【MySQL】 简述MySQL基础架构（一）

本篇从MySQL架构入手进行记录说明。

一、体系结构

这里我们从逻辑上把它划分为四层：

• 用户请求层（客户端）；

• Server层；

• 存储引擎层；

• 文件系统层。

  

图1

二、模块作用

连接器

管理客户端的连接，权限验证。

查询缓存

建立连接之后发去查询，如果缓存里有则直接返回，否则进行下一步。

分析器

和编译器中的分析器同理，包括词法分析、语法分析。
词法分析就是查询语句每个词是否写错，语法器就是分析这条语句的语法是否对。

优化器

对查询语句的优化，索引选择等。

执行器

将查询语句与引擎进行交互，获取返回结果。

三、存储结构

这里我们只针对InnoDB存储引擎来讲。InnoDB将存储的数据按表空间来进行存放。

【物理存储结构】

InnoDB表由以下部分组成：

• 共享表空间（ibdata1）。
• 独占表空间文件（ibd），包括索引和数据文件。
• 表结构文件文件（.frm）。
• 日志文件（redo文件等）。

InnoDB对文件的存储方式如下：

图2

设置如下参数时

[mysqld]
innodb_data_file_path = /db/ibdata1:2000M;

所有基于InnoDB存储表的数据都会记录到共享空间表
InnoDB share tablespace中，即ibdata1。

当设置如下参数时

[mysqld]
innodb_file_per_table=ON;

则会产生单独的.ibd独立表空间文件。这些独立的表空间文件仅存储该表的数据、索引和插入缓冲BITMAP等信息，其它信息还是存放在共享表（InnoDB share tablespace）中。

【逻辑存储结构】

从InnoDB存储引擎的逻辑存储结构来看，所有数据都被逻辑地存放在一个表空间中。
表空间组成部分如下：

• 段（segment）
• 区（extent）
• 页（page）,有些文档中称为块（block）

InnoDB逻辑存储结构大致如下图：

图3

表空间

表空间可看着是InnoDB存储引擎逻辑结构的最高层，所有的数据都存放在表空间中。如上文所速，在默认情况下InnoDB存储引擎有一个共享表空间ibdata1，所有的数据都存放在这个表空间内。
如果用户启用了参数innodb_file_per_table=ON，则每张表内的数据单独存到一个表空间内，记住表内只存放数据、索引和插入缓冲Bitmap页，其它类的数据，如回滚（undo）信息，插入缓冲索引页、系统事务信息，二次写缓冲（Double write buffer）等还是存放在原来的共享表内。

段

表空间是由各个段组成的，常见的端有数据段、索引段、回滚段等。InnoDB存储引擎表是索引组织的，因此数据即索引，索引即数据。数据段则是B+树的叶子节点（图3中Leaf node segment），索引段则是B+树的非索引节点（图3中Non-leaf node segment）。在InnoDB存储引擎中，对段的管理都是由引擎自身完成的。

区

区是有连续页组成，在任何情况下每个区的大小都为1MB。为保证区中页的连续性，InnoDB存储引擎一次从磁盘申请4~5个区。
默认情况下，InnoDB存储引擎页的大小为16KB，即一个区中一共有64个连续的页。
InnoDB 1.0.x版本开始引入压缩页，即每个页的大小可以通过参数KEY_BLOCK_SIZE设置为2K、4K、8K，因此每个区对应页的数量就应该为512、256、128。
InnoDB 1.2.x版本新增了参数innodb_page_size，通过该参数可以将默认页的大小设置为4K、8K，但是页中的数据不是压缩的，这时区中页的数量同样也为256、128。总之，不论页的大小怎么变化，区的大小总是为1M。

页

对页的大小相关参数，在上诉区中已介绍。这里记住一点，如果通过innodb_page_size设置了页的大小，则表中页的大小都为innodb_page_size大小，不可以对其再次进行修改。除非通过mysqldump导入和导出操作来产生新的库。
在InnoDB存储引擎中，常见的页类型有：

• 数据页（B-tree Node）
• undo页（undo Log Page）
• 系统页（System Page）
• 事务数据页（Transaction system Page）
• 插入缓冲位图页（Insert Buffer Bitmap）
• 插入缓冲空闲列表页（Insert Buffer Free List）
• 未压缩的二进制大对象页（Uncompressed BLOB Page）
• 压缩的二进制大对象页（compressed BLOB Page）

行

InnoDB存储引擎是面向列的（row-oriented），也就是说数据是按行进行存放的。每个页存放的行记录也是有硬性规定的，最多允许存放16KB/2-200行记录，即7992行。

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参考：《MySQL实战45讲》