MySQL數據庫體系架構詳情

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前言：

很多小夥伴工作很長時間瞭，對於MySQL的掌握程度卻僅僅停留在表面的CRUD，對於MySQL深層次的原理和技術知識瞭解的少之又少，隨著工作年限的不斷增長，職場競爭力卻是不斷降低的。很多時候，出去面試時，被面試官吊打的現象成瞭傢常便飯。比如，對於MySQL的高頻面試題有：

  • 說說MySQL中MVCC機制的原理？
  • MySQL的事務原理和實現？
  • MySQL數據主從復制的原理？
  • MySQL底層數據的存儲結構？
  • 如何使MySQL支持海量數據存儲？
  • MySQL中的鎖機制原理和實現？
  • MySQL索引機制？索引中涉及的數據結構和算法？
  • MySQL為何使用B+樹作為索引結構？
  • B+樹可以存放多少數據？
  • 說說MySQL中間隙鎖的實現原理？
  • InnoDB引擎為何會崩潰？說說其實現原理？
  • 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關於MySQL的高頻面試題，這些你都會嗎？

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

註：冰河後續會不定時連載MySQL底層原理和技術的文章，與小夥伴們一起死磕MySQL，將冰河掌握的MySQL底層技術分享給大傢，在面試時吊打面試官，在工作中吊打其他小夥伴。

一、MySQL體系架構

我們先來看看MySQL的體系架構圖，如下所示。

從MySQL的架構圖，我們可以看出MySQL的架構自頂向下大致可以分為網絡連接層、數據庫服務層、存儲引擎層和系統文件層四大部分。接下來，我們就來簡單說說每個部分的組成信息。

二、網絡連接層

網絡連接層位於整個MySQL體系架構的最上層，主要擔任客戶端連接器的角色。提供與MySQL服務器建立連接的能力，幾乎支持所有主流的服務端語言，例如：Java、C、C++、Python等，各語言都是通過各自的API接口與MySQL建立連接。

三、數據庫服務層

數據庫服務層是整個數據庫服務器的核心，主要包括瞭系統管理和控制工具、連接池、SQL接口、解析器、查詢優化器和緩存等部分。

四、連接池

主要負責存儲和管理客戶端與數據庫的連接信息，連接池裡的一個線程負責管理一個客戶端到數據庫的連接信息。

五、系統管理和控制工具

提供數據庫系統的管理和控制功能，例如對數據庫中的數據進行備份和恢復，保證整個數據庫的安全性，提供安全管理，對整個數據庫的集群進行協調和管理等。

六、SQL接口

主要負責接收客戶端發送過來的各種SQL命令，並將SQL命令發送到其他部分，並接收其他部分返回的結果數據，將結果數據返回給客戶端。

七、解析樹

主要負責對請求的SQL解析成一棵“解析樹”，然後根據MySQL中的一些規則對“解析樹”做進一步的語法驗證，確認其是否合法。

八、查詢優化器

在MySQL中，如果“解析樹”通過瞭解析器的語法檢查，此時就會由優化器將其轉化為執行計劃，然後與存儲引擎進行交互，通過存儲引擎與底層的數據文件進行交互。

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中的權限緩存，引擎緩存等。MySQL中的緩存能夠提高數據的查詢性能，如果查詢的結果能夠命中緩存，則MySQL會直接返回緩存中的結果信息。

十、存儲引擎層

MySQL中的存儲引擎層主要負責數據的寫入和讀取，與底層的文件進行交互。值得一提的是，MySQL中的存儲引擎是插件式的，服務器中的查詢執行引擎通過相關的接口與存儲引擎進行通信，同時，接口屏蔽瞭不同存儲引擎之間的差異。MySQL中，最常用的存儲引擎就是InnoDB和MyISAM。

InnoDB和MyISAM存儲引擎需要小夥伴們重點掌握，高頻面試考點，也是成為架構師必知必會的內容。

十一、系統文件層

系統文件層主要包括MySQL中存儲數據的底層文件，與上層的存儲引擎進行交互，是文件的物理存儲層。其存儲的文件主要有：日志文件、數據文件、配置文件、MySQL的進行pid文件和socket文件等。

十二、日志文件

MySQL中的日志主要包括：錯誤日志、通用查詢日志、二進制日志、慢查詢日志等。

1、錯誤日志

主要存儲的是MySQL運行過程中產生的錯誤信息。可以使用下面的SQL語句來查看MySQL中的錯誤日志。

show variables like '%log_error%';

2、通用查詢日志

主要記錄MySQL運行過程中的一般查詢信息，可以使用下面的SQL語句來查看MySQL中的通用查詢日志文件。

show variables like '%general%';

3、二進制日志

主要記錄對MySQL數據庫執行的插入、修改和刪除操作，並且也會記錄SQL語句執行的時間、執行的時長，但是二進制日志不記錄select、show等不修改數據庫的SQL。主要用於恢復數據庫的數據和實現MySQL主從復制。

查看二進制日志是否開啟。

show variables like '%log_bin%';

查看二進制日志的參數

show variables like '%binlog%'

查看日志文件

show binary logs;

4、慢查詢日志

慢查詢主要記錄的是執行時間超過指定時間的SQL語句，這個時間默認是10秒。

查看是否開啟慢查詢日志

show variables like '%slow_query%';

查看慢查詢設置的時長

show variables like '%long_query_time%'

十三、數據文件

數據文件中主要包括瞭：db.opt文件、frm文件、MYD文件、MYI文件、ibd文件、ibdata文件、ibdata1文件、ib_logfile0和ib_logfile1文件等。

1、db.opt文件

主要記錄當前數據庫使用的字符集和檢驗規則等信息。

2、frm文件

存儲數據表的結構信息，主要是數據表相關的元數據信息，包括數據表的表結構定義信息，每張表都會有一個frm文件。

值得註意的是：MySQL8版本中的innodb存儲引擎的表沒有frm文件。（後面專門寫一些MySQL8新特性的文章，從使用到底層原理與MySQL5到底有何不同）。

3、MYD文件

MyISAM存儲引擎專用的文件格式，主要存放MyISAM存儲引擎數據表中的數據，每張MyISAM存儲引擎表對應一個.MYD文件。

4、MYI文件

MyISAM存儲引擎專用的文件格式，主要存放與MyISAM存儲引擎數據表相關的索引信息，每張MyISAM存儲引擎表對應一個.MYI文件。

5、ibd文件

存放Innodb存儲引擎的數據文件和索引文件，主要存放的是獨享表空間的數據和索引，每張表對應一個.ibd文件。

6、ibdata文件

存放Innodb存儲引擎的數據文件和索引文件，主要存放的是共享表空間的數據和索引，所有表共用一個（或者多個）.ibdata文件，可以根據配置來指定共用的.ibdata文件個數。

7、ibdata1文件

MySQL的系統表空間數據文件，主要存儲MySQL的數據表元數據、Undo日志等信息。

8、ib_logfile0和ib_logfile1文件

MySQL數據庫中的Redo log文件，主要用於MySQL實現事務的持久性。如果在某個時間點MySQL發生瞭故障，此時如果有臟頁沒有寫入到數據庫的ibd文件中，在重啟MySQL的時候，MySQL會根據Redo Log信息進行重做，將寫入Redo Log並且尚未寫入數據表的數據進行持久化操作。

十四、配置文件

用於存在MySQL所有的配置信息，在Unix/Linux環境中是my,cnf文件，在Windows環境中是my.ini文件。

1、pid文件

pid文件是存放MySQL進程運行時的進程號的文件，主要存在於Unix/Linux環境中，具體的存儲目錄可以在my.cnf或者my.ini文件中進行配置。

2、socket文件

socket文件和pid文件一樣，都是MySQL在Unix/Linux環境中運行才會有的文件。在Unix/Linux環境中，客戶端可以直接通過socket來連接MySQL。

到此這篇關於MySQL體系架構詳情的文章就介紹到這瞭,更多相關MySQL體系架構內容請搜索WalkonNet以前的文章或繼續瀏覽下面的相關文章希望大傢以後多多支持WalkonNet！

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