MySQL 5.7新特性介绍

身处MySQL这个圈子,能够切身地感受到大家对MySQL 5.7的期待和热情,似乎每个人都迫不及待的想要了解、学习和使用MySQL 5.7。那么,我们不禁要问,MySQL 5.7到底做了哪些改进,引入了哪些新功能,性能又提升了多少,能够让大家翘首以盼,甚至欢呼雀跃呢?

下面就跟随我来一起了解一下MySQL 5.7的部分新功能。想要在一篇文章中介绍完MySQL 5.7的所有改进,几乎是不可能的。所以,我会选择一些有特别意思的、特别有用的功能进行介绍。希望通过这篇文章,能够激发大家对MySQL 5.7的学习兴趣,甚至能够吸引大家将自己的业务迁移到MySQL 5.7上。

MySQL 5.7在诸多方面都进行了大幅的改进,本文将从安全性(见2.1节)、灵活性(见2.2节)、易用性(见2.3节)、可用性(见2.4节)和性能(见2.5节)等几个方面进行介绍。最后,在第3节对本文进行了简单的总结。

2. MySQL 5.7的新特性

这一节中,将依次介绍MySQL 5.7的各种新特性。由于MySQL 5.7改进较多,因此,本文将这些新特性进行了简单的分类,分为安全性、灵活性、易用性、可用性和性能。接下来,将从各个分类依次进行介绍。

2.1 安全性

安全性是数据库永恒的话题,在MySQL 5.7中,有不少安全性相关的改进。包括:

  • MySQL数据库初始化完成以后,会产生一个 root@localhost 用户,从MySQL 5.7开始,root用户的密码不再是空,而是随机产生一个密码,这也导致了用户安装5.7时发现的与5.6版本比较大的一个不同点
  • MySQL官方已经删除了test数据库,默认安装完后是没有test数据库的,就算用户创建了test库,也可以对test库进行权限控制了
  • MySQL 5.7版本提供了更为简单SSL安全访问配置,并且默认连接就采用SSL的加密方式
  • 可以为用户设置密码过期策略,一定时间以后,强制用户修改密码

     ALTER USER 'jeffrey'@'localhost' PASSWORD EXPIRE INTERVAL 90 DAY; 
  • 可以”锁”住用户,用以暂时禁用某个用户

     ALTER USER 'jeffrey'@'localhost' ACCOUNT LOCK; ALTER USER l 'jeffrey'@'localhost' ACCOUNT UNLOCK; 

2.2 灵活性

在这一节,我将介绍MySQL 5.7的两个全新的功能,即JSON和generate column。充分使用这两个功能,能够极大地提高数据存储的灵活性。

2.2.1 JSON

随着非结构化数据存储需求的持续增长,各种非结构化数据存储的数据库应运而生(如MongoDB)。从最新的数据库使用 排行榜 来看,MongoDB已经超过了PostgreSQL,其火热程度可见一斑。

各大关系型数据库也不甘示弱,纷纷提供对JSON的支持,以应对非结构化数据库的挑战。MySQL数据库从5.7.8版本开始,也提供了对JSON的支持。其使用方式如下:

CREATE TABLE t1 (jdoc JSON); INSERT INTO t1 VALUES('{"key1": "value1", "key2": "value2"}'); 

MySQL对支持JSON的做法是,在server层提供了一堆便于操作JSON的函数,至于存储,就是简单地将JSON编码成BLOB,然后交由存储引擎层进行处理,也就是说,MySQL 5.7的JSON支持与存储引擎没有关系,MyISAM 存储引擎也支持JSON 格式。

MySQL支持JSON以后,总是避免不了拿来与MongoDB进行一些比较。但是,MySQL对JSON的支持,至少有两点能够完胜MongoDB:

  1. 可以混合存储结构化数据和非结构化数据,同时拥有关系型数据库和非关系型数据库的优点
  2. 能够提供完整的事务支持

2.2.2 generate column

generated column是MySQL 5.7引入的新特性,所谓generated column,就是数据库中这一列由其他列计算而得。

例如,知道直角三角形的两条直角边,要求直角三角形的面积。很明显,面积可以通过两条直角边计算而得,那么,这时候就可以在数据库中只存放直角边,面积使用generated column,如下所示:

CREATE TABLE triangle (sidea DOUBLE, sideb DOUBLE, area DOUBLE AS (sidea * sideb / 2)); insert into triangle(sidea, sideb) values(3, 4); select * from triangle; +-------+-------+------+ | sidea | sideb | area |
+-------+-------+------+ |     3 |     4 |    6 |
+-------+-------+------+ 

在MySQL 5.7中,支持两种generated column,即virtual generated column和stored generated column,前者只将generated column保存在数据字典中(表的元数据),并不会将这一列数据持久化到磁盘上;后者会将generated column持久化到磁盘上,而不是每次读取的时候计算所得。很明显,后者存放了可以通过已有数据计算而得的数据,需要更多的磁盘空间,与virtual column相比并没有优势。因此,在不指定generated column的类型时,默认是virtual column,如下所示:

show create table triangle\G *************************** 1. row ***************************
       Table: triangle
Create Table: CREATE TABLE `triangle` ( `sidea` double DEFAULT NULL, `sideb` double DEFAULT NULL, `area` double GENERATED ALWAYS AS (((`sidea` * `sideb`) / 2)) VIRTUAL
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=latin1 

如果读者觉得generate column提供的功能,也可以在用户代码里面实现,并没有什么了不起的地方,那么,或许还有一个功能能够吸引挑剔的你,那就是为generate column创建索引。在这个例子中,如果我们需要根据面积创建索引以加快查询,就无法在用户代码里面实现,使用generate column就变得非常简单:

alter table triangle add index ix_area(area); 

2.3 易用性

易用性是数据库永恒的话题,MySQL也在持续不断地提高数据库的易用性。在MySQL 5.7中,有很多易用性方面的改进,小到一个客户端快捷键 ctrl+c 的使用,大到专门提供一个系统库(sys)来帮助DBA和开发人员使用数据库。这一节将重点介绍MySQL 5.7引入的sys库。

  • 在linux下,我们经常使用 ctrl+c 来终止一个命令的运行,在MySQL 5.7 之前,如果用户输入了错误的SQL语句,按下 ctrl+c ,虽然能够”结束”SQL语句的运行,但是,也会退出当前会话,MySQL 5.7对这一违反直觉的地方进行了改进,不再退出会话。
  • MySQL 5.7可以explain一个正在运行的SQL,这对于DBA分析运行时间较长的语句将会非常有用
  • 在MySQL 5.7中,performance_schema提供了更多监控信息,包括内存使用,MDL锁,存储过程等

2.3.1 sys schema

sys schema是MySQL 5.7.7中引入的一个系统库,包含了一系列视图、函数和存储过程, 该项目专注于MySQL的易用性。例如,我们可以通过sys schema快速的知道,哪些语句使用了临时表,哪个用户请求了最多的io,哪个线程占用了最多的内存,哪些索引是无用索引等

sys schema中包含了大量的视图,那么,这些视图的信息来自哪里呢?视图中的信息均来自performance schema统计信息。 这里 有一个很好的比喻:

For Linux users I like to compare performance_schema to /proc, and SYS to vmstat.

也就是说,performance schema提供了信息源,但是,没有很好的将这些信息组织成有用的信息,从而没有很好的发挥它们的作用。而sys schema使用performance schema信息,通过视图的方式给出解决实际问题的答案。

例如,下面这些问题,在MySQL 5.7之前,需要借助外部工具才能知道,在MySQL 5.7中,直接查询sys库下相应的表就能得到答案:

  • 如何查看数据库中的冗余索引

     select * from sys.schema_redundant_indexes; 
  • 如何获取未使用的索引

     select * from schema_unused_indexes; 
  • 如何查看使用全表扫描的SQL语句

     select * from statements_with_full_table_scans 

2.4 可用性

MySQL 5.7在可用性方面的改进也带给人不少惊喜。这里介绍特别有用的几项改进,包括:

  • 在线设置 复制的过滤规则 不再需要重启MySQL,只需要停止SQL thread,修改完成以后,启动SQL thread
  • 在线修改buffer pool的大小

    MySQL 5.7为了支持online buffer pool resize,引入chunk的概念,每个chunk默认是128M,当我们在线修改buffer pool的时候,以chunk为单位进行增长或收缩。这个参数的引入,对innodb_buffer_pool_size的配置有了一定的影响。innodb要求buffer pool size是innodb_buffer_pool_chunk_size* innodb_buffer_pool_instances的倍数,如果不是,将会适当调大innodb_buffer_pool_size,以满足要求,因此,可能会出现buffer pool的实际分配比配置文件中指定的size要大的情况

  • Online DDL MySQL 5.7支持重命名索引和修改varchar的大小,这两项操作在之前的版本中,都需要重建索引或表

     ALTER TABLE t1 ALGORITHM=INPLACE, CHANGE COLUMN c1 c1 VARCHAR(255); 
  • 在线开启GTID ,在之前的版本中,由于不支持在线开启GTID,用户如果希望将低版本的数据库升级到支持GTID的数据库版本,需要先关闭数据库,再以GTID模式启动,所以导致升级起来特别麻烦。MySQL 5.7以后,这个问题不复存在

2.5 性能

性能一直都是用户最关心的问题,在MySQL每次新版本中,都会有不少性能提升。在MySQL 5.7中,性能相关的改进非常多,这里仅介绍部分改进,包括临时表相关的性能改进、只读事务的性能优化、连接建立速度的优化和复制性能的改进。

2.5.1 临时表的性能改进

MySQL 5.7 为了提高临时表相关的性能,对临时表相关的部分进行了大幅修改,包括引入新的临时表空间;对于临时表的DDL,不持久化相关表定义;对于临时表的DML,不写redo,关闭change buffer等。所有临时表的改动,都基于以下两个 事实 :

  1. 临时表只在当前会话中可见
  2. 临时表的生命周期是当前连接(MySQL宕机或重启,则当前连接结束)

也就是说,对于临时表的操作,不需要其他数据一样严格地进行一致性保证。通过不持久化元信息,避免写redo等方式,减少临时表操作的IO,以提高临时表操作的性能。

2.5.2 只读事务性能改进

众所周知,在传统的OLTP应用中,读操作远多于写操作,并且,读操作不会对数据库进行修改,如果是非锁定读,读操作也不需要进行加锁。因此,对只读事务进行优化,是一个不错的选择。

在MySQL 5.6中,已经对只读事务进行了许多优化。例如,将MySQL内部实现中的事务链表分为只读事务链表和普通事务链表,这样在创建ReadView的时候,需要遍历事务链表长度就会小很多。

在MySQL 5.7中,首先假设一个事务是一个只读事务,只有在该事务发起了修改操作时,才会将其转换为一个普通事务。MySQL 5.7通过 避免为只读事务分配事务ID ,不为只读事务分配回滚段,减少锁竞争等多种方式,优化了只读事务的开销,提高了数据库的整体性能。

2.5.3 加速连接处理

在MySQL 5.7之前,变量的初始化操作(THD、VIO)都是在连接接收线程里面完成的,现在将这些工作下发给工作线程,以减少连接接收线程的工作量,提高连接的处理速度。这个优化对那些频繁建立短连接的应用,将会非常有用。

2.5.4 复制性能的改进

MySQL的复制延迟是一直被诟病的问题之一,欣喜的是,MySQL 5.7版本已经支持”真正”的并行复制功能。MySQL 5.7并行复制的思想简单易懂,简而言之,就是”一个组提交的事务都是可以并行回放的”,因为这些事务都已进入到事务的prepare阶段,则说明事务之间没有任何冲突(否则就不可能提交)。MySQL 5.7以后,复制延迟问题永不存在。

这里需要注意的是,为了兼容MySQL 5.6基于库的并行复制,5.7引入了新的变量slave-parallel-type,该变量可以配置成DATABASE(默认)或LOGICAL_CLOCK。可以看到,MySQL的默认配置是库级别的并行复制,为了充分发挥MySQL 5.7的并行复制的功能,我们需要将slave-parallel-type配置成LOGICAL_CLOCK。

3. 总结

  1. 从本文中可以看到,MySQL 5.7确实带来了很多激动人心的功能,我们甚至不需要进行任何修改,只需要将业务迁移到MySQL 5.7上,就能带来不少性能的提升。

  2. 从本文中还可以看到,虽然MySQL 5.7在易用性上有了很多的改进,但是,也有不少需要注意的地方, 例如:1)在设置innodb的buffer pool时,需要注意chunk的存在,合理设置buffer pool instance否则可能出现实际分配的buffer pool size比预想的大很多的情况;2)多线程复制需要注意将slave_parallel_type设置为LOGICAL_CLOCK,否则,MySQL使用的是库级别的并行复制,对于大多数应用,并没有什么效果。那么, 怎样才是使用MySQL 5.7的正确姿势呢?网易蜂巢是一个不错的选择 ,网易蜂巢的RDS(Relational Database Service,简称RDS)项目是一种即开即用、稳定可靠、可弹性伸缩的在线数据库服务。

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