MYSQL实战优化——mysql架构设计

mysql驱动

大家都知道，我们如果在java系统中去访问一个mysql数据库，必须得在系统的依赖中加入一个mysql驱动，有了这个mysql驱动才能跟mysql数据库建立连接，然后执行各种各样的sql语句。那么这个mysql驱动到底是个什么东西？我们先来看下面的一段gradle配置，这里的mysql-connector-java就是面向java语言的mysql驱动。

[group: 'mysql', name: 'mysql-connector-java', version: '5.1.46']

如果我们要访问数据库，必须得跟数据库建立一个网络连接，这个连接就是有mysql驱动来建立的，它会在底层跟数据库建立网络连接，有了网络连接，接着才能去发送请求给数据库服务器。当我们跟数据库之间有了网络连接之后，我们的java代码才能基于这个连接去执行各种各样的增删改查sql语句。我们看下图：

jiagou_1.jpg

所以对于java语言开发的系统，mysql会提供java版本的mysql驱动，对于其它语言也是一样，mysql会提供相应的驱动。

应用系统数据库连接池的作用

现在假设我们用java开发了一个web系统，是部署在tomcat中的，那么tomcat本身肯定是有多个线程来并发的处理同时接收到的多个请求的。这个时候，多个线程都要去抢夺一个连接去访问数据库，那么效率肯定是低下的。我们看下面的图：

tomcat_1.jpg

那么如果tomcat中的每个线程在每次访问数据库的时候，都基于mysql驱动去创建一个数据库连接，然后执行sql语句，执行完之后再销毁这个数据库连接，这样行不行呢？这样效率会非常低！因为每次建立一个数据库连接都是很耗时的，好不容易建好了连接，执行完了sql语句，就把数据库连接给销毁了，下一次再重新建立数据库连接，那肯定是效率很低下的。
所以，一般我们需要使用一个，也就是说在一个池子里维持多个数据库连接，让多个线程使用里面的不同的数据库连接去执行sql语句，然后执行完sql语句之后，不要销毁这个数据库连接，而是把连接放回池子里，后续还可以继续使用。基于这样的一个数据库连接池机制，就可以解决每个线程都使用一个数据库连接去执行sql语句的问题，而且还避免了数据库连接使用完之后就销毁的问题。
常见的数据库连接池有DBCP、C3P0、Druid等等，大家可以去搜索一下数据库连接池的使用例子和代码，这里就不再拓展。

mysql数据库连接池的作用

现在我们知道，任何一个系统都会有一个数据库连接池去访问数据库。现在我们把目光转移到mysql，假设有很多系统要与mysql数据库建立很多个连接，那么mysql也必然要维护与系统之间的多个连接，所以mysql架构体系中的第一个环节，就是连接池。我们看下图：

tomcat_2.jpg

实际上mysql中的连接池就是维护了与系统之间的多个数据库连接。除此之外，系统每次跟mysql建立连接的时候，还会根据传递过来的账号和密码进行库表权限的验证

mysql的架构设计

假设我们的数据库服务器的连接池中的某个连接接收到了网络请求，假设就是一条sql语句，那么谁负责从这个连接中去监听网络请求？谁负责从网络连接里把请求数据读取出来？我们都知道网络连接必须得分配给一个线程去处理，由一个线程来监听请求以及读取请求数据，比如从网络连接中读取和解析出来一条我们的系统发送过去的sql语句。

当mysql内部的工作线程从一个网络连接中读取出来一个sql语句之后，mysql内部首先提供了一个组件，就是sql接口（sql interface），它是一套执行sql语句的接口，专门用于执行我们发送给mysql的那些增删改查的sql语句。因此mysql的工作线程接收到sql语句之后，就会转交给sql接口去执行，如下图：

sql1.jpg

我们来看一个问题，sql接口怎么执行sql语句呢？比如我们来举一个例子，现在我们有这么一个sql语句：

select id, name, age from user where id = 1

我们大家一看就知道这条sql语句是什么意思，但是mysql本身是一个系统，它没法直接理解这些sql语句，因此mysql需要一个查询解析器。其实所谓的sql解析，就是按照既定的sql语法，对我们按照sql语法规则编写的sql语句进行解析，然后理解这个sql语句要干什么事情。

当我们通过解析器理解了sql语句要干什么之后，接着会找查询优化器（optimizer）来选择一个最优的查询路径。它会针对你编写的几十行、几百行的复杂sql语句生成查询路径树，然后从里面选择一条最优的查询路径出来。我们一起来看看下面的图：

sql2.jpg

真正执行sql语句的时候，要不然是更新数据，要不然是查询数据，那么数据存放在哪里呢？数据库其实也是一个编程语言写出来的系统，启动之后也是一个进程，执行它里面的各种代码。所以对数据库而言，我们的数据要不然是放在内存里，要不然是放在磁盘文件里，没什么特殊的地方。现在假设我们的数据有的存放在内存里，有的存放在磁盘文件里，那么现在有个问题，我们现在怎么知道哪些数据在内存里？哪些数据在磁盘文件里？我们执行sql的时候是更新内存的数据，还是更新磁盘文件的数据？我们如果更新磁盘的数据，是先查询哪个磁盘文件，再更新哪个磁盘文件？是不是感觉一头雾水？所以这个时候就需要存储引擎了，存储引擎其实就是执行sql语句的，它会按照一定的步骤去查询内存缓存数据，更新磁盘数据，查询磁盘数据等等，执行诸如此类的一系列操作，如下图：

sql3.jpg

在mysql的架构设计中，sql接口、sql解析器、查询优化器其实都是通用的，它就是一套组件而已。但是存储引擎的话，mysql是支持各种各样的存储引擎的，比如我们常见的InnoDB、MyISAM、Memory等等。但是现在mysql一般都是使用InnoDB存储引擎的，关于存储引擎的原理我们后续介绍。

现在有个问题，是谁来调用存储引擎的接口呢？其实我们现在漏了一个执行器的概念，这个执行器会根据优化器的执行方案调用存储引擎的接口，按照一定的顺序和步骤执行sql语句的逻辑。我们来看下示意图：

sql4.jpg

本文结束。