MySQL架构个人心得总结（mysql体系架构有哪几层）

我们学习MySQL最重要的是理解它的架构意义，进而帮助我们了解数据库运行的底层逻辑。

以下是我学习的总结，跟大家分享一下，觉得不错的话点赞收藏起来吧

MySQL构成组件：1. MySQL服务器进程。2. 本地或远程连接的客户端程序。3.安装在本地的MySQL非客户端程序

运行原理：客户端程序连接到MySQL服务器进程进行数据请求，MySQL客户端/服务器通信并不局限于所有计算机运行相同操作系统的环境。客户端程序可以连接到运行在同一台主机上的服务器，也可以连接到运行在不同主机上的服务器，客户机/服务器通信可能发生在计算机运行不同操作系统的环境中。

举个例子：MySQL服务器进程运行在Linux上，客户端程序运行在Windows上，通过TCP/IP连接。

Mysqld：数据库服务器程序称为mysqld

MySQL Server和host（主机）不一样，是一个单一的多线程进程，管理对磁盘和内存中的数据库的访问，支持并发客户端连接，支持多存储引擎，同时支持事务性和非事务性表，通过缓存和缓冲来使用内存。

Server and Host（服务器和主机的区别）

Server：带有版本号和功能列表的(mysqld)软件程序。

Host：运行服务器程序的物理机器，包含硬件配置，网络地址，操作系统。

区别：多台服务器可以在一台主机上运行

协议：有以下四种方式。远程连接只有通过TCP/IP。

协议通过在客户端库和驱动程序中实现，连接协议的速度因本地设置而异。

关于TCP/IP的一些冷知识：全称Transmission Control Protocol/Internet Protocol。用于连接因特网上的主机的一套通信协议。通过使用IP地址或DNS主机名来识别主机，使用TCP端口号来识别每个主机上的特定服务，MySQL默认TCP端口号:3306。该协议允许不同主机之间的连接。

Socket：Linux本地通信协议。用于在同一机器上的两个进程之间形成双向通信环节的一端，要求服务器使用socket选项在本地系统上创建一个socket文件，客户端在连接时指定该socket文件，这是连接Linux的最佳方式。

MySQL and localhost的关系：当你指定某一台主机，MySQL会假设TCP协议，除非主机的名字就是本地服务器（localhost），例如主机名叫localhost的假定您正使用UNIX socket进行连接。连接到本地主机的IP地址127.0.0.1或::1:

Windows 上的本地连接协议：共享内存和命名通道。

共享内存Shared memory：通过服务器创建一个命名的共享内存块，同一主机上的客户机进程可以访问该内存块。默认情况下，共享内存是禁用的。

命名通道Named pipes：在Windows中，Named pipes的工作原理很像UNIX sockets。通过服务器创建Named pipes，客户端向其写入并从中读取。Named pipes支持读/写操作，以及在一个明确的被动的模式下的服务器应用程序。

SSL在默认情况下，在可用的地方，连接层使用安全加密的连接。如果服务器主机上安装了OpenSSL, MySQL包安装者会创建SSL密钥。安装程序调用mysql_ssl_rsa_setup实用程序来创建密钥，如果是从二进制归档文件安装，则手动调用此实用程序。在数据目录中的密钥如果可用，MySQL客户端使用SSL，将客户端密钥复制到远程客户端以启用加密的远程连接。如果SSL不可用，连接将退回到未加密状态。您可以将服务器和客户端配置为需要SSL。

线程连接原理：服务器为每个活动的客户端连接创建一个连接线程，该客户端执行的所有语句都由单个服务器线程执行。当客户端断开连接时，服务器销毁线程。“线程池”分别管理连接和服务器线程，使用线程组管理客户端连接，根据执行的事务关系区分高优先级和低优先级语句，运行事务的语句具有高优先级，使长时间运行的事务得到了改进，通过线程组中的线程执行这些语句。

SQL层

SQL层原理：连接建立后，MySQL在SQL层处理每一个查询，其中包括以下组件。

1. Parser解析器：验证查询的语法和语义，并将其转换为标准格式

2. Authorization授权：验证所连接的用户是否被允许运行查询，并且对查询所引用的对象有足够的权限。

3. Optimizer优化：为每个查询创建最佳执行计划。这涉及到决定使用哪些索引，以及以何种顺序处理表。

4. Query execution执行查询：执行每个查询计划。

5. Query cache查询缓存：用于记录查询和结果。注意：这是一个可选组件，在大多数情况下增加了相当大的开销，仅在重复执行少量相同查询的应用程序中启用查询缓存。

6. Query logging查询日志：记录服务器接收或执行的查询。

Storage Layer存储层

MySQL下的存储引擎：

1. InnoDB：默认的内置存储引擎，除非在特定的，罕见的情况下，一般都使用这个引擎，

2. 其他引擎包括MyISAM (经常在旧版系统里使用) ? MEMORY ? ARCHIVE ? BLACKHOLE ? MERGE ? CSV ? FEDERATED (默认是关闭的) ? NDBCLUSTER (在MySQL集群发行版中可用)

3. 支持第三方存储引擎

Function函数：作为在存储引擎中是充当不同表类型处理程序的服务器组件。MySQL将处理数据行的任务委托给这些存储引擎，这些存储引擎将数据存储在磁盘、内存中，或通过将其发送到网络上的其他组件，并提供索引和其他行优化。

当创建表时，需要指定哪个可用的存储引擎去管理表中的数据。表的存储引擎通常不会影响SQL层的操作，通常情况下，SQL层解析所有有效的SQL，存储层处理行操作。

在特殊情况中，即SQL语句独立于引擎。比如在创建表有一个ENGINE选项，用于指定每个表使用哪个存储引擎，修改表也有一个ENGINE选项，可以将一个表转换为使用不同的存储引擎，但是部分产品特点仅适用于部分存储引擎，像是只有InnoDB和NDB支持外键，只有InnoDB和NDB支持COMMIT（提交）和ROLLBACK（回滚）等事务控制操作，只有InnoDB和MyISAM支持全文索引（full-text indexes）。

所表现出的特性取决于存储引擎。

1. 存储介质又包括磁盘，内存，网络数据节点，Null(黑洞BLACKHOLE)四种介质。

2. 事务的能力包括具有提交和回滚的多重事务能力，隔离级别。

3. 锁定Locking：在表外的粒度级别的锁定，多版本并发控制（MVCC）。

4. 备份和恢复Backup and recovery：一些复杂的存储引擎，如InnoDB和NDB，使它们在内部保持一致性以提高性能。那是因为在运行的数据库中，文件包含的快照并不总是一致的。文件系统(原始)备份可以使用更简单的引擎。举个例子，在 MyISAM中很少有的一致性的特性，因此在数据库中，这些文件会包含一致的视图。

5. 优化Optimization：一些存储引擎使用索引、内部缓存、缓冲区和内存来优化性能

6. 与外键用作完整性的参考。

7. 全文检索

8. 空间数据

InnoDB存储引擎的高光时刻：InnoDB是MySQL的默认存储引擎，具有高可靠性和高性能，主要优点如下：

1. 事务的安全（兼容ACID）

2. MVCC（多版本并发控制）比如InnoDB精确到行级别的锁定，与oracle风格一致的非锁定读取。

3. 表数据会被安排用于基于优化主键的查询

4. 支持外键引用完整性的约束

5. 在庞大的数据量下以求获得最大性能

6. 在崩溃后，快速自动恢复

7. 在内存中，有用于缓存数据和索引的缓冲池。

其他引擎介绍：

MyISAM存储引擎的特点：

1. 在许多遗留系统中使用，在MySQL 5.5之前是默认的存储引擎

2. 快速简单，但容易会使表崩溃，经常使用REPAIR TABLE恢复崩溃的MyISAM表

3. 用.MYD和.MYI文件来存储数据和索引信息

4. 支持全文索引

5. 支持空间数据的类型和索引

6. 支持表级锁

7. 由于文件格式简单，因此支持原始表备份和恢复。

MEMORY存储引擎的特点：

1. 把行数据和索引存储在内存中，在服务器重启后，数据无法保存，唯一的磁盘上的人工产物是表的. from文件。

2. 以固定长度格式存储行。

3. 用the --max-heap-table-size option（选项）去限制表的大小。该选项以旧的存储引擎HEAP去命名的

4. 支持表级锁

5. 不能存储TEXT或BLOB列

ARCHIVE 存储引擎用于以压缩格式存储大量数据，允许占用非常小的内存。它有这些主要特征：

1. 以. from文件形式表示

2. 把数据和元数据存储在.ARZ和.ARM文件中

3. 不支持索引

4. 支持INSERT和SELECT，但不支持DELETE, REPLACE或UPDTAE

5. 支持ORDER BY操作和BLOB列

6. 接受除空间数据类型外的所有数据类型

7. 使用行级锁

8. 支持AUTO_INCREMENT列（自增长列）

BLACKHOLE 存储引擎的特点：

1. 充当空存储引擎，它接受数据，但不存储数据，用它检索总是返回一个空结果，唯一的磁盘上的人工产物是表的. from文件。

2. 支持所有类型的索引

3. 在一些特定的情况下有用，例如在主从复制中，接替从服务器记录并转发复制的日志，但不存储数据。

4. 验证备份和转储文件的语法

5. 发现与存储引擎无关的性能瓶颈，例如测量二进制日志的日常消耗”

磁盘空间：

磁盘空间的主要用途是作为数据目录。数据目录的位置是可配置的，Linux的默认位置是/var/lib/mysql。服务器日志文件和状态文件包含服务器正在处理的语句的信息。日志用于故障排除、监控、复制和恢复。所有数据库的InnoDB日志文件都位于数据目录级别。

InnoDB系统表空间包含数据目录、undo日志和缓冲区，不管数据库中的表使用的存储引擎是什么，每个数据库在数据目录下都有一个目录。

目录下包含以下：

1. 数据文件：例如InnoDB存储引擎特定的数据文件.ibd，当然还可以分区包括数据文件、元数据或索引信息在内的数据文件，这取决于使用的存储引擎

2. 格式文件(.frm): 包含每个表和/或视图结构的描述，位于相应的数据库目录中。

3. 触发器Triggers (.trg and .trn): 与表关联，并在表发生特定事件时，激活的已命名数据库对象。.trg文件将触发器链接到表(每个表一个触发器), trn文件存储触发器信息(每个触发器一个)。