面试题：MySQL B+树索引在高并发场景下的维护与监控难题

Question

在高并发读写的MySQL数据库环境中，B+树索引可能会面临诸如锁争用、索引结构频繁调整等问题。请详细描述如何在这种场景下进行有效的索引维护和监控，以保证数据库的高可用性和高性能，同时说明可能用到的工具和技术手段。

Answer 1

索引维护

1. 合理设计索引：
   • 避免冗余索引：仔细检查并删除重复或不必要的索引，减少索引维护开销。例如，如果已有(col1, col2)联合索引，单独的col1索引可能是冗余的（在某些查询模式下）。
   • 覆盖索引：设计能够覆盖查询的索引，减少回表操作。比如查询SELECT col1, col2 FROM table WHERE col3 = 'value'，可创建(col3, col1, col2)索引，使查询直接从索引获取数据，无需再到数据页查找。
2. 定期重建和优化索引：
   • 重建索引：随着数据的增删改，索引可能出现碎片化，定期重建索引可优化其物理存储结构。在MySQL中，可使用ALTER TABLE table_name REBUILD INDEX index_name;语句。
   • 优化索引：利用ANALYZE TABLE语句更新索引统计信息，使查询优化器能生成更优的执行计划。ANALYZE TABLE table_name;
3. 调整索引粒度：
   • 分区索引：对大表采用分区技术，每个分区有独立的索引。如按时间分区，不同时间段的数据及其索引在物理上分离，减少锁争用范围。在MySQL中创建分区表并指定分区索引策略。
   • 前缀索引：对于长字符串列，使用前缀索引可减少索引大小，降低维护成本。例如CREATE INDEX idx_name ON table_name (long_string_col(10));表示使用前10个字符创建索引。

索引监控

1. 使用SHOW STATUS：
   • SHOW STATUS LIKE 'Handler_read%';查看索引读相关状态，如Handler_read_rnd_next值过高可能表示索引使用不合理，全表扫描过多。
   • SHOW STATUS LIKE 'Innodb_row_lock%';了解行锁争用情况，Innodb_row_lock_waits表示等待锁的次数，Innodb_row_lock_time表示等待锁的总时间。
2. 慢查询日志：
   • 开启慢查询日志slow_query_log = 1，并设置long_query_time阈值（如long_query_time = 2表示查询执行时间超过2秒记录到日志）。分析慢查询日志，可发现索引使用不当的查询，通过EXPLAIN关键字进一步分析查询计划，优化索引。
3. 性能模式：
   • MySQL性能模式（Performance Schema）可深入监控索引使用情况。启用性能模式后，可通过performance_schema.events_statements_summary_by_digest表查看不同查询的执行统计信息，包括索引使用次数等。
4. 工具：
   • pt - query - digest：用于分析MySQL慢查询日志，能直观展示查询执行频率、平均执行时间、索引使用情况等，帮助发现性能瓶颈和索引问题。
   • MySQL Enterprise Monitor：官方监控工具，提供全面的数据库性能监控，包括索引健康状况、锁争用等详细信息，有图形化界面便于查看和分析。

通过上述索引维护和监控手段，可在高并发读写的MySQL环境中保障数据库的高可用性和高性能。