面试题：MySQL在高并发写入场景下如何避免索引冗余和重复索引引发的性能问题

Question

在高并发写入的MySQL应用场景中，由于索引的存在可能会导致性能瓶颈，特别是冗余和重复索引会加重这种情况。请详细说明在这种场景下，你会采取哪些策略和技术手段来避免因索引冗余和重复索引而带来的性能问题，包括但不限于数据库架构设计、索引优化策略、事务处理等方面。

Answer 1

数据库架构设计

1. 合理设计表结构
   • 避免过度范式化或反范式化。过度范式化可能导致表关联过多，影响写入性能；反范式化则要控制冗余字段，防止数据不一致。例如，对于一些经常一起查询且变化频率较低的字段，可以适当冗余到同一表中，减少关联操作，但要注意更新逻辑的一致性。
   • 对大表进行分表，水平分表可以按照时间、ID范围等规则将数据分散到不同表中，减少单表数据量，降低索引维护成本。例如，按月份对订单表进行水平分表，每个月的数据在独立表中，索引维护的压力也相应分散。
2. 使用合适的存储引擎
   • InnoDB是MySQL常用的存储引擎，适合高并发写入场景，它支持事务和行级锁。相比MyISAM的表级锁，行级锁能减少锁争用，提高并发写入性能。例如，在电商订单系统中，大量订单写入时，InnoDB存储引擎能更好地应对并发操作。

索引优化策略

1. 索引清理
   • 定期使用SHOW INDEX FROM table_name命令查看表中的索引信息，识别冗余和重复索引。冗余索引是指包含了另一个索引的所有列且顺序相同，或者包含了主键列的情况。例如，如果有索引(col1, col2)，而另一个索引(col1, col2, col3)，后者就是冗余索引（在大部分查询场景下），可以删除。
   • 使用EXPLAIN关键字分析SQL查询语句，观察索引的使用情况。如果发现某些索引从未被使用，可以考虑删除，以减少索引维护开销。
2. 优化索引结构
   • 采用前缀索引，对于较长的字符串字段，可以只对字段的前几个字符建立索引，这样能减少索引存储空间和维护成本，同时在一定程度上提高查询性能。例如，对于长文本的商品描述字段，对前10 - 20个字符建立前缀索引，可满足部分查询需求。
   • 组合索引要遵循最左前缀原则，将选择性高（区分度大）的字段放在组合索引的前面，以提高索引的利用率。比如，在用户表中，(gender, age)组合索引，如果查询条件经常是按性别过滤，那么gender应放在前面。

事务处理

1. 控制事务粒度
   • 避免大事务，将大事务拆分成多个小事务。大事务在执行过程中会持有锁的时间较长，增加锁争用的概率，影响并发写入性能。例如，在批量插入数据时，将一次插入大量数据的操作拆分成多次小批量插入，每次插入作为一个独立事务，这样能更快释放锁资源。
2. 优化事务隔离级别
   • 根据业务需求合理选择事务隔离级别。默认的REPEATABLE READ隔离级别能防止不可重复读，但会增加锁的开销。如果业务场景允许一定程度的脏读或不可重复读，可以选择较低的隔离级别，如READ COMMITTED，以减少锁争用，提高并发写入性能。不过在选择较低隔离级别时，要充分评估业务影响，确保数据的一致性和正确性。