MySQL的体系架构

2024-03-10 23:00:05 分类：后端 热度：157 评论： 0

MySQL的体系架构


前言

在学习一种事务之前，我们需要先了解事物的基本组成结构，清楚了事物的基本组成结构之后，我们才能更深入的了解相关操作，那么今天我将为大家介绍mysql的体系架构。


MySQL数据库的服务端主要分为Server层和存储引擎层，接下来我将以这两层为着重点为大家介绍MySQL的体系架构。

MySQL的Server层

MySQL的Server层照顾要有七个组件：

  1. MySQL 向外提供的交互接口（Connectors）
  2. 连接池组件（Connection Pool）
  3. 管理服务组件和工具组件（Management Service & Utilities）
  4. SQL 接口组件（SQL Interface）
  5. 查询分析器组件（Parser）
  6. 优化器组件（Optimizer）
  7. 查询缓存组件（Query Caches & Buffers）

1）MySQL向外提供的交互接口（Connectors）
Connectors 组件是 MySQL 向外提供的交互组件，如Java，.***，PHP等语言可以通过该组件来操作 MySQL 语句，实现与 MySQL 的交互。建立连接之后，可以通过show processlist 语句来查看已经建立的连接。

如果客户端一段时间内没有活跃行为，那么连接器在默认的8个小时后会主动断开连接。加果在连接被断开之后，客户端再次发送请求的话，就会收到一个错误提醒：Lost connection to MySQL server during query。

客户端连接到MySQL数据库上时，根据连接时间的长短可以分为：短连接和长连接。短连接比较简单，指每次查询之后会断开，再次查询需要重新建立连接，因此使用短连接的成本较高；长连接指长时间连接到MySOL数据库上并执行数据库操作，因此长连接会导致出现内存溢出的问题从而使MySQL异常重启。

在使用长连接时，可以使用客户端函数mysql_reset_connection()来重新初始化连接资源。这个过程不需要重连和重新做权限验证，但是会将连接恢复到刚刚创建完时的状态。

2）连接池组件（Connection Pool）

负责监听客户端向MySQL服务器端的各种请求，接收请求、转发请求到目标模块。每个成功连接MySQL服务器端的客户请求都会被创建或分配一个线程，该线程负责客户端与MySQL服务器端的通信，接收客户端发送的命令，传递服务器端的结果信息等。

3）管理服务组件和工具组件（Management Service &Utilities）

提供对MySOL的集成管理，如备份（Backup)、恢复（Recovery）、安全管理（Security）等。

4）SQL接口组件（SQL Interface）

接收用户SQL命令，如DML、DDL和存储过程等，并将最终结果返回给用户。

5）查询分析器组件（Parser）

系统在执行输入语句之前，必须分析出语句想要干什么。例如:首先通过select关键字得知这是一条查询命令，还包括分析要查询的是哪张表以及查询条件是什么。同时，分析器必须分析输入语句的语法正确性。如果SQL中存在语法的错误，则查询分析器组件将返回提示信息“You have an error in your SQL syntax”。

6）优化器组件（Optimizer）

优化器是MySQL用来对输人语句在执行之前所做的最后一步优化。优化内容包括：是否选择索引、选择哪个索引、多表查询的联合顺序等。每一种执行方法的逻辑结果是一样的，但是执行的效率会有不同，而优化器的作用就是决定选择使用哪一种方案。

7）查询缓存组件（Query Caches & Buffers）
这个查询缓存是比较容易理解的。在每一次查询时，MySQL 都先去看看是否命中缓存，命中则直接返回，提高了系统的响应速度。但是这个功能有一个相当大的弊病，那就是一旦这个表中数据发生更改，那么这张表对应的所有缓存都会失效。

对于更新压力大的数据库来说，查询缓存的命中率会非常低。除非业务系统就只有一张静态表，很长时间才会更新一次。比如，一个系统配置表，那这张表上的查询才适合使用查询缓存。所以在生产系统中，建议关闭该功能。

在MySQL8.0版本之前，可以通过将参数“query_cachetype”设置成OFF，来关闭查询缓存的功能。但是在MySQL8.0版本之后，直接删掉了这部分的功能。

show variables like '% query_cache% ';

MySQL的存储引擎

MySQL 存储引擎层负责数据的存储和提取，其架构模式是插件式的，支持InnoDB、MyISAM、Memory、Archive、NDB Cluster等多个存储引擎。最常用的是InnoDB，我将为大家详细介绍InnoDb、MyISAM 和 Mymery 存储引擎。

我们可以使用 show create table 表名; 来查看创建表时使用的存储引擎。

 create table test (id int);
 show create table test;

1）InnoDB 存储引擎

InnoDB是MySQL的默认存储引擎，它支持ACID（原子性、一致性、隔离性和持久性）事务，并提供了行级锁定、外键约束和崩溃恢复等功能。它适用于大多数应用场景，特别是需要事务支持和高并发读写操作的应用。

它具有以下特性：

  1. 事务支持：InnoDB引擎支持事务的ACID属性，确保了数据的原子性、一致性、隔离性和持久性。这意味着可以使用BEGIN、***MIT和ROLLBACK语句来管理事务，保证数据的完整性和一致性。
  2. 行级锁定：InnoDB使用行级锁来处理并发访问和修改数据，而不是表级锁。这意味着多个事务可以同时访问同一表的不同行，提高了并发性能和并发控制。
  3. 外键约束：InnoDB支持外键约束，可以在数据库层面实现数据的一致性和完整性。它提供了CASCADE、RESTRICT和SET NULL等选项来处理外键关系。
  4. 崩溃恢复：InnoDB具有崩溃恢复的能力，即使在系统崩溃或电源故障的情况下，也可以保证数据的完整性。它通过事务日志（redo log）来恢复未完成的事务和恢复已提交的事务。
  5. 自动增长列：InnoDB支持自动增长列，可以为表中的某一列指定自动递增的整数值，简化了数据插入操作。
  6. 回滚段：InnoDB通过回滚段（Rollback Segment）来存储未提交事务的数据，以便在需要时进行回滚操作。
  7. 可以在线热备份：InnoDB引擎支持在线热备份，可以在不停止MySQL服务器的情况下备份数据库。
  8. 支持MV***（多版本并发控制）：InnoDB使用多版本并发控制来处理并发事务，在读操作的同时允许写操作，并通过行版本来实现数据的隔离性和一致性。
  9. 高性能：InnoDB引擎通过使用缓冲池（Buffer Pool）来缓存热门数据和索引，提高读取数据的性能。

2）MyISAM 存储引擎

MyISAM是MySQL的另一个常见的存储引擎，它不支持事务和行级锁定，但具有良好的性能。MyISAM适用于主要是读取操作的应用，如数据仓库、归档和非事务性的应用。

它具有以下特性：

  1. 快速读取速度：MyISAM存储引擎在读取数据时非常高效，对于主要是读取操作的应用性能表现较好。这是因为MyISAM表以表级锁定的方式处理并发，读操作可以并发执行，不会有行级锁定带来的争用。
  2. 支持全文索引：MyISAM存储引擎对全文索引提供了良好的支持，可以通过创建全文索引提供高效的文本搜索能力。
  3. 节省磁盘空间：相较于InnoDB存储引擎，MyISAM通常在磁盘占用方面更加节省空间，这是因为它不支持事务、行级锁定和崩溃恢复等功能，减少了存储额外的元数据和日志。
  4. 表级锁定：MyISAM存储引擎使用表级锁定，这意味着一个写操作锁定整个表，因此在写操作频繁的情况下可能会导致并发性能下降。
  5. 不支持事务和外键：MyISAM存储引擎不支持事务操作，也不支持外键约束。这意味着在使用MyISAM时，你无法使用BEGIN、***MIT和ROLLBACK等事务操作，也无法定义外键约束来维护数据的完整性。
  6. 不支持崩溃恢复：MyISAM存储引擎没有崩溃恢复的能力，这意味着如果MySQL服务器在写操作过程中崩溃，可能会导致数据的不一致。
  7. 自动维护索引统计信息：MyISAM存储引擎会自动维护表的索引统计信息，这些统计信息用于优化查询执行计划。
  8. 多用途：MyISAM存储引擎适用于主要是读取操作的应用场景，如报表、日志分析和静态网站等。

我们可以在创建表的时候指定存储引擎。

create table 表名 (     ) engine = 存储引擎名

 create table test1 (id int) engine = myisam;
 show create table test1;


正是因为 MyISAM 存储引擎的这些特性，它适合于以下场景：

  1. 不需要事务支持的场景
  2. 读多或者写多的单一业务场景，读写频繁的则不合适
  3. 读写并发访问较低的业务
  4. 数据修改相对较少的业务
  5. 以读为主的业务
  6. 对数据的一致性要求不是很高的业务
  7. 服务器硬件资源相对比较差的环境

3）Memory 存储引擎

Memeory 存储引擎将表中的数据存储在内存中，而不是磁盘上，也就是说如果重启MySQL 或者关闭，此时的数据将会丢失。

create table test2 (id int,name varchar(20)) engine = memory;
show create table test2;
insert into test2 values (1,'zhangsan');
select * from test2;

# 重启MySQL
systemctl restart mysqld

select * from test2;

输出信息

Empty set (0.00 sec)

Memory 存储引擎具有以下特点：

  1. 高速读写：由于数据存储在内存中，Memory 存储引擎提供非常快速的读取和写入性能。相比于其他存储引擎，它可以更快地执行查询和写入操作。
  2. 临时数据和缓存表：由于数据存储在内存中，Memory 存储引擎对于处理临时数据和缓存表非常有效。如果你需要在查询过程中创建一些临时数据，并且它们在查询结束后不再需要，那么 Memory 引擎是一个不错的选择。
  3. 高速缓存索引：Memory 存储引擎对索引查询非常快速，因为索引数据完全存储在内存中，减少了磁盘I/O的开销。
  4. 不持久化：Memory 引擎的数据不会持久化到磁盘上，一旦 MySQL 服务器重启或关闭，存储在 Memory 引擎中的数据就会丢失。因此，Memory 存储引擎适合于处理非持久化的数据，并且可以在服务器重新启动后重新加载数据。
  5. 适用于小规模数据：由于数据存储在内存中，Memory 存储引擎的容量受限于可用的内存大小。它不适合用于处理大规模数据集，因为内存可能会成为限制因素。
  6. 不支持事务和崩溃恢复：Memory 存储引擎不支持事务，也不支持崩溃恢复。因此，在使用 Memory 存储引擎时需要注意数据的一致性和持久性。
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