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  • 《高性能MySQL》学习笔记

    高性能MySQL学习笔记(1) —— MySQL架构

    原创 2016年09月02日 11:20:02

    MySQL架构

    1.MySQL逻辑架构:

    这里写图片描述
    这里分为三层: 
    1.连接层:连接与线程处理,这一层并不是MySQL独有,一般的基于C/S架构的都有类似组件,比如连接处理、授权认证、安全等。 
    2.SQL处理层:也叫MySQL服务器层,包括缓存查询、解析器、优化器,这一部分是MySQL核心功能,包括解析、优化SQL语句,查询缓存目录,内置函数(日期、时间、加密等函数)的实现 
    3.数据存储层:也叫存储引擎层,负责数据存储,存储引擎的不同,存储方式、数据格式、提取方式等都不相同,这一部分也是很大影响数据存储与提取的性能的。但是,与分层的思想一致,SQL处理层是通过API与存储引擎通信的,API屏蔽了下层的差异,下层提供对外接口,上层负责调用即可,不必清楚下层是怎么实现的。

    客户端说明:MySQL是基于C/S架构的,这里的客户端自然是专门的,能访问到MySQL服务器的,主要有这么几类,操作客户端:单纯的操作MySQL服务器中的数据(这里数据包括库、表、索引、表中数据等),比如常用的native、phpMyAdmin、Sequal Pro等;应用客户端:应用程序通过程序访问数据库,比如JDBC、ODBC、PHP程序、python程序等。不管是哪种,其实最后都转换为SQL语句访问MySQL。

    1.连接层

      当MySQL启动(MySQL服务器就是一个进程),等待客户端连接,每一个客户端连接请求,服务器都会新建一个线程处理(如果是线程池的话,则是分配一个空的线程),每个线程独立,拥有各自的内存处理空间,但是,如果这个请求只是查询,没关系,但是若是修改数据,很显然,当两个线程修改同一块内存是会引发数据同步问题的。 
    >连接处理流程

    这里写图片描述

      连接到服务器,服务器需要对其进行验证,也就是用户名、IP、密码验证,一旦连接成功,还要验证是否具有执行某个特定查询的权限(例如,是否允许客户端对某个数据库某个表的某个操作)。 
    >认证流程

    这里写图片描述

    2.SQL处理层

      这一层主要功能有:SQL语句的解析、优化,缓存的查询,MySQL内置函数的实现,跨存储引擎功能(所谓跨存储引擎就是说每个引擎都需提供的功能(引擎需对外提供接口)),例如:存储过程、触发器、视图等。

    >执行过程:

    这里写图片描述 
    (图中的查询并不是一定是select语句,在MySQL中,一般习惯把每一条SQL命令称为query(查询))

    1.如果是查询语句(select语句),首先会查询缓存是否已有相应结果,有则返回结果,无则进行下一步(如果不是查询语句,同样调到下一步); 
    2.解析查询,创建一个内部数据结构(解析树),这个解析树主要用来SQL语句的语义与语法解析;详情可查看:MySQL解析器。 
    3.优化:优化SQL语句,例如重写查询,决定表的读取顺序,以及选择需要的索引等。这一阶段用户是可以查询的,查询服务器优化器是如何进行优化的,便于用户重构查询和修改相关配置,达到最优化。这一阶段还涉及到存储引擎,优化器会询问存储引擎,比如某个操作的开销信息、是否对特定索引有查询优化等。详情可查看:MySQL优化器。

    3.存储引擎

      存储引擎,也称为表类型,主要用来存储数据的,不同的存储引擎采用不同的技术(存储机制、索引机制、锁定机制)存储数据,这主要是为了满足数据存储要求,比如有的数据不需要大量的改动,只用来查询,而有的数据则需要常常修改(数据插入、删除、更新),针对各种业务情况,为了更好的数据处理效率采用不同的数据存储技术(即不同存储引擎)。 
      MySQL的存储引擎是插件式的,也就是说,用户可以随时切换MySQL的存储引擎:针对表或针对库都可(通过SQL语句命令)。这种灵活性也是为什么MySQL受到欢迎的一个重要原因。MySQL集合了多种引擎:MyISAM、InnoDB、BDB、Merge、Memory等,默认的是InnoDB(MySQL5.5开始,以前是MyISAM)。

    2.MySQL物理组件

    这里写图片描述

    以下主要参考文章:MySQL架构(guisu)。 
    以上组件是对逻辑架构的实现: 
    1.Management Services & Utilities 
      服务管理和控制组件,主要用来回滚操作、恢复数据、数据的复制、迁移、元数据的管理等。 
    2.Connection Pool:连接池 
      连接池,对应逻辑架构的连接层,主要用来管理用户连接,包括监听、接收客户端请求,转发请求到相应的线程管理模块(该模块负责维护这些线程,包括创建、线程cache,可有线程池实现),还有连接的权限认证工作。 
    3.SQL Interface:SQL接口 
      各种SQL接口,用来接收管理SQL命令,比如DML、DDL操作,存储过程,视图,触发器等。 
    4.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。解析器是由Lex和YACC实现的,是一个很长的脚本。 
    主要功能: 
      a . 将SQL语句进行语义和语法的分析,分解成数据结构,然后按照不同的操作类型进行分类,然后做出针对性的转发到后续步骤,以后SQL语句的传递和处理就是基于这个结构的。 
      b. 如果在分解构成中遇到错误,那么就说明这个sql语句是不合理的。 
    5.Optimizer: 查询优化器 
      优化SQL语句,比如常量转换与计算、无效代码排除、AND/OR等等优化。查询优化器必要的时候还会询问存储引擎,计算语句执行消耗,从而得出最优策略去执行该SQL命令。 
    6.Cache & Buffer: 查询缓存 
      他的主要功能是将客户端提交 给MySQL 的 Select 类 query 请求的返回结果集 cache 到内存中,与该 query 的一个 hash 值 做一个对应。该 Query 所取数据的基表发生任何数据的变化之后, MySQL 会自动使该 query 的Cache 失效。在读写比例非常高的应用系统中, Query Cache 对性能的提高是非常显著的。当然它对内存的消耗也是非常大的。 
      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。这个缓存机制是由一系列小缓存组成的。比如表缓存,记录缓存,key缓存,权限缓存等 
    7.存储引擎 
      目前只有MySQL实现了插件式多存储引擎(加了一层抽象层对接下面的存储数据层),其他数据库基本上使用单一的存储引擎。MySQL的存储引擎是基于表的,每个表可选择自己需要的存储引擎。

    版权声明:本文为博主原创文章,未经博主允许不得转载。
     

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