MySQL的逻辑架构

1.MySQL简介

和其他数据库系统相比, MySQL有点与众不同,它的架构可以在多种不同场景中应用并发挥好的作用,但同时也会带来一点选择上的困难。MySQL并不完美,却足够灵活,能够适应高要求的环境,例如web类应用。同时, MySQL既可以嵌入到应用程序中,也可以支持数据仓库、内容索引和部署软件、高可用的冗余系统、在线事务处理系统 (OLTP)等各种应用类型。

为了充分发挥MySQL的性能并顺利地使用,就必须理解其设计。MySQL的灵活性体现在很多方面。例如,你可以通过配置使它在不同的硬件上都运行得很好,也可以支持多种不同的数据类型。但是, MySQL最重要、最与众不同的特性是它的存储引擎架构,这种架构的设计将查询处理(Query Processing)及其他系统任务(Server Task)和数据的存储/提取相分离。这种处理和存储分离的设计可以在使用时根据性能、特性,以及其他需求来选择数据存储的方式。

2.MySQL逻辑架构

了解MySQL各组件之间如何协同工作的架构,会有助于深人理解MySQL服务器。图1-1展示了MySQL的逻辑架构图。

图1-1 MySQL服务器架构图

最上层的服务并不是MySQL所独有的,大多数基于网络的客户端/服务器的工具或者服务都有类似的架构。比如连接处理、授权认证、安全等等。

第二层架构是MySQL比较有意思的部分。大多数MysQL的核心服务功能都在这一层包括查询解析、分析、优化、缓存以及所有的内置函数(例如, 日期、时间、数学和加密函数),所有跨存储引擎的功能都在这一层实现:存储过程、触发器、视图等。

第三层包含了存储引擎。存储引擎负责MySQL中数据的存储和提取。和GNU/Liux下的各种文件系统一样,每个存储引擎都有它的优势和劣势。服务器通过API与存储引擎进行通信。这些接口屏蔽了不同存储引擎之间的差异,使得这些差异对上层的查询过程透明。存储引擎API包含几十个底层函数,用于执行诸如“开始一个事务”或者“根据主键提取一行记录”等操作。但存储引擎不会去解析SQL1,不同存储引擎之间也不会相互通信,而只是简单地响应上层服务器的请求。

3.连接管理与安全性

每个客户端连接都会在服务器进程中拥有一个线程,这个连接的查询只会在这个单独的线程中执行,该线程只能轮流在某个CPU核心或者CPU中运行。服务器会负责缓存线程,因此不需要为每一个新建的连接创建或者销毁线程。

当客户端(应用)连接到MySQL服务器时,服务器需要对其进行认证。认证基于用户名、原始主机信息和密码。如果使用了安全套接字(SSL)的方式连接,还可以使用X.509 证书认证。一旦客户端连接成功,服务器会继续验证该客户端是否具有执行某个特定查询的权限(例如,是否允许客户端对world数据库的Country表执行SELECT语句)。

4.优化与执行

MySQL会解析查询,并创建内部数据结构(解析树),然后对其进行各种优化,包括重写查询、决定表的读取顺序,以及选择合适的素引等。用户可以通过特殊的关键字提示 (hint)优化器,影响它的决策过程。也可以请求优化器解释(explain)优化过程的各个因素,使用户可以知道服务器是如何进行优化决策的,并提供一个参考基准,便于用户重构查询和schema、修改相关配置,使应用尽可能高效运行。

优化器并不关心表使用的是什么存储引擎,但存储引擎对于优化查询是有影响的。优化器会请求存储引擎提供容量或某个具体操作的开销信息,以及表数据的统计信息等。例如,某些存储引擎的某种素引,可能对一些特定的查询有优化。

对于SELECT语句,在解析查询之前,服务器会先检查查询缓存(Query Cache),如果能够在其中找到对应的查询,服务器就不必再执行查询解析、优化和执行的整个过程,而是直接返回查询缓存中的结果集。

摘自：《高性能MySQL》