MySQL基础架构

大体来说，MySQL可以分为 Server层 和 存储引擎层 两部分。

• Server层：涵盖MySQL的大多数核心服务功能，以及所有的内置函数（如日期、时间、数学和加密函数等）
  • 所有跨存储引擎的功能都在这一层实现，比如存储过程、触发器、视图等。
• 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等多个存储引擎。

不同的存储引擎共用一个Server层，也就是从连接器到执行器的部分。

一、连接器 - 建立连接，权限认证

连接器：负责跟客户端建立连接、获取权限、维持和管理连接。

# 连接命令
mysql -h 127.0.0.1 -P 3306 -u root -p
# 本机登录（省略 -h ip -P port）
mysql -u root -p

密码也可以直接跟在-p后面写在命令行中，但这样可能会导致你的密码泄露，所以不建议。

连接命令中的 mysql 是客户端工具，用来跟服务端建立连接。

连接服务包含 本地socket通信 和 基于客户端/服务端工具实现的类似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。

该层引入了线程池的概念，为通过安全认证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。

在完成TCP握手后，连接器开始进行认证：

• 用户名密码错误，会收到一个 “Access denied for user” 的错误，然后客户端程序结束执行。
• 用户名密码正确，连接器会到权限表查出你拥有的权限（之后这个连接的权限判断，都依赖于此时读到的）

这就意味着，一个用户成功建立连接后，即使修改了权限，也不会影响已经存在的连接，只有重新连接才会生效。

连接完成后，如果你没有后续的动作，这个连接就处于空闲状态（Command列显示为Sleep）

# 查看连接列表
show processlist;

客户端如果太长时间没动静，连接器就会自动将它断开。这个时间由参数wait_timeout控制，默认值是8小时

• 长连接：连接成功后，如果客户端持续有请求，则一直使用同一个连接。
• 短连接：每次执行完很少的几次查询就断开连接，下次查询再重新建立一个。

建立连接的过程通常是比较复杂的，因此在使用中要尽量减少建立连接的动作，也就是尽量使用长连接。

全部使用长连接后，你可能会发现，有些时候MySQL占用内存涨得特别快

MySQL在执行过程中，临时使用的内存是管理在连接对象中的，这些资源在连接断开的时候才会释放。所以如果长连接累积下来，可能导致内存占用太大，被系统强行杀掉（OOM），从现象看就是MySQL异常重启了。

怎么解决这个问题呢？可以考虑以下两种方案。

• 定期断开长连接。使用一段时间，或程序里面判断执行过一个占用内存的大查询后，断开连接，之后再重连。
• 如果用的是MySQL 5.7或更新版本，可以在每次执行一个比较大的操作后，执行 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。

二、查缓存 - 提高效率

执行过的语句及其结果可能会以key-value的形式，被直接缓存在内存中。key是查询语句，value是查询结果。

select * from T where ID=10；

MySQL拿到一个查询请求后，会先查询缓存，如果查询命中缓存就直接返回结果，否则继续执行后面的操作。

查询缓存的失效非常频繁，只要有对一个表的更新，这个表上所有的查询缓存都会被清空。因此：

• 不推荐用缓存查询：更新频繁的表
• 推荐使用缓存查询：静态表，很长时间才会更新一次

可以将参数 query_cache_type 设置成 DEMAND，默认不查询缓存。也可以通过查询的时候手动指定，如下：

# 查询缓存
select SQL_CACHE * from T where ID=10；
# 不查询缓存
select SQL_NO_CACHE * from T where ID=10；

注意：MySQL 8.0版本直接将查询缓存的整块功能删掉了，也就是说8.0开始彻底没有这个功能了。

三、分析器 - 做什么

如果没有命中缓存，就开始真正执行语句了。首先，MySQL需要知道你要做什么，因此需要对SQL语句做解析。

• 先做 词法分析：解析 SQL语句 字符串的含义（查询/更新？表名/列名？表/列是否存在？）
• 再做 语法分析：判断 SQL语句 是否符合 语法规则。

四、优化器 - 怎么做

经过了分析器，MySQL就知道你要做什么了。在开始执行之前，还要先经过优化器的处理。

• 在表里面有多个索引的时候，决定 使用哪个索引。
• 在一个语句有多表关联（join）的时候，决定 各个表的连接顺序。

优化器阶段完成后，SQL语句的执行方案就确定下来了。

五、执行器 - 执行语句

进入执行器阶段，开始操作引擎，执行语句：

• 先判断对表T有没有执行查询的权限。如果没有，就返回没有权限的错误。
• 如果有权限，就打开表继续执行。执行器就会根据表T的引擎定义，去调用对应引擎提供的接口。

对于下面的语句，分析执行器的执行流程：

select * from T where ID=10;

• 调用InnoDB引擎接口，“取第一行”，判断ID值是不是10，如果是，则将这行存在结果集中，不是则跳过
• 调用InnoDB引擎接口，“取下一行”，重复相同的判断逻辑，直到取到这个表的最后一行。
• 执行器将 上述遍历过程中 所有满足条件的行 组成的记录集 作为结果集返回给客户端。

对于有索引的表，执行的逻辑也差不多：

• 第一次调用 “取满足条件的第一行” 这个接口。
• 之后循环调用 “取满足条件的下一行” 这个接口。

在数据库的慢查询日志中有一个rows_examined的字段

• 表示这个语句执行过程中扫描了多少行。这个值就是在执行器每次调用引擎获取数据行的时候累加的。

注意：rows_examined ≠ 引擎扫描行数（某些场景下，执行器调用一次，在引擎内部会扫描多行）

六、存储引擎

存储引擎层真正的负责了MySQL中数据的存储和提取，服务器通过API和存储引擎进行通信。不同的存储引擎具有不同的功能，这样我们可以根据自己的需要，来选取合适的存储引擎。

1、存储引擎的概述

​ MySQL中的数据用各种不同的技术存储在文件或内存中，包括存储方式、索引技巧、锁定水平等不同功能。这些不同的技术以及配套的功能被称作存储引擎。

​ Oracle，SqlServer等数据库只有一种存储引擎。MySQL提供了插件式的存储引擎架构（多种存储引擎）。 所以MySQL可以根据需要使用相应引擎，或者编写存储引擎。

​ MySQL 常用的存储引擎有三种： InnoDB 、MyISAM 、MEMORY。创建表时如果不指定存储引擎，系统就会使用默认的存储引擎， MySQL5.5之前 默认是MyISAM，MySQL5.5之后就改为了InnoDB。

​

2、存储引擎的对比

特点	InnoDB	MyISAM	MEMORY
存储限制	64TB	有	有
事务安全	支持
锁机制	行锁，表锁	表锁	表锁
外键	支持
BTree索引	支持	支持	支持
Hash索引			支持
全文索引	支持（5.6版本后）	支持
集群索引	支持
数据索引	支持		支持
索引缓存	支持	支持	支持
数据可压缩		支持
空间使用	高	低	N/A
内存使用	高	低	中等
批量插入速度	低	高	高

3、存储引擎的命令

-- 查看数据库支持的存储引擎
show engines;-- 查询某个数据表的存储引擎
show table status from 数据库名 where name = '数据表名';-- 创建表时指定存储引擎
create table 表名(列名 数据类型 约束,...
) engine = 存储引擎名;-- 修改数据表的存储引擎
alter table 表名 engine = 存储引擎名;-- 设置默认存储引擎
set default_storage_engine = <存储引擎名>

4、存储引擎的选择

# InnoDB（MySQL5.5之后默认的存储引擎）
1. 优点：1）InnoDB 提供了具有提交、回滚、崩溃恢复能力的事务安全。2）InnoDB 采用行锁，适合处理并发写操作。
2. 缺点：会占用更多的磁盘空间以保留数据和索引
3. 场景：1）对事务的完整性和安全性有比较高的要求。2）在并发条件下要求数据的一致性，写多读少。# MyISAM（MySQL5.5之前默认的存储引擎）
1. 优点：1）MyISAM 内存要求低，节约资源。2）MyISAM 采用表锁，读取速度快，查询效率高
2. 缺点：1）不支持事务和外键操作2）不适合并发写操作
3. 场景：1）对事务的完整性、并发性要求不是很高。2）以查询操作为主，只有很少的更新和删除操作，读多写少# MEMORY
1. 特点: 将所有数据保存在内存中，在需要快速定位记录和其他类似数据环境下，可以提供更快的访问。
2. 使用场景:通常用于更新不太频繁的小表，用以快速得到访问结果。