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  • MySQL深度剖析系列

    一. 整体介绍

    1. 背景和工具介绍

    (1). MySQL的地位

     MySQL 在整个数据库图谱中占有非常重要的地位。据全球著名分析公司 Gartner 提供的数据,已有超过 63% 的用户已经部署或者将要部署 MySQL。

     目前国内大部分互联网公司都选择 MySQL 数据库来支撑自己的业务,例如,你所熟知的腾讯、阿里、百度、头条、美团、滴滴、快手、携程、去哪儿网等等公司都有大规模的 MySQL 集群。

    (2). MySQL常用客户端工具

     Window : MySQL WorkBench, Navicat, SQLyog,HeidiSQL,MySQL Front

     Linux:MySQL WorkBeanch, Navicat

     MacOS:Navicat、Sequel Pro

    2.  环境准备

     (1). MySQL的Windows版exe下载地址:https://dev.mysql.com/downloads/windows/installer/8.0.html

     (2). MySQL的Windows版zip下载地址:https://dev.mysql.com/downloads/mysql/

     (3). MySQL的Linux标准版下载地址:https://dev.mysql.com/downloads/mysql/

     

    3. MySQL的起源和分支

    (1). 发展历史

    (2). 分支结构 

      如下图,来看一下 MySQL 的主流分支。MySQL 从最初的 1.0、3.1 到后来的 5.0,发生了各种各样的变化。被 Oracle 收购后,MySQL 的版本其实主要有几个分支,除了需要付费的 MySQL 企业版本,还有很多 MySQL 社区版本。

     当然,第一条分支肯定是已经更新到 8.0 的 MySQL 官方版本。还有一条分支非常流行的开源分支版本叫 Percona Server,它是 MySQL 的技术支持公司 Percona 推出的,也是在实际工作中经常碰到的。Percona Server 在 MySQL 官方版本的基础上做了一些补丁和优化,同时推出了一些工具。另外一个非常不错的版本叫 MariaDB,它是 MySQL 的公司被 Oracle 收购后,MySQL 的创始人 Monty 先生,按原来的思路重新写的一套新数据库,同时也把 InnoDB 引擎作为主要存储引擎,也算 MySQL 的分支。

     

    4. MySQL的体系架构

     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。

    (1). 网络连接层

     客户端连接器(Client Connectors):提供与MySQL服务器建立的支持。目前几乎支持所有主流的服务端编程技术,例如常见的 Java、C、Python、.NET等,它们通过各自API技术与MySQL建立连接。

    (2). 服务层

     服务层是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。

     A. 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。

     B. 系统管理和控制工具(Management Services & Utilities):例如备份恢复、安全管理、集群管理等

     C. SQL接口(SQL Interface):用于接受客户端发送的各种SQL命令,并且返回用户需要查询的结果。比如DML、DDL、存储过程、视图、触发器等。

     D. 解析器(Parser):负责将请求的SQL解析生成一个"解析树"。然后根据一些MySQL规则进一步检查解析树是否合法。

     E. 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,然后与存储引擎交互。

     F. 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). 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 。现在有很多种存储引擎,各有各的特点,最常见的是MyISAM和InnoDB。

    (4). 系统文件层

     该层负责将数据库的数据和日志存储在文件系统之上,并完成与存储引擎的交互,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。

    A. 日志文件

     错误日志(Error log)默认开启,show variables like '%log_error%'

     通用查询日志(General query log),记录一般查询语句,show variables like '%general%';

     二进制日志(binary log),记录了对MySQL数据库执行的更改操作,并且记录了语句的发生时间、执行时长;但是它不记录select、show等不修改数据库的SQL。主要用于数据库恢复和主从复制。

    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

     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%'; //时长

    B. 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。

    C. 数据文件

      db.opt 文件:记录这个库的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,且每一张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。

     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,它存放着自己的进程 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。

     

    二. 系列章节

    目录1:基础篇

              第一节:MySQL5.7的安装(win、linux、docker) 

              第二节:MySQL修改、重置密码(win、linux) 和 Navicat Premium 15的破解

              第三节:MySQL的授权和认证详解(指令+客户端)

              第四节:MySQL的备份和恢复详解-待补充

              第五节:MySQL的数据类型和存储引擎介绍

              第六节:MySQL字符集和排序规则详解

              第七节:MySQL之Create、Update、Insert、Delete等指令详解(DB、表、视图)-待补充

              第八节:MySQL之Select指令详解和相关练习

              第九节:MySQL之存储过程、触发器、游标详解-未完

              第十节:MySQL事务与锁机制详解-未完

              第十一节:EFCore连接MySQL各种场景深度剖析测试

              第x节:xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

              第x节:xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

     

    目录2:性能优化篇

              第一节:MySQL索引简介和执行计划剖析

              第二节:MySQL索引的底层数据结构原理剖析(二叉树、 红黑树、Hash、B-Tree、B+Tree)

              第三节:MySQL索引优化规则套路实战1(索引分析、索引失效、查询优化)

              第四节:MySQL索引优化规则套路实战2(索引规则、索引选择性、前缀索引)

              第四节:xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

              第五节:xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

              第x节:xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

    目录3:高并发高可用篇(放到二期更新)

              第一节:表分区

              第二节:分库分表

              第三节:主从复制

              第四节:高可用架构MyCat

              第五节:高可用架构 Atlas、MHA、MMM等

              第六节:xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

              第x节:xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

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