高性能MySQL學習筆記(1) —— MySQL架構

MySQL架構

1.MySQL邏輯架構:

這裏寫圖片描述
這裏分爲三層:
1.連接層:連接與線程處理,這一層並不是MySQL獨有,一般的基於C/S架構的都有類似組件,比如連接處理、授權認證、安全等。
2.SQL處理層:也叫MySQL服務器層,包括緩存查詢、解析器、優化器,這一部分是MySQL核心功能,包括解析、優化SQL語句,查詢緩存目錄,內置函數(日期、時間、加密等函數)的實現
3.數據存儲層:也叫存儲引擎層,負責數據存儲,存儲引擎的不同,存儲方式、數據格式、提取方式等都不相同,這一部分也是很大影響數據存儲與提取的性能的。但是,與分層的思想一致,SQL處理層是通過API與存儲引擎通信的,API屏蔽了下層的差異,下層提供對外接口,上層負責調用即可,不必清楚下層是怎麼實現的。

客戶端說明:MySQL是基於C/S架構的,這裏的客戶端自然是專門的,能訪問到MySQL服務器的,主要有這麼幾類,操作客戶端:單純的操作MySQL服務器中的數據(這裏數據包括庫、表、索引、表中數據等),比如常用的native、phpMyAdmin、Sequal Pro等;應用客戶端:應用程序通過程序訪問數據庫,比如JDBC、ODBC、PHP程序、python程序等。不管是哪種,其實最後都轉換爲SQL語句訪問MySQL。

1.連接層

  當MySQL啓動(MySQL服務器就是一個進程),等待客戶端連接,每一個客戶端連接請求,服務器都會新建一個線程處理(如果是線程池的話,則是分配一個空的線程),每個線程獨立,擁有各自的內存處理空間,但是,如果這個請求只是查詢,沒關係,但是若是修改數據,很顯然,當兩個線程修改同一塊內存是會引發數據同步問題的。
>連接處理流程

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  連接到服務器,服務器需要對其進行驗證,也就是用戶名、IP、密碼驗證,一旦連接成功,還要驗證是否具有執行某個特定查詢的權限(例如,是否允許客戶端對某個數據庫某個表的某個操作)。
>認證流程

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2.SQL處理層

  這一層主要功能有:SQL語句的解析、優化,緩存的查詢,MySQL內置函數的實現,跨存儲引擎功能(所謂跨存儲引擎就是說每個引擎都需提供的功能(引擎需對外提供接口)),例如:存儲過程、觸發器、視圖等。

>執行過程:

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(圖中的查詢並不是一定是select語句,在MySQL中,一般習慣把每一條SQL命令稱爲query(查詢))

1.如果是查詢語句(select語句),首先會查詢緩存是否已有相應結果,有則返回結果,無則進行下一步(如果不是查詢語句,同樣調到下一步);
2.解析查詢,創建一個內部數據結構(解析樹),這個解析樹主要用來SQL語句的語義與語法解析;詳情可查看:MySQL解析器。
3.優化:優化SQL語句,例如重寫查詢,決定表的讀取順序,以及選擇需要的索引等。這一階段用戶是可以查詢的,查詢服務器優化器是如何進行優化的,便於用戶重構查詢和修改相關配置,達到最優化。這一階段還涉及到存儲引擎,優化器會詢問存儲引擎,比如某個操作的開銷信息、是否對特定索引有查詢優化等。詳情可查看:MySQL優化器。

3.存儲引擎

  存儲引擎,也稱爲表類型,主要用來存儲數據的,不同的存儲引擎採用不同的技術(存儲機制、索引機制、鎖定機制)存儲數據,這主要是爲了滿足數據存儲要求,比如有的數據不需要大量的改動,只用來查詢,而有的數據則需要常常修改(數據插入、刪除、更新),針對各種業務情況,爲了更好的數據處理效率採用不同的數據存儲技術(即不同存儲引擎)。
  MySQL的存儲引擎是插件式的,也就是說,用戶可以隨時切換MySQL的存儲引擎:針對表或針對庫都可(通過SQL語句命令)。這種靈活性也是爲什麼MySQL受到歡迎的一個重要原因。MySQL集合了多種引擎:MyISAM、InnoDB、BDB、Merge、Memory等,默認的是InnoDB(MySQL5.5開始,以前是MyISAM)。

2.MySQL物理組件

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以下主要參考文章:MySQL架構(guisu)
以上組件是對邏輯架構的實現:
1.Management Services & Utilities
  服務管理和控制組件,主要用來回滾操作、恢復數據、數據的複製、遷移、元數據的管理等。
2.Connection Pool:連接池
  連接池,對應邏輯架構的連接層,主要用來管理用戶連接,包括監聽、接收客戶端請求,轉發請求到相應的線程管理模塊(該模塊負責維護這些線程,包括創建、線程cache,可有線程池實現),還有連接的權限認證工作。
3.SQL Interface:SQL接口
  各種SQL接口,用來接收管理SQL命令,比如DML、DDL操作,存儲過程,視圖,觸發器等。
4.Parser:解析器
  SQL命令傳遞到解析器的時候會被解析器驗證和解析。解析器是由Lex和YACC實現的,是一個很長的腳本。
主要功能:
  a . 將SQL語句進行語義和語法的分析,分解成數據結構,然後按照不同的操作類型進行分類,然後做出針對性的轉發到後續步驟,以後SQL語句的傳遞和處理就是基於這個結構的。
  b. 如果在分解構成中遇到錯誤,那麼就說明這個sql語句是不合理的。
5.Optimizer: 查詢優化器
  優化SQL語句,比如常量轉換與計算、無效代碼排除、AND/OR等等優化。查詢優化器必要的時候還會詢問存儲引擎,計算語句執行消耗,從而得出最優策略去執行該SQL命令。
6.Cache & Buffer: 查詢緩存
  他的主要功能是將客戶端提交 給MySQL 的 Select 類 query 請求的返回結果集 cache 到內存中,與該 query 的一個 hash 值 做一個對應。該 Query 所取數據的基表發生任何數據的變化之後, MySQL 會自動使該 query 的Cache 失效。在讀寫比例非常高的應用系統中, Query Cache 對性能的提高是非常顯著的。當然它對內存的消耗也是非常大的。
  如果查詢緩存有命中的查詢結果,查詢語句就可以直接去查詢緩存中取數據。這個緩存機制是由一系列小緩存組成的。比如表緩存,記錄緩存,key緩存,權限緩存等
7.存儲引擎
  目前只有MySQL實現了插件式多存儲引擎(加了一層抽象層對接下面的存儲數據層),其他數據庫基本上使用單一的存儲引擎。MySQL的存儲引擎是基於表的,每個表可選擇自己需要的存儲引擎。

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