Mysql是主流的開源關聯式資料庫,提供高效能的資料儲存服務。在做後端開發時,
有時會遇到效能瓶頸,這些瓶頸有時不是來自應用程式本身,而是來自資料庫層面。
所以所以掌握Mysql的一些底層原理有助於我們更能理解Mysql,對Mysql進行效能調優,
從而開發高效能的後端服務。
1、mysql的邏輯框架
mysql邏輯框架圖如下:
#最上層是處理客戶端過來的連接的。
主要做連線處理、授權認證、安全性等。 Mysql在這一層維護了一個執行緒池,用於處理來自客戶端的連線。 Mysql可以使用使用者名稱密碼認證,
也可以使用SSL基於X.509憑證認證。
第二層由三個部分組成:查詢快取、解析器、最佳化器。解析器用來解析SQL語句,最佳化器會對解析之後的語句進行最佳化。
在解析查詢前,伺服器會先檢查查詢緩存,如果能在其中找到對應的查詢結果,則無需再進行查詢解析、最佳化等過程,直接傳回查詢結果。預存程序、觸發器、視圖等都在這一層實現。
第三層是儲存引擎,儲存引擎負責在MySQL中儲存資料、擷取資料、開啟一個交易等等。儲存引擎透過API與上層進行通信,這些API屏蔽了不同儲存引擎之間的差異,使得這些差異對上層查詢流程透明化。儲存引擎不會去解析SQL。 mysql最常用的儲存引擎是InnoDB。
2、mysql的並發控制
如果多個執行緒同時操作數據,就有可能引發並發控制的問題。
2-1、讀寫鎖定
如果多個線程都只是讀數據,其實可以一起讀,不會互相影響,這個時候應該使用「讀鎖”,也稱為共享鎖。
取得讀鎖的執行緒之間互相不會阻塞,可以同時讀取一個資源。
如果有一個執行緒需要寫數據,則應該使用“寫鎖”,也成為排它鎖。
寫入鎖定會阻塞其它的寫鎖和讀鎖,直到寫入作業完成。
2-2、鎖定粒度
首先明確一個概念:在給定的資源上,需要加鎖的資料越少,系統能夠承載的同時數量就越高。
但加鎖也是需要消耗資源的,如果系統花費大量的時間來管理鎖,而不是存取數據,
那麼系統的效能可能會因此受影響。
所以一個好的「鎖定策略」就是要在鎖的開銷和資料的安全性之間尋求平衡,Mysql支援多個儲存引擎的架構,
每個儲存引擎都可以實現自己的鎖策略和鎖粒度。
2-3、表鎖定與行鎖
表鎖顧名思義就是鎖住整張表。表鎖定開銷比較小。對錶加寫鎖後,其它使用者對這張表的所有讀寫操作都會被阻塞。
在Mysql中,儘管儲存引擎可以提供自己的鎖,但Mysql有時候也會使用表鎖,像是ALTER TABLE之類的語句。
寫入鎖定比讀取鎖定有更高的優先權,因此一個寫鎖定請求可能會插入到讀鎖佇列的前面。
行級鎖定即鎖住整行,可以最大程度地支援並發處理,但加解鎖的開銷也會比較大。行級鎖定只在儲存引擎層實現,
所有的儲存引擎都以自己的方式實現了行級鎖定。
3、MVCC
MVCC即“多版本並發控制”,可以認為MVCC是行級鎖定的變種,但是它在很多情況下避免了加鎖定操作,
因此開銷更低。
主流的關聯式資料庫都實作了MVCC,但實作機制各有不同。實際上MVCC也沒有一個統一的標準。
但大都實現了非阻塞的讀取操作,寫入操作也只是鎖定必要的行。
MVCC保證的是每個事務裡面在執行期間看到的資料都是一致的。
但不同的交易由於開始的時間不同,所以可能對同一張表,同一時刻看到的資料是不一樣的。
在Mysql的InnoDB引擎,是透過給每行記錄後面保存兩個隱藏的列來實現的。
一個是保存行的建立時間,另一個保存了行的過期時間(或刪除時間)。
實際上儲存的並不是實際的一個時間戳,而是‘系統版本號’。
每次開啟一個事務,系統版本號碼都會遞增。事務開始時,系統版本號會作為事務的版本號,用來和查詢到的行的版本號進行比較。
下面分別介紹常見的CRUD作業中版本號碼是怎麼運作的:
INSERT
儲存目前系統版本好的作為行版本號
DELETE
將目前的系統版本號碼儲存到這行資料的「刪除版本」。
UPDATE
插入一行新紀錄,保存目前系統版本號作為航版本號,同時保存目前系統版本號到原來的行的「刪除版本」。
SELECT
只尋找版本早於目前交易版本的行。這樣可以保證事務讀取的行,要嘛之前就存在,
要嘛是這個事務本身自己插入或修改的。
行的「刪除版本」要麼未定義,要麼大於目前交易版本號。這樣可以確保事務讀取到的行,
在事務之前沒有被刪除。
MVCC只在REPEATABLE READ
和READ COMMITTED
兩個隔離等級下工作,其它兩個隔離等級不能運作。
因為READ UNCOMMITTED
總是會讀取最新的資料防,而不是符合目前交易版本的資料行。而SERIALIZABLE
則會對所有讀取的行都加鎖。
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