一起聊聊MySQL邏輯體系架構

WBOY
發布: 2022-03-15 17:36:26
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這篇文章為大家帶來了關於mysql中的相關知識,其中主要介紹了mysql邏輯體系架構的相關問題,大致架構分為三層,分別用於連接線程處理、包含大部分mysql核心服務和包含儲存引擎,希望對大家有幫助。

一起聊聊MySQL邏輯體系架構

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Mysql邏輯體系架構(大致架構分為三層)

第一層:連接執行緒處理

  • 客戶端->連線執行緒處理(連線處理,授權認證,安全性)

所包含的服務並不是mysql所獨有的技術,他們都是服務於C/S程序或這些程序所需要的(連接處理,授權認證,安全性等等)

#第二層:包含大部分mysql核心服務

  • 查詢快取->解析器->最佳化器->執行查詢

#查詢緩存,解析,分析,優化,緩存,所有內建函數(日期,時間,數學和加密函數)同時,所有的儲存引擎提供的功能都集中在這一層(存儲過程,觸發器,視圖)

流程:在解析查詢之前,要先查詢緩存,緩存只能保存查詢的資訊和結果數據,如果請求一個查詢在緩存中存在,就不需要解析,優化和執行查詢了,直接傳回快取中所存放的這個查詢的結果

第三層:包含儲存引擎

  • 儲存引擎負責mysql中資料的儲存與擷取(和Linux下的檔案系統類似)

#每種儲存引擎都有優勢及劣勢,中間的服務層透過API和儲存引擎進行通信,這些API介面屏蔽了不同儲存引擎之間的差異,對於查詢層盡可能的透明化。

儲存引擎API包含了十幾個底層函數,如執行「 開始一個交易」 ,或取出有特定主鍵的行,但儲存引擎一般不會去解析SQL,(InnoDB會解析外鍵定義,因為其本身沒有實現該功能),不同儲存引擎之間也不會相互通信,而只是簡單的響應上層的伺服器請求。

Mysql邏輯體系架構—詳細介紹(分成八個步驟)

1.Connectors

  • 指的是不同預言中與SQL的互動

Nactive C API,JDBC,ODBC,.NET,PHP,Python,Perl,Ruby,VB

2. Enterprise Management Services & Utilities

  • 系統管理與控制工具

Backup & Recovery,Security,Replication,Cluster,Partitioning,Instance Manager,INPORMATICN_SCHEMA,Administrator,Workbench,Query Browser,Migration Toolkit

3. Connection Pool(連接池)

  • 管理緩衝用戶連接,線程處理等需要緩存的需求。

  • 負責監聽對MySQL Server的各種要求,接受連線要求,轉送所有連線要求到執行緒管理模組。

  • 每一個連接上MySQL Server的客戶端請求都會被分配(創建)一個連接線程為其單獨服務,並對連接線程進行了緩存,因此不需要為每個client連接單獨創建和銷毀,而連接線程的主要工作就是負責MySQL Server與客戶端的通信,接收客戶端的命令請求,傳遞Server端的結果信息,線程管理模組則負責管理維護這些連接線程,包括線程的創建,執行緒的cache等等

Authentication -Thread Reuse - Connection Limits - Check Memory -Caches

4.SQL Interface(SQL介面)

  • 接受使用者的SQL指令,並且傳回使用者需要查詢傳回的結果,例如select from就是呼叫SQL Interface

DML, DDL,Stored Procedures,Views,Triggers,etc

5.Parser(解析器)

  • SQL指令傳遞到解析器的時候會被解析器驗證和解析,解析器是由Lex和YACC實現的,是一個很長的腳本,在MySQL中我們習慣將所有Client端發給Server端的命令都稱為query,在MySQL Server裡面,連接線程接收到客戶端的一個Query後,會直接將query傳遞給專門負責將各種Query進行分類然後轉發給各個對應的處理模組

##主要功能:

  • a. 將SQL語句進行語意與文法分析,分解成資料結構,然後依照相同的運算型別分類,做出針對性的轉寄到後續步驟,以後SQL語句的傳遞和處理就是基於這個結構的

  • b. 如果在分解構成中遇到錯誤,那麼就說明這個sql語句是不合理的

Query Translation,Object Privilege

6.Optimizer(查詢最佳化器)

SQL語句在查詢之前會使用查詢最佳化器對查詢進行最佳化,就是最佳化客戶端請求query,根據客戶端請求的query語句和資料庫中的一些統計信息,在一系列演算法基礎上進行分析,得出一個最優策略,告訴後面的程式如何取得這個query語句的結果,使用的是「選取-投影-聯接」策略查詢;
例如:select uid,name from user where gender=1;
這個查詢語句先根據where後面的語句進行選取,而不是先將表格全部查詢出來以後再進行gender過濾,然後根據uid和name進行屬性投影,而不是將所有的屬性全部取出來以後再進行過濾,最後將這兩個查詢條件聯接起來產生最終的查詢結果

Access Paths,Statistics

7.Cache 和Buffer(查詢快取)

主要功能是將客戶端提交給Mysql 的Select的類別query請求的傳回的結果集cache到記憶體中,與該query的一個hash值做一個對應,該query所取資料的基底表發生任何資料的變化之後,MySQL會自動使該query的Cache失效,在讀寫在比例非常高的應用系統中,Query Cache對效能的提升是非常顯著的,當然它對記憶體的消耗也是非常大的。
如果查詢快取中有有效的命中查詢結果,查詢語句就可以直接去查詢緩存中取數據,這個緩存機制是由一系列小緩存組成的,比如表緩存,記錄緩存,Key緩存,權限快取等等

Global and Engine Specific Caches & Buffers

8.pluggable storage Engines(外掛程式儲存引擎)

  • #儲存引擎介面:MySQL區別於其他資料庫的最重要的特點是其外掛程式的表格儲存引擎。

  • MySQL外掛程式的儲存引擎架構提供了一系列標準的管理和服務支持,這些標準與儲存引擎本身無關,可能是每個資料庫系統都必須的,例如SQL分析器和優化器等,而儲存引擎是底層物理結構的實作。每個儲存引擎開發者都可以按照自己的意願進行開發。

9.file system

  • 檔案系統,數據,日誌(redo,undo)索引,錯誤日誌,查詢記錄,慢查詢等

注意:儲存引擎是基於表格的,而不是資料庫

資料庫的工作流程

建立TCP連線->驗證使用者->建立執行緒解析SQL->產生執行計畫->開表->搜尋buffer看所需資料頁是否被快取->從磁碟掃描資料->取得資料並寫入buffer pool->傳回資料給客戶端->關閉表格->關閉執行緒->關閉連線

  • 最上層:客戶端連接

1.連接處理:客戶端同資料庫服務層建立TCP連接,連接管理模組會建立連接,並要求一個連接線程,如果連接池中有空閒的連接線程,則分配給這個連接,如果沒有,在沒有超過最大線程連接數的情況下,創建新的連接線程負責這個客戶端

#2.授權認證:在query操作之前,還需要呼叫使用者模組進行授權檢查,來驗證使用者是否有權限,透過後,方才提供服務,連接執行緒開始接受並處理來自客戶端的SQL語句

  • 第二層:核心服務

1.連接執行緒接收到SQL語句之後,將語句交給SQL語句解析模組進行語法和語義分析。

2.如果是查詢語句,可以先看查詢快取中是否有結果,如果有結果則直接傳回給客戶端。

3.如果查詢快取中沒有結果,則需要查詢資料庫引擎層,將SQL語句發給優化器,進行查詢的最佳化,如果是表變更,則分類交給insert,update,delete, create,alert處理模組進行處理

  • 第三層:資料庫引擎層

##1.開啟表,如果需要的話取得相應的鎖。

2.先查詢快取頁中有沒有相應的數據,如果有則可以直接返回,如果沒有則從磁碟上去讀取

3.當在磁碟中找到相應的數據之後,則會載入到快取中來,從而使得後面的查詢更加的高效,由於快取有限,多採用變通的LRU表來管理快取頁,保證快取的都是經常存取的資料。

4.最後,取得資料後返回給客戶端,關閉連接,釋放連接執行緒。

FAQ分析

1.什麼是外掛程式儲存引擎

儲存引擎就是將資料對磁碟進行讀寫操作,不同的儲存引擎,讀寫操作方式也不同,事務,鎖等都不一樣因為我們有不同的業務需求,所以會有很多的存儲引擎,在一個數據庫中,因為存儲引擎是基於表的,所以不同的表可以有不同的儲存引擎,允許將儲存引擎載入到正在運行的MySQL伺服器中,這就是插件式儲存引擎

#2.什麼是LRU快取

一種快取淘汰機制策略演算法,因為快取的記憶體總是有限的,所以快取滿了就要刪除一些內容,給新內容騰位置,而在LRU機制下,淘汰的數據被稱為無用數據,LRU的全稱是Least Recently Used,也就是我們認為最近使用過的資料都是有用的,很久都沒用過的資料應該就是無用的,記憶體滿了就優先刪除那些最近很久沒用過的資料

  • 在JVM中Ehcache的快取策略包含

  1. #LRU - least recently used(最近最少使用)

  2. LFU - least frequently used(最不常使用)

  3. FIFO - first in first out, the oldest element by creation time(清除最早快取的數據,不關心是否經常使用)

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