怎么學(xué)mysql底層原理 MySQL基本原理

mysql是怎樣運行的從根兒上理解mysql電子書

《MySQL是怎樣運行的：從根兒上理解 MySQL》采用詼諧幽默的表達方式，對MySQL的底層運行原理進行了介紹，內(nèi)容涵蓋了使用MySQL的同學(xué)在求職面試和工作中常見的一些核心概念?？傆?2 章，劃分為4個部分。第1部分介紹了MySQL入門的一些知識，比如MySQL的服務(wù)器程序和客戶端程序有哪些、MySQL的啟動選項和系統(tǒng)變量，以及使用的字符集等。第2部分是本書后續(xù)章節(jié)的基礎(chǔ)，介紹了MySQL的一些基礎(chǔ)知識，比如記錄、頁面、索引、表空間的結(jié)構(gòu)和用法等。第3部分則與大家在工作中經(jīng)常遇到的查詢優(yōu)化問題緊密相關(guān)，介紹了單表查詢、連接查詢的執(zhí)行原理，MySQL基于成本和規(guī)則的優(yōu)化具體指什么，并詳細分析了Explain語句的執(zhí)行結(jié)果。第4部分則是與MySQL中的事務(wù)和鎖相關(guān)，介紹了事務(wù)概念的來源，MySQL是如何實現(xiàn)事務(wù)的，包括redo日志、undo日志、MVCC、各種鎖的細節(jié)等。

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盡管《MySQL是怎樣運行的：從根兒上理解 MySQL》在寫作時參考的MySQL源代碼版本是5.7.22，但是大部分內(nèi)容與具體的版本號并沒有多大關(guān)系。無論是很早之前就已身居MySQL專家的人員，還是希望進一步提升技能的DBA，甚至是三五年后才會入行的“萌新”，本書都是他們徹底了解MySQL運行原理的優(yōu)秀書

Mysql的工作原理是什么

Mysql?工作原理圖

Mysql是由SQL接口，解析器，優(yōu)化器，緩存，存儲引擎組成的。

mysql原理圖各個組件說明：

1. connectors

與其他編程語言中的sql?語句進行交互，如php、java等。

2. Management Serveices Utilities

系統(tǒng)管理和控制工具

3. Connection Pool (連接池)

管理緩沖用戶連接，線程處理等需要緩存的需求

4. SQL Interface (SQL接口)

接受用戶的SQL命令，并且返回用戶需要查詢的結(jié)果。比如select from就是調(diào)用SQL Interface

5. Parser?（解析器）

SQL命令傳遞到解析器的時候會被解析器驗證和解析。

主要功能：

a .?將SQL語句分解成數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并將這個結(jié)構(gòu)傳遞到后續(xù)步驟，后面SQL語句的傳遞和處理就是基于這個結(jié)構(gòu)的

b. ?如果在分解構(gòu)成中遇到錯誤，那么就說明這個sql語句是不合理的，語句將不會繼續(xù)執(zhí)行下去

6. Optimizer (查詢優(yōu)化器)

SQL語句在查詢之前會使用查詢優(yōu)化器對查詢進行優(yōu)化(產(chǎn)生多種執(zhí)行計劃,最終數(shù)據(jù)庫會選擇最優(yōu)化的方案去執(zhí)行,盡快返會結(jié)果)?他使用的是“選取-投影-聯(lián)接”策略進行查詢。

用一個例子就可以理解：?select uid,name from user where gender = 1;

這個select?查詢先根據(jù)where?語句進行選取，而不是先將表全部查詢出來以后再進行g(shù)ender過濾

這個select查詢先根據(jù)uid和name進行屬性投影，而不是將屬性全部取出以后再進行過濾

將這兩個查詢條件聯(lián)接起來生成最終查詢結(jié)果.

7. Cache和Buffer (查詢緩存)

如果查詢緩存有命中的查詢結(jié)果，查詢語句就可以直接去查詢緩存中取數(shù)據(jù)。

這個緩存機制是由一系列小緩存組成的。比如表緩存，記錄緩存，key緩存，權(quán)限緩存等

8.Engine (存儲引擎)

存儲引擎是MySql中具體的與文件打交道的子系統(tǒng)。也是Mysql最具有特色的一個地方。

Mysql的存儲引擎是插件式的。它根據(jù)MySql AB公司提供的文件訪問層的一個抽象接口來定制一種文件訪問機制（這種訪問機制就叫存儲引擎）

SQL?語句執(zhí)行過程

數(shù)據(jù)庫通常不會被直接使用，而是由其他編程語言通過SQL語句調(diào)用mysql，由mysql處理并返回執(zhí)行結(jié)果。那么Mysql接受到SQL語句后，又是如何處理

首先程序的請求會通過mysql的connectors與其進行交互，請求到處后，會暫時存放在連接池（connection pool)中并由處理器（Management Serveices Utilities）管理。當(dāng)該請求從等待隊列進入到處理隊列，管理器會將該請求丟給SQL接口（SQL Interface）。SQL接口接收到請求后，它會將請求進行hash處理并與緩存中的結(jié)果進行對比，如果完全匹配則通過緩存直接返回處理結(jié)果；否則，需要完整的走一趟流程：

(1)由SQL接口丟給后面的解釋器（Parser），解釋器會判斷SQL語句正確與否，若正確則將其轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

(2)解釋器處理完，便來到后面的優(yōu)化器（Optimizer），它會產(chǎn)生多種執(zhí)行計劃,最終數(shù)據(jù)庫會選擇最優(yōu)化的方案去執(zhí)行,盡快返會結(jié)果。

(3)確定最優(yōu)執(zhí)行計劃后，SQL語句此時便可以交由存儲引擎（Engine）處理，存儲引擎將會到后端的存儲設(shè)備中取得相應(yīng)的數(shù)據(jù)，并原路返回給程序。

注意點

(1)如何緩存查詢數(shù)據(jù)

存儲引擎處理完數(shù)據(jù)，并將其返回給程序的同時，它還會將一份數(shù)據(jù)保留在緩存中，以便更快速的處理下一次相同的請求。具體情況是，mysql會將查詢的語句、執(zhí)行結(jié)果等進行hash，并保留在cache中，等待下次查詢。

(2)buffer與cache的區(qū)別

從mysql原理圖可以看到，緩存那里實際上有buffer和cache兩個，那它們之間的區(qū)別：簡單的說就是，buffer是寫緩存，cache是讀緩存。

(3)如何判斷緩存中是否已緩存需要的數(shù)據(jù)

這里可能有一個誤區(qū)，覺得處理SQL語句的時候，為了判斷是否已緩存查詢結(jié)果，會將整個流程走一遍，取得執(zhí)行結(jié)果后再與需要的進行對比，看看是否命中，并以此說，既然不管緩存中有沒有緩存到查詢內(nèi)容，都要整個流程走一遍，那緩存的優(yōu)勢在哪？

其實并不是這樣，在第一次查詢后，mysql便將查詢語句以及查詢結(jié)果進行hash處理并保留在緩存中，SQL查詢到達之后，對其進行同樣的hash處理后，將兩個hash值進行對照，如果一樣，則命中，從緩存中返回查詢結(jié)果；否則，需要整個流程走一遍。

MySQL底層原理

二叉樹：當(dāng)不平衡時，單邊增長，可能退化為線性

紅黑樹：數(shù)據(jù)量大時，深度不可控

AVL樹：相比較與紅黑樹，嚴格平衡，但是增刪情況下，通過旋轉(zhuǎn)再平衡的開銷過大，適合查找場景多的應(yīng)用

Hash： 不支持范圍查找

平衡的多路查找樹，一個結(jié)點存放多個元素。

與紅黑樹相比，在相同的的節(jié)點的情況下，一顆B/B+樹的高度遠遠小于紅黑樹的高度(在下面B/B+樹的性能分析中會提到)。B/B+樹上操作的時間通常由存取磁盤的時間和CPU計算時間這兩部分構(gòu)成，而CPU的速度非常快，所以B樹的操作效率取決于訪問磁盤的次數(shù)，關(guān)鍵字總數(shù)相同的情況下B樹的高度越小，磁盤I/O所花的時間越少。

m階：節(jié)點中，子節(jié)點數(shù)的最大值（子節(jié)點數(shù)，不是結(jié)點存放元素）

1. 樹中每個結(jié)點最多m個子樹（最多m-1個關(guān)鍵字，兩個子樹夾一個關(guān)鍵字）

2. 根節(jié)點最少有1個關(guān)鍵字

3. 非根結(jié)點最少m/2個子樹（m/2 - 1個關(guān)鍵字）

4. 每個關(guān)鍵字排序

5. 所有的葉子結(jié)點位于同一層

6. 每個結(jié)點都存有索引和數(shù)據(jù)

（1）簡介

B+樹是應(yīng)文件系統(tǒng)所需而產(chǎn)生的一種B樹的變形樹（文件的目錄一級一級索引，只有最底層的葉子節(jié)點（文件）保存數(shù)據(jù)）非葉子節(jié)點只保存索引，不保存實際的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)都保存在葉子節(jié)點中。所有的非葉子節(jié)點都可以看成索引部分！

（2）B+樹的性質(zhì)(下面提到的都是和B樹不相同的性質(zhì))

1. b+樹有兩種類型的結(jié)點：

1.1 內(nèi)部結(jié)點（索引結(jié)點，非葉結(jié)點）： 只存索引，不存數(shù)據(jù)

1.2 葉子結(jié)點 （存數(shù)據(jù)）

2. 內(nèi)部結(jié)點 和 葉子結(jié)點的 key遞增排序

3. 每個葉結(jié)點存有相鄰葉結(jié)點的指針

4. 父結(jié)點存有右孩子第一個元素索引

1.磁盤io代價低：b+樹的非葉結(jié)點只存儲索引，不存儲數(shù)據(jù)，單一結(jié)點能存放的索引數(shù)更多，樹更矮胖

2. b+樹查詢效率穩(wěn)定：所有查詢必須到葉節(jié)點

3. b+樹葉子節(jié)點為有序表，效率更高，支持范圍查詢。

新聞名稱：怎么學(xué)mysql底層原理 MySQL基本原理
新聞來源：http://muchs.cn/article22/hgecjc.html

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