

保证业务连续性和数据完整性

1. 采用在线 DDL 工具：如 pt-online-schema-change 工具，它可以在不锁表的情况下进行索引的添加、删除等操作，减少对业务的影响。在使用该工具时，会先创建一个临时表，将原表数据复制到临时表并进行相应的索引操作，然后将临时表重命名为原表，整个过程对业务的影响较小。
2. 使用主从复制机制：在主库上进行索引删除操作时，从库会自动同步这些更改。可以先在从库上进行索引删除操作的预演，观察从库同步情况及对业务读操作的影响。同时，确保主从复制的延迟在可接受范围内，避免因主从延迟导致数据不一致问题。
3. 数据备份与恢复：在进行索引优化操作前，对数据库进行全量备份。若在操作过程中出现数据丢失或损坏等问题，可以利用备份数据进行恢复。同时，在操作过程中，记录所有与索引相关的操作日志，以便出现问题时进行故障排查。
4. 监控与报警：在索引优化实施过程中，设置实时监控指标，如数据库连接数、查询响应时间、主从复制延迟等。当指标超出预设阈值时，及时触发报警机制，通知运维人员进行处理，确保业务的连续性和数据的完整性。