1、MySQL 体系结构
MySQL 体系结构由 Client Connectors 层、MySQL Server 层及存储引擎层组成。
（1）Client Connectors 层
负责处理客户端的连接请求，与客户端创建连接。目前 MySQL 几乎支持所有的连接类型，例如常见的 JDBC、Python、Go 等。
（2）MySQL Server 层
MySQL Server 层主要包括 Connection Pool、Service & utilities、SQL interface、Parser解析器、Optimizer 查询优化器、Caches 缓存等模块。
- Connection Pool，负责处理和存储数据库与客户端创建的连接，一个线程负责管理一个连接。Connection Pool 包括了用户认证模块，就是用户登录身份的认证和鉴权及安全管理，也就是用户执行操作权限校验。
- Service & utilities 是管理服务&工具集，包括备份恢复、安全管理、集群管理服务和工具。
- SQL interface，负责接收客户端发送的各种 SQL 语句，比如 DML、DDL 和存储过程等。
- Parser 解析器会对 SQL 语句进行语法解析生成解析树。
- Optimizer 查询优化器会根据解析树生成执行计划，并选择合适的索引，然后按照执行计划执行 SQL 语言并与各个存储引擎交互。
- Caches 缓存包括各个存储引擎的缓存部分，比如：InnoDB 存储的 Buffer Pool、MyISAM 存储引擎的 key buffer 等，Caches 中也会缓存一些权限，也包括一些 Session 级别的缓存。
（3）存储引擎层
存储引擎包括 MyISAM、InnoDB，以及支持归档的 Archive 和内存的 Memory 等。MySQL是插件式的存储引擎，只要正确定义与 MySQL Server 交互的接口，任何引擎都可以访问MySQL，这也是 MySQL 流行的原因之一。
存储引擎底部是文件的物理存储层，包括二进制日志、数据文件、错误日志、慢查询日志、全日志、redo/undo 日志等。
接下来用一条 SQL SELECT 语句的执行轨迹来说明客户端与 MySQL 的交互过程，如下图所示：
①通过客户端/服务器通信协议与 MySQL 建立连接。
②查询缓存，这是 MySQL 的一个可优化查询的地方，如果开启了 Query Cache 且在查询缓存过程中查询到完全相同的 SQL 语句，则将查询结果直接返回给客户端；如果没有开启Query Cache 或者没有查询到完全相同的 SQL 语句则会由解析器进行语法语义解析，并生成解析树。
③预处理器生成新的解析树。
④查询优化器生成执行计划。
⑤查询执行引擎执行 SQL 语句，此时查询执行引擎会根据 SQL 语句中表的存储引擎类型，以及对应的 API 接口与底层存储引擎缓存或者物理文件的交互情况，得到查询结果，由MySQL Server 过滤后将查询结果缓存并返回给客户端。若开启了 Query Cache，这时也会将SQL 语句和结果完整地保存到 Query Cache 中，以后若有相同的 SQL 语句执行则直接返回结果。
2、存储引擎概述
存储引擎是 MySQL 中具体与文件打交道的子系统，它是根据 MySQL AB 公司提供的文件访问层抽象接口定制的一种文件访问机制，这种机制就叫作存储引擎。下面是一些常用的存储引擎，有远古时期的 MyISAM、支持事务的 InnoDB、内存类型的 Memory、归档类型的 Archive、列式存储的 Infobright，以及一些新兴的存储引擎，以 RocksDB 为底层基础的 MyRocks 和 RocksDB，和以分形树索引组织存储的 TokuDB，当然现在还有极数云舟出品的分布式存储引擎 ArkDB，如下图所示。
在 MySQL 5.6 版本之前，默认的存储引擎都是 MyISAM，但 5.6 版本以后默认的存储引擎就是 InnoDB 了。
InnoDB 存储引擎的上半部分是实例层（计算层），位于内存中，下半部分是物理层，位于文件系统中，如下图所示。
（1）实例层
实例层分为线程和内存。InnoDB 重要的线程有 Master Thread，Master Thread 是 InnoDB 的主线程，负责调度其他各线程。
Master Thread 的优先级最高, 其内部包含几个循环：主循环（loop）、后台循环（background loop）、刷新循环（flush loop）、暂停循环（suspend loop）。Master Thread 会根据其内部运行的相关状态在各循环间进行切换，大部分操作在主循环（loop）中完成，其包含 1s 和 10s 两种操作。
（2）物理层
物理层在逻辑上分为系统表空间、用户表空间和 Redo日志。
系统表空间里有 ibdata 文件和一些 Undo，ibdata 文件里有 insert buffer 段、double write段、回滚段、索引段、数据字典段和 Undo 信息段。
用户表空间是指以 .ibd 为后缀的文件，文件中包含 insert buffer 的 bitmap 页、叶子页（这里存储真正的用户数据）、非叶子页。InnoDB 表是索引组织表，采用 B+ 树组织存储，数据都存储在叶子节点中，分支节点（即非叶子页）存储索引分支查找的数据值。
Redo 日志中包括多个 Redo 文件，这些文件循环使用，当达到一定存储阈值时会触发checkpoint 刷脏页操作，同时也会在 MySQL 实例异常宕机后重启，InnoDB 表数据自动还原恢复过程中使用。
3、InnoDB 和 MyISAM
InnoDB 和 MyISAM 的功能对比如下图所示：
在性能对比上，InnoDB 也完胜 MyISAM，如下图所示：
4、InnoDB 存储引擎
InnoDB 存储引擎的核心特性包括：MVCC、锁、锁算法和分类、事务、表空间和数据页、内存线程以及状态查询。
5、ARIES 三原则
先写日志后写磁盘，日志成功写入后事务就不会丢失，后续由 checkpoint 机制来保证磁盘物理文件与 Redo 日志达到一致性；
利用 Redo 记录变更后的数据，即 Redo 记录事务数据变更后的值；
利用 Undo 记录变更前的数据，即 Undo 记录事务数据变更前的值，用于回滚和其他事务多版本读。
6、总结回顾
