数据库学习 | 《高性能MySQL》（MySQL架构）学习笔记（一）

《高性能MySQL》读书笔记(第一章)

最近开始复习一下数据库的内容，同时加深一下今年春招匆匆忙忙看的数据库调优方面的内容。作为《高性能MySQL》的第一章，主要是简要的介绍了MySQL整体的一些主要特性，例如逻辑架构，存储引擎简介等。

1. MySQL逻辑架构

• MySQL服务器逻辑架构图

以上展示了MySQL服务器的逻辑架构图，从上到下分为三层：

• 最上层：该层服务并不是MySQL独有，包含服务有连接处理，授权认证，安全等
• 中间层：大多数MySQL的核心服务功能在该层，包含解析、分析、优化、缓存以及所有的内置函数；所有跨存储引擎的功能在该层实现，如存储过程、触发器、视图等。
• 最底层：包含了存储引擎，负责MySQL中的数据存储和操作。存储引擎不会去解析SQL，不同的存储引擎之间也不会进行通信，只是简单的响应上层服务器的请求。

1.1 连接管理与安全性

每个客户端连接都会在服务器进程中拥有一个线程，该连接的查询只会在这一个单独的线程中进行。

1.2 优化与执行

• MySQL会解析查询，然后构建内部数据结构（解析树），之后对其进行各种优化（包括重写查询、决定表的读取顺序、以及选择合适的索引等）。

• 对于 select 语句，在解析查询之前，服务器会先检查查询缓存（Query Cache），若已经存在相应查询，则直接返回而不进行相关过程。

2. 并发控制

只要有多个查询需要在同一时刻修改数据，则会出现并发控制的问题。本章主要讨论MySQL在两个层面的并发控制：服务器层和存储引擎层。

读写锁

当一个用户正在读取数据，而另外的用户正在修改数据，就会出现并发问题。使用并发控制解决此类并发读或者写的问题核心是，实现一个有两种锁组成的锁系统来解决，这两种锁通常称为 排他锁 和 共享锁，也称为 写锁 和 读锁。

• 读锁：是共享的，或者说相互不阻塞的。多个用户可以同时读取同一个资源，而互不干扰。
• 写锁：是排他的，也就是说一个写锁会阻塞其他的写锁和读锁。只有这样可以确定，当一个用户在写入数据时，可以防止其他用户读取正在写入的同一资源。

锁粒度

在给定的资源上，锁定的资源越少，系统的并发性越高。但同时，加锁这一过程也是需要消耗资源的。所以所谓的锁策略就是在锁的开销和数据的安全性上寻找平衡。

在MySQL中存在多种选择，不同的存储引擎可以实现自己的锁策略和锁粒度。

• 表锁：表锁是MySQL中最基本的锁策略，同时开销也是最小的，获得表锁后会锁定整张表，

• 行锁：行锁可以最大程度的支持并发处理（同时带来最大的锁开销）。InnoDB引擎实现的就是行级锁，并且行锁有且只能在存储引擎进行实现。

3. 事务

事务是一组原子性的SQL查询，或者说是一个独立的工作单元。

ACID

• 原子性（atomicity）
• 一致性（consistency）
• 隔离性（isolation）
• 持久性（durability）

隔离级别

隔离级别规定了，在一个事务中所做的修改，哪些在事务内和事物间是可见的，哪些是不可见的。

• READ UNCOMMITTED（为提交读）
• READ COMMITED（提交读）
• REPEATABLE READ（可重复读）
• SERIALIZABLE（可串行化）

死锁

死锁是指两个或者多个事务在同一资源上相互占用，并请求锁定对方占用的资源，从而导致恶性循环的现象。

目前InnoDB处理死锁的方法是，将持有最少行级锁的事务进行回滚

事务日志

事务日志可以帮助提高事务的效率。使用事务日志，存储引擎在修改表的数据时只需要修改其内存拷贝，再把该修改行为记录到持久在硬盘上的事务日志中，而不用每次都将修改的数据本身持久到磁盘。事务日志采用的是追加的方式，因此写日志的操作是磁盘上一小块区域内的顺序I/O，而不像随机I/O需要在磁盘的多个地方移动磁头，所以采用事务日志的方式相对来说要快得多。事务日志持久以后，内存中被修改的数据在后台可以慢慢地刷回到磁盘。目前大多数存储引擎都是这样实现的，我们通常称之为预写式日志（Write-Ahead Logging),修改数据需要写两次磁盘。

4. 多版本并发控制

多版本并发控制：MVCC

可以认为MVCC是行级锁的一个变种，但是它在很多情况下避免了加锁操作，因此开销更低。虽然实现机制有所不同，但大都实现了非阻塞的读操作，写操作也只锁定必要的行。

ImioDB 的MVCC，是通过在每行记录后面保存两个隐藏的列来实现的。这两个列，一个保存了行的创建时间，一个保存行的过期时间(或删除时间)。当然存储的并不是实际的时间值，而是系统版本号(system version number)。每开始一个新的事务，系统版本号都会自动递增。事务开始时刻的系统版本号会作为事务的版本号，用来和査询到的每行记录的版本号进行比较。

5. MySQL的存储引擎

使用以下命令查看表的信息

show table status like 'tuser'\G

InnoDB存储引擎

InnoDB 是MYSQL的默认事务型引擎，也是最重要、最广泛使用的存储引擎。

特性：

• InnoDB 采用了 MVCC 支持高并发，并且实现了四个标准的隔离级别，其默认隔离级别为 REPEATABLE READ（可重复读），
• InnoDB表是基于聚簇索引建立的，
• 作为事务型的存储引擎，MySQL通过一些机制支持热备份

MyISAM存储引擎

特性：

• 不支持行级锁、事务
• 支持全文索引
• 奔溃后无法安全恢复
• 可以采用压缩表（压缩表是不能修改的）