MySQL(一):架构体系

尺有所短,寸有所长;不忘初心,方得始终。

MySQL用了很久,但是一直也是工作的使用,对于MySQL的知识点都比较零散碎片,一直也没有整体梳理过,趁着最近不忙,梳理一下相关的知识点。

一、 MySQL的起源

MySQL是一个开源的关系数据库管理系统。原开发者为瑞典的 MySQL AB公司,2008 年AB公司被Sun公司收购,并发布收购之后的首个版本 MySQL5.1。2010 年 Oracle 收购 Sun 公司,至此MySQL归入Oracle门下,之后发布了收购以后的首个版本 5.5 。

  • MySQL5.1 ,该版本引入分区、基于行复制以及plugin API 。

  • MySQL 5.5 ,改善集中在性能、扩展性、复制、分区以及对 windows 的支持。

MySQL(一):架构体系_第1张图片

MySQL通过其【插件式的存储引擎架构】,将查询处理和其它的系统任务以及数据的存储提取分离来。并且根据不同的使用场景选择合适的存储引擎,使其在不同应用都能发挥良好作用。

二、MySQL执行过程

在逻辑上MySQL 在执行脚本时自上而下可以分为四层,逻辑图如下:

MySQL(一):架构体系_第2张图片

  • sql执行流程解析

    首先客户端(jdbc,PHP)通过连接处理层连接mysql服务器,然后解析器通过解析树对sql语句进行解析,优化器对sql语句进行优化,最终调用第四层的存储引擎的接口,执行语句。

三、MySQL Server基本架构组成

MySQL Server架构自顶向下大致可以分网络连接层、服务层、存储引擎层和系统文件层。架构图如下

MySQL(一):架构体系_第3张图片

3.1 第一层:网络连接层

客户端连接器,MySQL向外提供交互接口连接各种不同的客户端。

几乎支持所有主流的服务端编程技术,如常见的 Java、C、Python、.NET等,都通过各自API与MySQL建立连接。

3.2 第二层:服务层

MySQL Server的核心,主要包含系统管理和控制工具、连接池、SQL接口、解析器、查询优化器和缓存六个部分。

  • 连接池(Connection Pool)

    负责存储和管理客户端与数据库的连接,一个线程负责管理一个连接。

    在服务器内部,每个client连接都有自己的线程。这个连接的查询都在一个单独的线程中执行。这些线程轮流运行在某一个CPU内核(多核CPU)或者CPU中。服务器缓存了线程,因此不需要为每个client连接单独创建和销毁线程 。

  • 系统管理和控制工具(Management Services & Utilities)

    备份恢复、安全管理、集群管理等

  • SQL接口(SQL Interface)

    用于接受客户端发送的SQL命令,并且返回查询的结果。

    比如DML、DDL、存储过程、视图、触发器等。

  • 解析器(Parser)

    负责将请求的SQL解析生成一个【解析树】。根据MySQL规则进一步检查解析树是否合法。

  • 查询优化器(Optimizer)

    当【解析树】通过解析器语法检查后,将交由优化器将其转化成执行计划与存储引擎交互。一般执行sql脚本会遵循【选取–>投影–>联接】的策略

    select id,name from user where gender=1;
    

    执行以上sql脚本的过程:

    1. select先根据where语句进行选取,并不是查询出全部数据再过滤
    2. select查询根据uid和name进行属性投影,并不是取出所有字段
    3. 将前面选取和投影联接起来最终生成查询结果
  • 缓存(Cache&Buffer)

    缓存机制是由一系列小缓存组成的。比如表缓存,记录缓存,权限缓存,引擎缓存等。

    如果查询缓存有命中的查询结果,查询语句就可以直接去查询缓存中取数据。

3.3 第三层:存储引擎层

存储引擎负责MySQL中数据的存储与提取,与底层系统文件进行交互。

MySQL存储引擎是插件式的,服务器中的查询执行引擎通过【接口】与存储引擎进行通信,接口屏蔽了不同存储引擎之间的差异 。通过上图可以看出MySQL有好几种不同的存储引擎,最常见的是MyISAM和InnoDB。

3.4 第四层:系统文件层

主要是将数据和日志存储在运行设备的文件系统之上,并完成于存储引擎的交互,是文件的物理存储层。 主要包含日志文件,数据文件,配置文件,pid 文件,socket 文件等。

  • 日志文件

    • 【错误日志(Error log)】

      show variables like '%log_error%'  --默认开启
      
    • 【二进制日志(bin log)】
      记录对MySQL数据库执行的更改操作,包括语句的发生时间、执行时长,主要用于数据库恢复和主从复制。但不记录select、show等不修改数据库的SQL。

      show variables like '%log_bin%'; --是否开启
      show variables like '%binlog%'; --参数查看
      show binary logs;--查看日志文件
      
    • 【通用查询日志(General query log)】

      show variables like '%general%';--记录一般查询语句
      
    • 【慢查询日志(Slow query log) 】

      记录所有执行时间超时的查询SQL,默认是10秒。

      show variables like '%slow_query%'; //是否开启
      show variables like '%long_query_time%'; //超时时间
      
    • 【事务日志】

      包含重做日志(Redo Log)和撤销日志(Undo Logs),在后续文章中详细介绍

  • 数据文件

    • 【db.opt 文件】

      记录当前库默认使用的字符集和校验规则。

    • 【frm 文件】

      存储与表相关的元数据(meta)信息,包括表结构的定义信息等,每一张表都会有一个frm 文件。

    • 【MYD 文件】

      MyISAM 存储引擎专用,存放 MyISAM 表的数据(data),每一张表都会有一个.MYD 文件。

    • 【MYI 文件】

      MyISAM 存储引擎专用,存放 MyISAM 表的索引相关信息,每一张 MyISAM 表对应一个 .MYI 文件。

    • 【ibd文件和 IBDATA 文件】

      存放 InnoDB 的数据文件(包括索引)。InnoDB 存储引擎有两种表空间方式:独享表空间和共享表空间。

      独享表空间使用 .ibd 文件来存放数据,且每张InnoDB 表对应一个 .ibd 文件。

      共享表空间使用 .ibdata 文件,所有表共同使用一个(或多个,自行配置).ibdata 文件。

    • 【ibdata1 文件】

      系统表空间数据文件,存储表元数据、Undo日志等 。

    • 【ib_logfile0、ib_logfile1 文件】

      Redo log 日志文件。

  • 配置文件

    用于存放MySQL所有的配置信息文件,比如my.cnf、my.ini等。

  • pid 文件

    pid 文件是 mysqld 应用程序在 Unix/Linux 环境下的一个进程文件,和许多其他 Unix/Linux 服务端程序一样,存放着自己的进程 id。

  • socket文件

    socket 文件也是在 Unix/Linux 环境下才有的,用户在 Unix/Linux 环境下客户端连接可以不通过TCP/IP 网络而直接使用 Unix Socket 来连接 MySQL。

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