MySQL架构原理

Mysql架构原理一、Mysql架构原理1.1Mysql概述

MySQL 是最流行的关系型数据库软件之一，由于其体积小、速度快、开源免费、简单易用、维护成本低等，在集群架构中易于扩展、高可用，因此深受开发者和企业的欢迎。

Oracle和MySQL是世界市场占比最高的两种数据库。

IOE：IBM的服务器，Oracle数据库，EMC存储设备。都是有钱的公司产品采购，例如银行、电信、石油、证券等大企业。

Oracle：垄断，有钱的大企业采用，互联网企业之外使用第一。

MySQL：互联网高速发展，互联网企业使用第一。

1、MySQL发展历程如下

2、MySQL主流分支如下图所示

MySQL从最初的1.0、3.1到后来的8.0，发生了各种各样的变化。被Oracle收购后，MySQL的版本演化出了多个分支，除了需要付费的MySQL企业版本，还有很多MySQL社区版本。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。

3、MySQL应用架构演变单机单裤-v1.0

一个简单的小型网站或者应用背后的架构可以非常简单, 数据存储只需要一个MySQL Instance就能满足数据读取和写入需求（这里忽略掉了数据备份的实例），处于这个的阶段系统，一般会把所有的信息存到一个MySQL Instance里面。

v1.0瓶颈

主从架构-架构v2.0

V2.0架构主要解决架构V1.0下的高可用和读扩展问题，通过给Instance挂载从库解决读取的压力mysql原理，主库宕机也可以通过主从切换保障高可用。在MySQL的场景下就是通过主从结构（双主结构也属于特殊的主从），主库抗写压力，通过从库来分担读压力，对于写少读多的应用，V2.0主从架构完全能够胜任。

V2.0瓶颈

分库分表-架构v3.0

对于V1.0和V2.0遇到写入瓶颈和存储瓶颈时，可以通过水平拆分来解决，水平拆分和垂直拆分有较大区别，垂直拆分拆完的结果，每一个实例都是拥有全部数据的，而水平拆分之后，任何实例都只有全量的1/n的数据。以下图所示，将Userinfo拆分为3个Sharding，每个Sharding持有总量的1/3数据，3个Sharding数据的总和等于一份完整数据。

数据如何路由成为一个关键问题， 一般可以采用范围拆分，List拆分、Hash拆分等。

如何保持数据的一致性也是个难题。

云数据库-架构v4.0

云数据库（云计算）现在是各大IT公司内部作为节约成本的一个突破口，对于数据存储的MySQL来说，如何让其成为一个saas（Software as a Service）是关键点。MySQL作为一个saas服务，服务提供商负责解决可配置性，可扩展性，多用户存储结构设计等这些疑难问题。

1.2MySQL体系架构概述

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：

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。

日志文件

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

show variables like '%slow_query%'; //是否开启show variables like '%long_query_time%'; //时长

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。

数据文件

1.3SQL运行机制

1、连接机制

建立连接（Connectors&Connection Pool）：通过客户端/服务器通信协议与MySQL建立连接。MySQL 客户端与服务端的通信方式是 “半双工”。对于每一个 MySQL 的连接，时刻都有一个线程状态来标识这个连接正在做什么。

通讯机制

线程状态：

show processlist; //查看用户正在运行的线程信息，root用户能查看所有线程，其他用户只能看自己的

2、查询缓存

查询缓存（Cache&Buffer）：这是MySQL的一个可优化查询的地方，如果开启了查询缓存且在查询缓存过程中查询到完全相同的SQL语句，则将查询结果直接返回给客户端；如果没有开启查询缓存或者没有查询到完全相同的 SQL 语句则会由解析器进行语法语义解析，并生成“解析树”。

实际使用中比较鸡肋，只要sql有一点改动就不会命中缓存。

3、解析器

解析器（Parser）：将客户端发送的SQL进行语法解析，生成"解析树"。预处理器根据一些MySQL规则进一步检查“解析树”是否合法，例如这里将检查数据表和数据列是否存在，还会解析名字和别名，看看它们是否有歧义，最后生成新的“解析树”。

4、查询优化器

查询优化器（Optimizer）根据“解析树”生成最优的执行计划。MySQL使用很多优化策略生成最优的执行计划，可以分为两类：静态优化（编译时优化）、动态优化（运行时优化）。

5、查询执行引擎

查询执行引擎负责执行 SQL 语句，此时查询执行引擎会根据 SQL 语句中表的存储引擎类型，以及对应的API接口与底层存储引擎缓存或者物理文件的交互，得到查询结果并返回给客户端。若开启用查询缓存，这时会将SQL 语句和结果完整地保存到查询缓存（Cache&Buffer）中，以后若有相同的 SQL 语句执行则直接返回结果。

（编辑：站长网）

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