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《mysql高性能》系列1：mysql总体构架

发布时间 2023-05-19 23:23:37作者: 涅槃的凤凰

1 mysql构架

mysql构架可以分为三层，分别是客户端、服务层和存储引擎层，如下图所示。

  • 客户端
    可以认为是提供给用户使用的一个工具，方便用户使用，同时，提供了连接管理、授权认证和安全的功能。比如，对于每一个客户端发过来的请求，服务层都会从线程池中取出一个线程来处理请求。客户端连接到服务层时，需要输入用户名、主机信息和密码来进行安全认证，也可以使用ssl方式连接。

  • 服务器层
    实现了mysql的一些核心服务功能，比如，查询解析、优化和缓存，还有所有的内置函数（日期、时间、数学和加密功能）、所有的跨存储引擎的功能（如，存储过程、触发器和视图），都在服务层实现。
    对于select语句，服务层在执行真正的语句解析和优化之前，都会到查询缓存中查询是否有缓存结果，如果有，直接返回结果。如果没有，则执行语句解析和优化，再调用存储引擎层的api去查询数据。

  • 存储引擎层
    存储引擎负责mysql中数据的存储和提取。服务层通过api与存储引擎层通信。常见的存储引擎有InnoDB和MyISAM。不同的存储引擎，有着不同的特性。如，InnoDB支持事务，MyISAM不支持事务。

2 并发控制

当客户端同一时刻对修改数据时，就会产生并发控制的问题。针对并发请求，可以使用锁来进行控制并发访问。为了应对不同的场景，锁可以分为多种。

2.1 锁的分类

  • 1）区分读和写，可以分为读锁和写锁
    很多服务都是读多写少，读和读之间是相互不影响，写和（读、写）都会影响，因此，可以针对这两种不同的情况，将锁分为读锁和写锁。读的时候加读锁，写的时候加写锁。

  • 2）区分锁的粒度
    如果两个请求同时update一张表的不同的行，那么，理论上，应该允许他们同时进行，因为，他们之间不会相互影响。那么，我们可以从锁的粒度的角度，将锁分为表锁和行锁。表锁会对整张表加锁，行锁只会对某行或者邻近的几行加锁。

  • 3）悲观锁和乐观锁
    悲观锁：系统从一种保守的角度来看待并发问题，认为每次访问数据库都有可能发生并发修改的问题。因此，每次访问数据时，都需要加锁。
    乐观锁：系统从一种乐观的角度看问题，认为每次访问数据库不太可能出现并发修改的问题，因此，只需要做好最基本的兜底保证（例如，使用多版本并发控制MVCC可以实现的乐观锁，比较修改前后的版本号是否一样，来判断某线程修改期间是否有其它线程修改过改行数据）就可以了。每次访问数据，可以不用加锁。
    mysql的锁在服务器层和存储引擎层都有实现。mysql的表锁在服务器层实现，行级锁在存储引擎层实现。

3 事务和隔离级别

事务的概念：有些情况下，我们会要求多个sql语句要么都执行成功，要么都执行失败。例如，a给b转账10元这个业务，a的账户减去10元，b的账户增加10元。这两个操作要么都成功，要么都失败。这样，才可以保证安全。经过分析，用书面语来讲，一个事务应该拥有如下四个特性：原子性(atomicity)、一致性(consistency)、隔离性(isolation)和持久性(durability)。称为ACID特性。
原子性是对多个操作而言的，多个操作要么都成功，要么都失败。
一致性对于数据而言，a的账户减去10元，b的账户增加10元，这里必须要符合逻辑，b的账户不能只增加9元，或者b的账户没有增加。一致性需要通过原子性来保证。
隔离性则保证了多个并发的请求（事务）之间不会相互影响。
持久性则是对数据持久保存的要求。

事务是在存储引擎层实现的。InnoDB支持事务，MyISAM不支持事务。

4 mysql的存储引擎

mysql使用文件系统来保存数据库和表的定义，因此，大小写敏感是和具体的操作系统有关系的。创建表时，mysql会在数据库子目录下创建一个和表名同名的.frm文件保存表的定义。例如，表名为mytable，则保存表的定义的文件名为mytable.frm。

4.1 InnoDB存储引擎

是mysql5.1版本之后的默认存储引擎。
1）支持事务，默认的隔离级别是可重复读，并通过间隙锁来防止幻读的出现。
2）使用MVCC（一种可以认为是一种乐观锁）来保证高并发。
3）使用聚簇索引（一种数据和索引的存储方式，将数据和索引存储在叶子节点上）来存储数据和索引。二级索引（非主键索引）则必须包含主键。

4.2 MyISAM存储引擎

是mysql5.1及之前的默认存储引擎。
1）支持全文索引（例如，全部内容的字符串查找）、压缩和空间函数（例如，可以存储几何上的点、线、面）等
2）不支持事务和行级锁
3）崩溃后无法安全恢复
由于以上的几个特性，因此，MyISAM可以用在一些只读的数据。
4）MyISAM将表存储为两个文件：数据文件和索引文件（数据和索引单独存放，不是聚簇索引）。数据文件存放数据，以.MYD为扩展名；索引文件存放索引，以.MYI为扩展名。

5 选择合适的存储引擎

选择InnoDB还是MyISAM，主要考虑几个方面
1）是否需要事务
如果应用需要事务的支持，则考虑使用InnoDB。如果不需要事务，并且主要是简单的select和insert操作，则可以使用MyISAM。
2）备份
如果可以定期的关闭服务器进行数据备份，则忽略备份这个因素。如果需要在线备份，则使用InnoDB。
3）崩溃恢复
由于MyISAM崩溃后无法安全的恢复，而且恢复速度也慢，所以，如果对崩溃恢复有要求，则使用InnoDB。
4）固有的特性
如果只是做数据分析，且需要使用空间函数，容许数据有些丢失，那么，可以使用MyISAM，因为mysql只有MyISAM引擎支持空间函数。
如果需要使用聚簇索引，则考虑使用InnoDB。