P3 · 数据库深入（W11-16）

目标：能设计索引、处理事务与并发问题；能设计 Redis 缓存架构 验收：能完成一份 MySQL+Redis 选型设计方案

一、本阶段核心知识点

A. MySQL（重点）

1. 架构与存储

• MySQL 整体架构：连接器 → 分析器 → 优化器 → 执行器 → 存储引擎
• InnoDB vs MyISAM（事务、行锁、聚簇索引、崩溃恢复）
• 内存结构：Buffer Pool、Change Buffer、Log Buffer、Adaptive Hash Index
• 后台线程：Master、IO Read、IO Write、Purge

2. 索引（面试必考）

• 聚簇索引 vs 二级索引
• 数据结构：B+ 树（核心） vs Hash vs R-tree vs Full-text
• 索引组织表（IOT）
• 覆盖索引、最左前缀、索引下推（ICP）
• 索引失效的 10+ 种场景（最常考）
• 索引设计原则（区分度、前缀索引、联合索引顺序）

3. 事务

• ACID 四大特性
• 事务隔离级别：RU / RC / RR / Serializable
• MVCC 多版本并发控制（核心：ReadView + undo log）
• 间隙锁（Gap Lock）、临键锁（Next-Key Lock）
• 幻读、不可重复读、脏读的根因分析

4. 锁

• 全局锁、表锁、元数据锁（MDL）
• 行锁（Record Lock / Gap Lock / Next-Key Lock）
• 意向锁、插入意向锁、自增锁

5. 日志

• binlog（归档层，逻辑日志，Server 层）
• redo log（持久性，物理日志，InnoDB 层）
• undo log（回滚 + MVCC）
• 两阶段提交（XA）保证 binlog 与 redo log 一致性
• WAL（Write Ahead Log）思想

6. SQL 优化

• EXPLAIN 字段详解（type、key、rows、Extra）
• 慢查询日志 + show profile
• 深分页优化、子查询优化、JOIN 优化
• OPTIMIZER_TRACE 分析优化器决策

7. 主从与高可用

• 主从复制原理（binlog dump → relay log → 重放）
• GTID 主从、并行复制
• MHA / MGR / InnoDB Cluster 高可用方案

B. Redis（重点）

1. 数据结构

• string / list / hash / set / zset / stream / bitmap / HyperLogLog / GEO
• 底层：SDS / quicklist / skiplist / dict / ziplist / intset / listpack
• 渐进式 rehash

2. 持久化

• RDB（快照，fork + COW）
• AOF（命令追加，3 种写回策略，重写机制）
• 混合持久化（RDB+AOF）
• Redis 6.0 multi-part AOF

3. 高可用与集群

• 主从复制（replicaof + 全量/增量同步）
• 哨兵 Sentinel（选举、Raft 简版）
• Cluster（16384 槽位、一致性 hash、slot 迁移、Gossip 协议）
• Codis（客户端分片，对比 Cluster）

4. 缓存设计（高频场景题）

• 缓存三大问题：穿透 / 雪崩 / 击穿 解决方案
• 数据一致性（Cache Aside、Read/Write Through、Write Behind）
• 布隆过滤器、分布式锁、内存淘汰策略（8 种）
• 大 Key、热 Key 发现与治理

5. Redis 新特性

• Redis 6 多线程 IO（注意：只是 IO 不是命令执行）
• Redis 7 Function、Client Side Cache
• Redis vs Memcached vs Caffeine 对比
• Redis 替代品：KeyDB / Dragonfly / Redict

二、任务清单（可勾选打卡）

Week 11 · MySQL 架构与索引

• 启动 MySQL 容器，跑通连接并用 SHOW ENGINE INNODB STATUS
• 精读 InnoDB Buffer Pool 工作机制
• 阅读《高性能 MySQL》第 5 章（索引）并画 B+ 树结构图
• 写 demo：EXPLAIN 不同 SQL，对比 type 字段
• 总结 10+ 种索引失效场景

Week 12 · MySQL 事务与锁

• 用 SQL 演示 4 种隔离级别的区别
• 阅读 MVCC 原理：ReadView + undo log，画流程图
• 写 demo：手动造一个死锁场景，用 SHOW ENGINE INNODB STATUS 分析
• 阅读《MySQL 是怎样运行的》第 19 章

Week 13 · MySQL 日志与主从

• 演示 redo log 两阶段提交（用 binlog + redo log 双写）
• 在本地用 docker-compose 搭建 1 主 2 从
• 演示 GTID 主从切换
• 写一份主从延迟排查笔记

Week 14 · MySQL 优化与 Redis 基础

• 10 条慢 SQL 优化实战（含深分页、COUNT 优化）
• 用 pt-query-digest 分析慢查询日志
• 启动 Redis 容器，跑通 5 种基本数据结构
• 阅读 redis 源码：dict.c / t_string.c / ziplist.c

Week 15 · Redis 持久化与集群

• 对比 RDB、AOF、混合持久化，恢复速度与数据丢失
• 搭建 Redis Cluster（6 节点：3 主 3 从）
• 演示 slot 迁移过程
• 用 Sentinel 实现自动故障转移

Week 16 · 缓存设计与一致性

• 写 demo：缓存穿透 / 雪崩 / 击穿 各一种解法
• 实现 Cache Aside Pattern，能讲清流程
• 用 Redisson 实现分布式锁，并对比 SETNX+Lua 写法
• 输出《MySQL+Redis 综合设计方案》md 笔记

三、阶段验收标准

✅ 能独立完成： - 现场画 InnoDB Buffer Pool 与 redo log 协作流程 - 画 MVCC 的 ReadView 在 RC / RR 下的差异 - 给一段慢 SQL，能用 EXPLAIN 分析并提出索引优化方案 - 讲解 Redis Cluster 的 Gossip 协议与 slot 迁移 - 解决"数据库与缓存不一致"3 种方案的选择

四、产出物

• notes/P3-week11-索引B+树.md
• notes/P3-week12-事务与MVCC.md
• notes/P3-week13-日志与主从.md
• notes/P3-week14-SQL优化.md
• notes/P3-week15-Redis持久化与集群.md
• notes/P3-week16-缓存设计.md
• docker/mysql-cluster/ 一键启动脚本
• docker/redis-cluster/ 一键启动脚本
• report/MySQL+Redis综合设计方案.md

五、面试高频问题预告

1. 为什么用 B+ 树而不是 B 树 / 红黑树？
2. RR 怎么避免幻读？什么情况下还是会幻读？
3. binlog 与 redo log 区别？为什么需要两阶段提交？
4. Redis 单线程为什么那么快？
5. 缓存与数据库一致性怎么保证？
6. Redis Cluster 怎么扩容？迁移过程中请求怎么处理？