MySQL进阶必备知识(一)：CS架构、配置文件、字符集等等

前文

  一直想抽时间总结下学习的知识，趁此给大家介绍下MySQL的进阶知识，帮大伙儿梳理下关于MySQL那些零散的知识。如果关于MySQL你只知道mysql -uroot -proot登录，并且知道一些ddl、dml语句，而对以下的问题不怎么清楚，那这篇文章就值得一看

• mysql服务端的启动方式？
• mysql的字符集？
• mysql的索引是B+树？具体是怎样的？
• mysql的记录存放是怎么存放的？
• mysql的基本存放单位是记录还是页？他们之间是什么关系？单链表or双链表？
    以上等等，如果你想了解就接着往下看吧！本篇文章是基于混曰子的MySQL 是怎样运行的：从根儿上理解 MySQL，这是本掘金的小册，因为我本人也买过很多极客时间的课程，可以说这本小册丝毫不逊色于极客时间里动则上百的课程，我本人看的是受益匪浅。在这里也是良心推介，有兴趣的朋友可以去购买阅读。本篇大多数内容是基于小册的概括总结。

MySQL的CS架构

  CS架构顾名思义就是client & server架构，在看小册之前，我对服务端的了解也非常少，因为一般只要启动一次，后续就不用再启动了，用的最多的还是mysql -uroot -proot客户端登录。但实际上mysql分为服务端和客户端，服务端仅一个，而客户端可以有多个，甚至每个shell都能算一个单独的客户端！而服务端也设置了默认的最大连接数，一般是151。并且服务端的启动也是比较简单的。
  我们知道，平常输的mysql仅是添加到$PATH路径下的绝对路径，在开启终端时由shell比如bash来读取这些路径，从而linux就能通过mysql这个指令找到对应的安装目录下mysql这个程序。
  ok，如果你忘了你的绝对路径，通过linux的which mysql可以查看：

$ which mysql
$ /usr/local/mysql/bin/mysql

  那我的mysql安装目录就是/usr/local/mysql，在其bin目录下除了mysql外，还有我们比较熟悉的mysqldump、mysqladmin、mysqlbinlog这些，另还有启动服务端的mysqld、mysqld_safe，所以接下来介绍三种启动方式：

1. mysqld启动：/usr/local/mysql/bin/mysqld 即可启动
2. mysqld_safe 启动(推介)：这是启动脚本，在mysqld上再封装了一个监控程序，当mysqld挂了的时候，可以帮忙重启，直接调用启动即可
3. mysql.server：这也是启动脚本，调用mysqld_safe启动，启动mysql.server start

  以上的启动还是比较简单的”裸启动“，也就是没指明以什么方式启动，比如socket？比如tcp/ip？，也没指定额外的配置文件，而是用默认路径下的配置文件，比如我们可以用–defaults-file来指定配置文件，有点类似于redis-server redis.conf的形式！
  ok，先简单介绍客户端和服务端的通信方式，这两者都运行起来就是linux上的进程了，所以二者的通信即是进程间的通信，在linux上一般就是用两种：tcpip和socket，关于这两者区别，我们可以参考mysql官网的一段话：

A MySQL client on Unix can connect to the mysqld server in two different ways: By using a Unix socket file to connect through a file in the file system (default /tmp/mysql.sock), or by using TCP/IP, which connects through a port number. A Unix socket file connection is faster than TCP/IP, but can be used only when connecting to a server on the same computer. A Unix socket file is used if you don’t specify a host name or if you specify the special host name loc -alhost.

  可以看到二者的区别就是文中我标粗的，socket连接速度更快于tcpip，但是它仅适用于客户端和服务端在同一台主机上，而tcpip则可以通过制定-h -P这样的ip端口形式实现跨主机的连接，所以平常用的最多的还是tcpip，但是socket了解一下也是非常有必要的。

MYSQL的连接过程

  mysql的连接过程可以说是非常重要的，明白了这个你就知道你发了一段sql语句，mysql怎么给你返回一个结果。那一般是三个步骤：

• 建立连接：每个客户端与服务器连接，服务器都会安排一个线程，当客户端断开时，线程会复用；当连接失败，比如密码错误则拒绝连接
• 解析与优化：sql语句到了服务端就会立马执行吗？不会，会先查询缓存，然后进行语法解析，最后查询优化，这一切的目的都是为了最快地返回结果。但缓存因维护成本过高，在mysql8.0就会被移除了。
• 存储引擎：目前最通用的就是innodb和myisam了，区别就是：物理上如何表示记录，怎么从表中读取数据返回给客户端。

mysql的一些配置参数

  这里简单介绍下MYSQL的配置参数，比如之前说的–defaults-file指定对应的配置文件来启动，如果不指定，mysqld默认会在以下路径寻找：/etc/my.cnf、/etc/mysql/my.cnf、$MYSQL_HOME/my.cnf、~/my.cnf等等总共7个路径，而指定–defaults-file就可以跳过这些路径的寻找，直接匹配进入，另外通过–defaults-extra-file 指定额外的路径。
  除了配置文件就是配置参数了，常见的比如

• –skip-networking可以禁止tcpip登录
• –skip-grant-tables 跳过权限表即在忘了登录密码时可以这样启动服务器

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  很多时候我们需要查看一些参数的配置，mysql提供了几个有用的语句，我们知道关于show语句，常见的就是show databases、show tables；那除了这两个，以下的这几个你也需要知道：

• show variables：查看配置参数，我的mysql是453个，要查看具体的通过like来实现，比如show variables like “max_connections”/“query_cache_size”，前者表示查看最大连接数，后者表示查看缓存的大小。
• show status：查看当前的运行状态，状态变量相对查看的比较少，因为这些都是系统运行时服务端产生的一些状态，无法修改，比如查看当前的连接数：show status like “Threads_connected”
• show engines：查看当前版本都支持哪些引擎，以及默认的存储殷勤是哪个

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  关于系统变量即show variables里面的参数设定，前面讲过mysql的CS架构，一个服务端对应多个客户端，就像HTTP一样，http里维护了session这样的一个会话参数来记录每个用户的状态，所以MySQL里相应的也有session这样的会话参数。MySQL服务端启动时默认以global variables启动的，每个客户端连接上去后匹配单独的线程，此时也匹配单独的session variables(初始等同于global)，随后用户set variables设置这些配置参数时都是默认在session会话里，而如果想对所有的用户都生效，则要认为指定global，比如set global 变量名=值。

MySQL的字符集和比较规则

  字符集无论是哪门语言还是哪种数据库都是必备的，而讲起来相对篇幅也是比较大，这里就介绍最为重要的几点。我们知道，计算机是基于二进制来交互的，所以一般输入的字符就需要转换为字节，再转换为8个bit成为计算机可以识别的内容。那字符要转换为1个字节还是2个字节？要怎么转换？这之间的规则就是由人定的，比如：

• ASCII：定义了128个数，1个字符对应1个字节，包含空格、标点符号、数字、大小写字母
• latin1：在ASCII上扩充了128个西欧字符，也是1个字符对应1个字节
• GBK：在ascii上扩充了中文、俄语等，ascii的对应1个字节，其他的2个字节
• utf8：编码一个字符对应1-4个字节，和utf16、utf32都属于Unicode

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  MySQL里utf8和utfmb4很多人还是分的不清楚，简单来讲，utf8即是utf8mb3的缩写，表示1-3个字节，utfmb4表示1-4个字节，这两者最大的区别是utf8mb4包含的内容要更多，比如一些emoji在utf8就无法显示，在utf8mb4就能显示！

  比较规则也是非常重要的内容，MySQL里经常需要排序，那这些排序针对字符串是怎么比较的呢？一般我们都是用其默认的，但有时我们要按照特定的规则排序，那我们就必须了解这块的内容，比如现在一般大小写是忽略的，那如果你想要区分大小写排序，就需要修改比较规则。
  查看字符集是show charset，就可以看到当前支持的字符集，以及默认的比较规则，扫过去可以看到default collation都是以ci结尾的，ci即case insensitive表示大小写不敏感，而如果要修改区分大小写，就改成cs(case sensitive)即可。

  关于比较规则可以通过show collation查看所有的比较规则，这边就不多说了。现在讲下比较规则和字符集的一一匹配关系，当仅修改字符集(charset)时，比如从utf8->gbk，则对应的collation会由MySQL帮忙修改，反之亦然！

MySQL字符集中的转换

  在使用MySQL的过程中，经常会出现编码错误，有时候在一台机器上是正常的，但是迁到另一台机器上又报编码错误，搞得很心烦！所以要解决这个问题，就必须了解MySQL字符集中的转换！
  首先我们需要了解三个参数：

1. character_set_client —>服务端认为客户端的字符集
2. character_set_connection—>连接的字符集
3. character_set_results—>返回结果的字符集

  以上说明了这三个参数的作用，他们的关系是：当客户端请求服务端的时候，服务端认为客户端是以set_client所设置的编码发送的，但客户端默认是以操作系统发送的，所以当操作系统的和set_client的不同，就会报错！比如windows系统的默认是gbk，如果设置的是utf8，则报编码异常，因为我用的是mac，默认是utf8，所以是正确的。我们接着说，当客户端的内容成功被解码后，服务器还需要通过set_connection进行一次编码在内部操作，然后再对应的解码，最后用set_results编码返回给客户端！所以这三者把服务器的编码解码相对弄复杂了，但是如果你是类unix系统，就无须考虑太多，三个都设置成utf8即可！MySQL还贴心的给了一行代码一口气设置三个：

SET NAMES 字符集名; #比如set names utf8；

  除了以上的三个参数，实际上MySQL还提供了以下的参数，通过命令：

show variables like "character_set%";

  可以看到除了filesystem是binary，其他的都是utf8，这是因为都是我设置的，为了保持编码一致！所以如果出现编码错误了，可以查看下这些参数是否一致？亦或是是否和操作系统的一致！
  最后不得不说的是字符集和比较规则的粒度可以从列->数据表->数据库->服务器四个级别！这意味着我们可以一张表不同的列具有不同的字符集！可以说非常人性化了！感兴趣的可以自己了解下对应的SQL语句来设置。

总结

  考虑到篇幅原因，本篇就介绍到这里，下一篇会继续介绍记录格式、索引等等！好了，多谢观看~