MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)體系架構(gòu)詳情

前言：

很多小伙伴工作很長(zhǎng)時(shí)間了，對(duì)于MySQL的掌握程度卻僅僅停留在表面的CRUD，對(duì)于MySQL深層次的原理和技術(shù)知識(shí)了解的少之又少，隨著工作年限的不斷增長(zhǎng)，職場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力卻是不斷降低的。很多時(shí)候，出去面試時(shí)，被面試官吊打的現(xiàn)象成了家常便飯。比如，對(duì)于MySQL的高頻面試題有：

• 說(shuō)說(shuō)MySQL中MVCC機(jī)制的原理？
• MySQL的事務(wù)原理和實(shí)現(xiàn)？
• MySQL數(shù)據(jù)主從復(fù)制的原理？
• MySQL底層數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)？
• 如何使MySQL支持海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)？
• MySQL中的鎖機(jī)制原理和實(shí)現(xiàn)？
• MySQL索引機(jī)制？索引中涉及的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法？
• MySQL為何使用B+樹(shù)作為索引結(jié)構(gòu)？
• B+樹(shù)可以存放多少數(shù)據(jù)？
• 說(shuō)說(shuō)MySQL中間隙鎖的實(shí)現(xiàn)原理？
• InnoDB引擎為何會(huì)崩潰？說(shuō)說(shuō)其實(shí)現(xiàn)原理？
• 等等其他一系列高頻面試
  

如果一一列舉的話，大概能夠列舉上百個(gè)關(guān)于MySQL的高頻面試題，這些你都會(huì)嗎？

不僅僅是面試，如果你想從一名底層程序員上升為高級(jí)工程師，架構(gòu)師等，MySQL的底層原理和技術(shù)是你必須要掌握的。

注：冰河后續(xù)會(huì)不定時(shí)連載MySQL底層原理和技術(shù)的文章，與小伙伴們一起死磕MySQL，將冰河掌握的MySQL底層技術(shù)分享給大家，在面試時(shí)吊打面試官，在工作中吊打其他小伙伴。

一、MySQL體系架構(gòu)

我們先來(lái)看看MySQL的體系架構(gòu)圖，如下所示。

從MySQL的架構(gòu)圖，我們可以看出MySQL的架構(gòu)自頂向下大致可以分為網(wǎng)絡(luò)連接層、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)層、存儲(chǔ)引擎層和系統(tǒng)文件層四大部分。接下來(lái)，我們就來(lái)簡(jiǎn)單說(shuō)說(shuō)每個(gè)部分的組成信息。

二、網(wǎng)絡(luò)連接層

網(wǎng)絡(luò)連接層位于整個(gè)MySQL體系架構(gòu)的最上層，主要擔(dān)任客戶端連接器的角色。提供與MySQL服務(wù)器建立連接的能力，幾乎支持所有主流的服務(wù)端語(yǔ)言，例如：Java、C、C++、Python等，各語(yǔ)言都是通過(guò)各自的API接口與MySQL建立連接。

三、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)層

數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)層是整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的核心，主要包括了系統(tǒng)管理和控制工具、連接池、SQL接口、解析器、查詢優(yōu)化器和緩存等部分。

四、連接池

主要負(fù)責(zé)存儲(chǔ)和管理客戶端與數(shù)據(jù)庫(kù)的連接信息，連接池里的一個(gè)線程負(fù)責(zé)管理一個(gè)客戶端到數(shù)據(jù)庫(kù)的連接信息。

五、系統(tǒng)管理和控制工具

提供數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的管理和控制功能，例如對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行備份和恢復(fù)，保證整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的安全性，提供安全管理，對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的集群進(jìn)行協(xié)調(diào)和管理等。

六、SQL接口

主要負(fù)責(zé)接收客戶端發(fā)送過(guò)來(lái)的各種SQL命令，并將SQL命令發(fā)送到其他部分，并接收其他部分返回的結(jié)果數(shù)據(jù)，將結(jié)果數(shù)據(jù)返回給客戶端。

七、解析樹(shù)

主要負(fù)責(zé)對(duì)請(qǐng)求的SQL解析成一棵“解析樹(shù)”，然后根據(jù)MySQL中的一些規(guī)則對(duì)“解析樹(shù)”做進(jìn)一步的語(yǔ)法驗(yàn)證，確認(rèn)其是否合法。

八、查詢優(yōu)化器

在MySQL中，如果“解析樹(shù)”通過(guò)了解析器的語(yǔ)法檢查，此時(shí)就會(huì)由優(yōu)化器將其轉(zhuǎn)化為執(zhí)行計(jì)劃，然后與存儲(chǔ)引擎進(jìn)行交互，通過(guò)存儲(chǔ)引擎與底層的數(shù)據(jù)文件進(jìn)行交互。

九、緩存

MySQL的緩存是由一系列的小緩存組成的。例如：MySQL的表緩存，記錄緩存，MySQL中的權(quán)限緩存，引擎緩存等。MySQL中的緩存能夠提高數(shù)據(jù)的查詢性能，如果查詢的結(jié)果能夠命中緩存，則MySQL會(huì)直接返回緩存中的結(jié)果信息。

十、存儲(chǔ)引擎層

MySQL中的存儲(chǔ)引擎層主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的寫(xiě)入和讀取，與底層的文件進(jìn)行交互。值得一提的是，MySQL中的存儲(chǔ)引擎是插件式的，服務(wù)器中的查詢執(zhí)行引擎通過(guò)相關(guān)的接口與存儲(chǔ)引擎進(jìn)行通信，同時(shí)，接口屏蔽了不同存儲(chǔ)引擎之間的差異。MySQL中，最常用的存儲(chǔ)引擎就是InnoDB和MyISAM。

InnoDB和MyISAM存儲(chǔ)引擎需要小伙伴們重點(diǎn)掌握，高頻面試考點(diǎn)，也是成為架構(gòu)師必知必會(huì)的內(nèi)容。

十一、系統(tǒng)文件層

系統(tǒng)文件層主要包括MySQL中存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的底層文件，與上層的存儲(chǔ)引擎進(jìn)行交互，是文件的物理存儲(chǔ)層。其存儲(chǔ)的文件主要有：日志文件、數(shù)據(jù)文件、配置文件、MySQL的進(jìn)行pid文件和socket文件等。

十二、日志文件

MySQL中的日志主要包括：錯(cuò)誤日志、通用查詢?nèi)罩?、二進(jìn)制日志、慢查詢?nèi)罩镜取?/p>

1、錯(cuò)誤日志

主要存儲(chǔ)的是MySQL運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的錯(cuò)誤信息?？梢允褂孟旅娴腟QL語(yǔ)句來(lái)查看MySQL中的錯(cuò)誤日志。

show variables like '%log_error%';

2、通用查詢?nèi)罩?br />

主要記錄MySQL運(yùn)行過(guò)程中的一般查詢信息，可以使用下面的SQL語(yǔ)句來(lái)查看MySQL中的通用查詢?nèi)罩疚募?/p>

show variables like '%general%';

3、二進(jìn)制日志

主要記錄對(duì)MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)執(zhí)行的插入、修改和刪除操作，并且也會(huì)記錄SQL語(yǔ)句執(zhí)行的時(shí)間、執(zhí)行的時(shí)長(zhǎng)，但是二進(jìn)制日志不記錄select、show等不修改數(shù)據(jù)庫(kù)的SQL。主要用于恢復(fù)數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)和實(shí)現(xiàn)MySQL主從復(fù)制。

查看二進(jìn)制日志是否開(kāi)啟。

show variables like '%log_bin%';

查看二進(jìn)制日志的參數(shù)

show variables like '%binlog%'

查看日志文件

show binary logs;

4、慢查詢?nèi)罩?br />

慢查詢主要記錄的是執(zhí)行時(shí)間超過(guò)指定時(shí)間的SQL語(yǔ)句，這個(gè)時(shí)間默認(rèn)是10秒。

查看是否開(kāi)啟慢查詢?nèi)罩?/strong>

show variables like '%slow_query%';

show variables like '%long_query_time%'