一、逻辑架构与存储引擎

逻辑架构与存储引擎

Mysql逻辑架构介绍

mysql 数据库的逻辑架构如下图

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mysql 的逻辑的逻辑架构大体分为四层:连接层、服务层、引擎层、存储层。下面我们就来一一介绍这四层。

连接层

最上层是一些客户端和连接服务,包含本地socket通信和大多数基于客户端/服务端工具实现的类似于tcp/ip的通信。

主要完成一些类似于连接处理、授权认证、及相关的安全方案。在该层上引入了线程池的概念,为通过认证安全接入的客户端提供线程。同样在该层上可以实现基于SSL的安全链接。服务器也会为安全接入的每个客户端验证它所具有的操作权限。

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。

服务层

服务层负责解析查询(编译SQL),并对其进行优化(如调整表的读取顺序,选择合适的索引等)。对于SELECT语句,在解析查询前,服务器会先检查查询缓存,如果能在其中找到对应的查询结果,则无需再进行查询解析、优化等过程,直接返回查询结果。存储过程、触发器、视图等都在这一层实现。

引擎层

存储引擎层,存储引擎真正的负责了MySQL中数据的存储和提取,服务器通过API与存储引擎进行通信。不同的存储引擎具有的功能不同,这样我们可以根据自己的实际需要进行选取。后面介绍MyISAM和InnoDB

存储层

数据存储层,主要是将数据存储在运行于裸设备的文件系统之上,并完成与存储引擎的交互。

Mysql逻辑模块组成

虽然从上图看起来 MySQL 架构非常的简单,就是简单的几部分而已,但实际上每一层中都含有各自的很多小模块,尤其是第二层服务层,结构相当复杂的。下面我们就分别针对服务层和引擎层做一个简单的分析。我们看下图体系结构:

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1.Connectors

指的是不同语言中与SQL的交互。

2.Management Serveices & Utilities:

系统管理和控制工具

3.Connection Pool

管理缓冲用户连接,线程处理等需要缓存的需求。

4.SQL Interface

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。

5 Parser

SQL命令传递到解析器的时候会被解析器验证和解析。

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

6 Optimizer

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。

7 Cache、Buffer

它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。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。

**8 、Pluggable Storage Engines **

存储引擎是数据库管理系统用来从数据库创建、读取和更新数据的软件模块。

注意:存储引擎是基于表的,而不是数据库。

Mysql的查询流程

mysql的查询流程大致是:

1)mysql客户端通过协议与mysql服务器建连接,发送查询语句,先检查查询缓存,如果命中,直接返回结果,否则进行语句解析,也就是说,在解析查询之前,服务器会先访问查询缓存(query cache)——它存储SELECT语句以及相应的查询结果集。

  • 如果某个查询结果已经位于缓存中,服务器就不会再对查询进行解析、优化、以及执行。它仅仅将缓存中的结果返回给用户即可,这将大大提高系统的性能。

2)语法解析器和预处理:首先mysql通过关键字将SQL语句进行解析,并生成一颗对应的“解析树”。

  • 解析器将使用mysql语法规则验证和解析查询;
  • 预处理器则根据一些mysql规则进一步检查解析树是否合法。

3)查询优化器当解析树被认为是合法的了,并且由优化器将其转化成执行计划。一条查询可以有很多种执行方式,最后都返回相同的结果。优化器的作用就是找到这其中最好的执行计划。

4)然后,mysql默认使用的BTREE索引,并且一个大致方向是:无论怎么折腾sql,至少在目前来说,mysql最多只用到表中的一个索引。

存储引擎介绍

如上图所示,mysql 中包含了许多不同的存储引擎。在这里我们主要介绍两个比较常用的存储引擎:MyISAM和InnoDB。

MylSAM

在5.5版本之前,MyISAM是MySQL的默认存储引擎,该存储引擎并发性差,不支持事务,所以使用场景比较少,主要特点为:

(1)不支持事务;
(2)不支持外键,如果强行增加外键,不会提示错误,只是外键不其作用;
(3)对数据的查询缓存只会缓存索引,不会像InnoDB一样缓存数据,而且是利用操作系统本身的缓存;
(4)默认的锁粒度为表级锁,所以并发度很差,加锁快,锁冲突较少,所以不太容易发生死锁;
(5)支持全文索引(MySQL5.6之后,InnoDB存储引擎也对全文索引做了支持),但是MySQL的全文索引基本不会使用,对于全文索引,现在有其他成熟的解决方案,比如:ElasticSearch,Solr,Sphinx等。
(6)数据库所在主机如果宕机,MyISAM的数据文件容易损坏,而且难恢复;

InnoDB

从MySQL5.5版本之后,MySQL的默认内置存储引擎已经是InnoDB了,他的主要特点有:

(1)灾难恢复性比较好;
(2)支持事务。默认的事务隔离级别为可重复读,通过MVCC(并发版本控制)来实现的。
(3)使用的锁粒度为行级锁,可以支持更高的并发;
(4)支持外键;
(5)配合一些热备工具可以支持在线热备份;
(6)在InnoDB中存在着缓冲管理,通过缓冲池,将索引和数据全部缓存起来,加快查询的速度;
(7)对于InnoDB类型的表,其数据的物理组织形式是聚簇表。所有的数据按照主键来组织。数据和索引放在一块,都位于B+数的叶子节点上;

(8)InnoDB表的文件存储分为独立表空间和系统表空间,默认使用的是系统表空间

InnoDB和MyISAM的对比

对比项 MyISAM InnoDB
外键 不支持 支持
事务 不支持 支持
锁的粒度 表锁 行锁
缓存 只缓存索引,不缓存真实数据 不仅缓存索引还要缓存真实数据,对内存要求较高。
关注点 节省资源、消耗少、简单业务 并发写、事务、更大资源
查询性能 低,因为需要维护数据册缓存
posted @ 2019-11-23 17:35  ねぇ  阅读(458)  评论(0编辑  收藏  举报