MySQL之体系结构

MySQL简介

• MySQL是一个小型关系数据库管理系统，开发者为瑞典MySQL AB公司。在2008年1月16号被sun公司10亿美金收购。2009年，SUN又被Oracle以74亿美金收购。
• 目前MySQL被广泛地应用在Internet上的中小型网站中。由于体积小、速度快、总体拥有成本低，尤其是开放源代码这一特点，许多中小型网站为了降低网站总体拥有成本而选择了MySQL作为网站数据库。

MySQL的特性

• 1.使用C和C++ 编写，并使用了多种编译器进行测试，保证源代码的可移植性。
• 2.支持 AIX、BSDi、FreeBSD、HP-UX、Linux、Mac OS、Novell Netware、NetBSD、OpenBSD、OS/2 Wrap、Solaris、SunOS、Windows等多种操作系统。
• 3.为多种编程语言提供了API。这些编程语言包括C、C++、C#、Delphi、Eiffel、Java、Perl、PHP、Python、Ruby和Tcl等。
• 4.支持多线程，充分利用CPU资源，支持多用户。
• 5.优化的SQL查询算法，有效地提高查询速度。
• 6.既能够作为一个单独的应用程序应用在客户端服务器网络环境中，也能够作为一个库而嵌入到其他的软件中。
• 7.提供多语言支持，常见的编码如中文的GB 2312、BIG5，日文的Shift_JIS等都可以用作数据表名和数据列名。
• 8.提供TCP/IP、ODBC和JDBC等多种数据库连接途径。
• 9.提供用于管理、检查、优化数据库操作的管理工具。
• 10.可以处理拥有上千万条记录的大型数据库。

MySQL版本

• 1.Alpha版：开发版，公司内部使用
• 2.Beta版：完成开发后，用户体验版
• 3.RC版：生产环境发布之前的一个小版本或称候选版
• 4.GA版：正式发布版本

MySQL常见版本

• MySQL Community Server 社区版本，开源免费，但不提供官方技术支持。
• MySQL Enterprise Edition 企业版本，需付费，可以试用 30 天。
• MySQL Cluster 集群版，开源免费。可将几个 MySQL Server 封装成一个 Server。
• MySQL Cluster CGE 高级集群版，需付费

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MySQL结构体系

• Mysql是由SQL接口，解析器，优化器，缓存，存储引擎组成的。
• Connectors指的是不同语言中与SQL的交互。
• Management Serveices & Utilities： 系统管理和控制工具。
• Connection Pool：连接池。管理缓冲用户连接，线程处理等需要缓存的需求。
• SQL Interface：SQL接口，接受用户的SQL命令，并且返回用户需要查询的结果。比如select from就是调用SQL Interface。
• Parser： 解析器。SQL命令传递到解析器的时候会被解析器验证和解析。
• Optimizer：查询优化器。SQL语句在查询之前会使用查询优化器对查询进行优化。
• Cache和Buffer： 查询缓存。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。
• Engine：存储引擎。存储引擎是MySql中具体的与文件打交道的子系统。

查看最大连接数

mysql> show variables like '%max_connections%';

查询缓存配置情况

mysql> show variables like '%query_cache%';

MySQL 是一个开源的关系型数据库管理系统（RDBMS），它采用了典型的客户端-服务器体系结构。以下是 MySQL 的基本体系结构：

1. 客户端层（Client Layer）：
   - 客户端层是与用户交互的部分，用户通过客户端连接到 MySQL 服务器，并发送查询和命令。
   - 客户端可以是各种类型的应用程序，例如命令行工具、图形用户界面（GUI）、Web 应用程序等。
   - 客户端与服务器之间通过网络连接进行通信，通常使用标准的 MySQL 协议进行数据交换。

2. 连接池管理器（Connection Pool Manager）：
   - 连接池管理器负责管理客户端与服务器之间的连接。
   - 它处理连接的创建、维护和回收，以确保高效地使用服务器资源并提高性能。

3. 解析器（Parser）：
   - 解析器负责解析客户端发送的 SQL 查询和命令，并将其转换为内部数据结构以供后续处理。
   - 解析器还执行语法和语义分析，以确保查询和命令的正确性。

4. 优化器（Optimizer）：
   - 优化器负责对解析后的查询进行优化，以提高执行效率。
   - 它使用各种优化技术和算法，例如查询重写、索引选择、连接重排序等，以生成执行效率更高的查询计划。

5. 查询缓存（Query Cache）（部分版本中不再使用）：
   - 查询缓存存储已经执行过的查询结果，以提高相同查询的执行速度。
   - 当客户端发送一个查询时，MySQL 首先检查查询缓存，如果找到了相同的查询，则直接返回缓存的结果，而不需要执行实际的查询操作。

6. 存储引擎层（Storage Engine Layer）：
   - 存储引擎层负责管理数据的存储和检索，它实现了 MySQL 的各种存储引擎（例如 InnoDB、MyISAM 等）。
   - 不同的存储引擎提供了不同的特性、性能和适用场景，用户可以根据需求选择合适的存储引擎。

7. 锁管理器（Lock Manager）：
   - 锁管理器负责管理数据库中的锁，以确保事务的并发控制和数据一致性。
   - 它处理锁的申请、释放和冲突解决，以避免数据的并发访问导致的问题。

8. 日志管理器（Log Manager）：
   - 日志管理器负责管理数据库的事务日志，以实现事务的持久性和恢复能力。
   - 它记录所有的数据修改操作，包括事务的提交和回滚，以便在数据库发生故障时进行恢复。

9. 缓冲池（Buffer Pool）：
   - 缓冲池是内存中的一个区域，用于缓存数据库的数据和索引页，以提高数据访问的速度。
   - 它充当了内存和磁盘之间的缓冲，减少了频繁的磁盘 I/O 操作，从而提高了数据库的性能。

10. 磁盘管理器（Disk Manager）：
    - 磁盘管理器负责管理数据库在磁盘上的存储结构，包括数据文件、日志文件、索引文件等。
    - 它处理数据的读写操作，并管理磁盘空间的分配和释放。

这些组件共同构成了 MySQL 的体系结构，实现了数据库管理系统的各种功能，包括数据存储、查询处理、事务管理、并发控制、日志记录、缓存管理等。

一条SQL语句执行流程

连接层
 （1）提供连接协议：TCP/IP 、SOCKET
 （2）提供验证：用户、密码，IP，SOCKET
 （3）提供专用连接线程：接收用户SQL，返回结果
 通过以下语句可以查看到连接线程基本情况
 mysql> show processlist;
 
SQL层
  （1）接收上层传送的SQL语句
  （2）语法验证模块：验证语句语法,是否满足SQL_MODE
  （3）语义检查：判断SQL语句的类型
   DDL ：数据定义语言
   DCL ：数据控制语言
   DML ：数据操作语言
   DQL： 数据查询语言
   ...
  （4）权限检查：用户对库表有没有权限
  （5）解析器：对语句执行前,进行预处理，生成解析树(执行计划),说白了就是生成多种执行方案.
  （6）优化器：根据解析器得出的多种执行计划，进行判断，选择最优的执行计划
     代价模型：资源（CPU IO MEM）的耗损评估性能好坏
  （7）执行器：根据最优执行计划，执行SQL语句，产生执行结果
 执行结果：在磁盘的xxxx位置上
  （8）提供查询缓存（默认是没开启的），会使用redis tair替代查询缓存功能
  （9）提供日志记录（日志管理章节）：binlog，默认是没开启的。

存储引擎层（类似于Linux中的文件系统）
	负责根据SQL层执行的结果，从磁盘上拿数据。
 	将16进制的磁盘数据，交由SQL结构化化成表，
 	连接层的专用线程返回给用户。

一条 SQL 语句在 MySQL 中的执行流程通常包括以下步骤：

1. **客户端发送 SQL 查询**：
   客户端通过网络连接发送 SQL 查询到 MySQL 服务器。

2. **连接建立**：
   MySQL 服务器接收到客户端发送的 SQL 查询，并建立与客户端的连接。

3. **解析器解析 SQL 查询**：
   MySQL 服务器中的解析器解析客户端发送的 SQL 查询，分析语法和语义，并将其转换为内部的执行计划。

4. **优化器优化执行计划**：
   优化器对解析后的 SQL 查询进行优化，选择最佳的执行计划以提高执行效率。

5. **存储引擎执行查询**：
   MySQL 服务器根据优化后的执行计划，调用相应的存储引擎执行查询操作。

6. **锁管理器处理并发访问**：
   如果查询涉及到数据的读写操作，锁管理器负责处理并发访问，确保事务的隔离性和一致性。

7. **数据读取或修改**：
   存储引擎根据执行计划从磁盘或缓存中读取数据，或者进行数据的修改操作。

8. **日志管理器记录事务日志**：
   如果查询涉及到事务的修改操作，日志管理器负责记录事务日志，以实现事务的持久性和恢复能力。

9. **返回结果给客户端**：
   存储引擎将查询结果返回给 MySQL 服务器，MySQL 服务器再将结果返回给客户端。

10. **连接关闭**：
    客户端完成对查询结果的处理后，关闭与 MySQL 服务器的连接。

这是一条 SQL 查询在 MySQL 中的基本执行流程。在执行过程中，MySQL 会根据查询的具体情况进行优化和调整，以提高执行效率和性能。