MySQL架構是什么

這篇文章主要介紹MySQL架構是什么，文中介紹的非常詳細，具有一定的參考價值，感興趣的小伙伴們一定要看完！

MySQL服務器架構、各種存儲引擎間的主要區別及區別的重要性

回顧MySQL歷史背景、基準測試，通過簡化細節和演示案例來討論MySQL的原理

正文：

MySQL架構可在多種不同場景中應用，可嵌入到應用程序中農，支持數據倉庫、內容索引、部署軟件、高可用冗余系統、在線事務處理系統等；

MySQL最重要的特性是他的存儲引擎架構，使得查詢處理及其他系統任務和數據存儲、提取分離；

1.1MySQL邏輯架構

1.2并發控制

鎖粒度：

鎖策略：在鎖開銷和數據安全性間尋求平衡，每個存儲引擎可實現指定鎖策略和粒度

表鎖：table lock  最基本的 開銷最小 鎖定整表

行級鎖：row lock 最大程度支持并發  最大的鎖開銷 在存儲引擎層（以自己的方式）實現

1.3事務

獨立工作單元，一組原子性SQL查詢

隔離級別：

四種，每種規定了事務中所作的修改，較低的隔離可以執行更高的并發、開銷也更低

READ UNCOMMITTED未提交讀

事務中的修改及時沒有提交，對其他事務也是可見的；事務讀取未提交的數據：臟讀；很少使用

READ COMMITTED提交讀

almost庫默認隔離級別，非MySQL；事務從開始到結束只看見已提交的事務所作的修改，本身所做的修改對其他事務不可見；不可重復讀：兩次執行同樣的查詢，結果可能不一樣（其他事務的修改）

REPEATABLE READ可重復讀

MySQL默認，解決了臟讀，同一事務多次讀同樣結果；幻讀：當某個事務在讀取某個范圍內的記錄時、另一個事務在該范圍內插入新的記錄，當前事務再次讀取該范圍記錄、幻行

SERIALIZABLE:可串行化

最高，強制事務串行執行，避免幻讀問題，讀取每行數據時加鎖（可導致大量超時和鎖爭用），很少使用

死鎖

1、兩個多個事務在同一個資源上相互占用并請求鎖定對方占用的資源；

2、多個事務試圖以不同的順序鎖定資源，可能產生死鎖；

3、多個事務同時鎖定同一個資源；

鎖的行為和順序和存取引擎相關，同樣的順序執行語句，一些存儲引擎會產生死鎖一些不會；

死鎖產生的雙重原因：因為真正的數據沖突(很難避免），因為存儲引擎的實現方式導致；

死鎖發送后，只有部分或完全回滾其中一個事務，才能打破死鎖：InnoDB即回滾持有最少行級排他鎖的事務；

1.3.4MySQL中的事務:存儲引擎實現

MySQL兩種事務型存儲引擎：InnoDB、NDB Cluster

自動提交AUTOCOMMIT；

默認采用自動提交模式，如果不顯式開始一個事務，則每個查詢都被當做一個事務執行提交操作，可通過AUTOCOMMIT變量來啟用=1  =ON 、禁用=0  =OFF（all查詢都在一個事務中直到顯式commit rollback）事務結束同時開始新的事務，修改這個變量對非事務型表沒有任何影響；

MySQL可以通過set transaction isolation level設置隔離級別，新的級別在下一個事務開始時生效，配置文件設置整個庫的，也可只改變當前會話的隔離級別

set session transaction isolation level read committed;

建議：不管何時都不要顯示執行LOCK TABLES ，不管使用的是什么存儲引擎

1.4多版本并發控制MVCC

數據庫MySQL、Oracle、postgresql等都實現了MVCC，各自實現機制不同【源】

MVCC:每個連接到數據庫的讀、在某個瞬間看到的是數據庫的快照，寫操作在提交之前對外不可見；【源】

更新時，將舊數據標記為過時且在別處增加新版本的數據（多個版本的數據，只有一個最新），容許讀取之前的數據

特點：

1、每行數據都存在一個版本，每次數據更新時都更新該版本

2、修改時copy出當前版本、隨意修改，各事務間不干擾

3、保存時比較版本號，成功commit則覆蓋原紀錄，失敗則放棄rollback

4、只在REPEATABLE READ 和READ COMMITTED兩個隔離級別下工作

1.5MySQL存儲引擎

mysql將每個數據庫保存位數據目錄下的一個子目錄，創建表示，mysql在子目錄下創建與表同名的.frm文件保存表的定義，不同存儲引擎保存數據和索引的方式不同，但表的定義在MySQL服務層同一處理；

InnoDB:默認事務型引擎、最重要、廣泛使用

處理大量短期事務；其性能和自動崩潰恢復特性、非事務型存儲的需求中也很流行

數據存儲在由InnoDB管理的表空間中，由一系列數據文件組成；

使用MVCC支持高并發，并實現了四個標準的隔離級別，默認是REPEATABLE READ可重復讀，通過間隙鎖next-key locking防止幻讀，間隙鎖使得InnoDB鎖定查詢設計的行還鎖定索引中的間隙防止喚影行；

間隙鎖：

當使用范圍條件并請求鎖時，InnoDB給符合條件的已有數據記錄的索引項加鎖，對應鍵值在條件范圍內但是不存在的記錄（間隙）加鎖，間隙鎖:【源】

//如emp表中有101條記錄，其empid的值分別是 1,2,...,100,101
Select * from  emp where empid > 100 for update;

InnoDB對符合條件的empid值為101的記錄加鎖，也會對empid大于101（這些記錄并不存在）的“間隙”加鎖；

1、上面的例子，如果不使用間隙鎖，如果其他事務插入大于100的記錄，本事務再次執行則幻讀，但是會造成鎖等待，在并發插入比較多時、要盡量優化業務邏輯，使用相等條件來訪問更新數據，避免使用范圍條件；

2、 在使用相等條件請求給一個不存在的記錄加鎖時，也會使用間隙鎖，當我們通過參數刪除一條記錄時，如果參數在數據庫中不存在，庫會掃描索引，發現不存在，delete語句獲得一個間隙鎖，庫向左掃描掃到第一個比給定參數小的值，向右掃描到第一個比給定參數大的值，構建一個區間，鎖住整個區間內數據；【源】

1.5.2MyIsSAM存儲引擎

全文索引、壓縮、空間函數，不支持事務和行級鎖，崩潰后無法安全恢復

存儲：

將表存儲在兩個文件中：數據.MYD、索引文件.MYI

表可以包含動態或靜態（長度固定）行，MySQL據表定義來決定采用何種行格式

表如是變長行，默認配置只能處理256TB數據（指向記錄的指針長度6字節），改變表指針長度，修改表的MAX_ROWS和AVG_ROW_LENGTH，兩者相乘=表可到達的max大小，修改會導致重建整個表、表all索引；

特性：

1、對整張表加鎖，讀、共享鎖，寫、排他鎖，但在讀的同時可從表中插入新記錄：并發插入

2、修復：可手工、自動執行檢查和修復操作，CHECK TABLE mytable檢查表錯誤，REPAIR TABLE mytable進行修復，執行修復可能會丟失些數據，如果服務器關閉，myisamchk命令行根據檢查和修復操作；

3、索引特性：支持全文索引，基于分詞創建的索引，支持復雜查詢

4、延遲更新索引鍵Delayed Key Write,如果指定了DELAY_KEY_WRITE選項，每次修改完，不會立即將修改的索引數據寫入磁盤，寫入到內存的鍵緩沖區，清理此區或關閉表時將對應的索引塊寫入到磁盤，提升寫性能，但是在庫或主機崩潰時造成索引損壞、需要執行修復操作

壓縮表：

表在創建并導入數據后，不再修改，比較適合，可使用myisampack對MyISAM表壓縮（打包），壓縮表不能修改（除非先解除壓縮、修改數據、再次壓縮）；減少磁盤空間占用、磁盤IO，提升查詢性能，也支持只讀索引；

現在的硬件能力，讀取壓縮表數據時解壓的開銷不大，減少IO帶來的好處大得多，壓縮時表記錄獨立壓縮，讀取單行時不需要解壓整個表

性能：

設計簡單，緊密格式存儲；典型的性能問題是表鎖的問題，長期處于locked狀態：找表鎖

1.5.3內建的其他存儲引擎

Archive：適合日志和數據采集類應用，針對高速插入和壓縮優化，支持行級鎖和專業緩存區，緩存寫利用zlib壓縮插入的行，select掃描全表；

Blackhole：復制架構和日志審核，其服務器記錄blackhole表日志，可復制數據到備庫 日志；

CSV：數據交換機制，將CSV文件作為MySQL表來處理，不支持索引；

Federated：訪問其他MySQL服務器的代理，創建遠程mysql的客戶端連接將查詢傳輸到遠程服務器執行，提取發送需要的數據，默認禁用；

Memory：快速訪問不會被修改的數據，數據保存在內存、不IO，表結構重啟后還在但數據沒了

1、查找 或 映射 表 ，2、緩存周期性聚合數據， 3、保存數據分析中產生的中間數據

支持hash索引，表級鎖，查找快并發寫入性能低，不支持BLOB/TEXT類型的列，每行長度固定，內存浪費

Merge：myisam變種，多個myisam合并的虛擬表

NDB集群引擎：

1.5.4第三方存儲引擎

OLTP類:

XtraDB基于InnoDB改進，性能、可測量性、操作靈活

PBXT：ACID/MVCC，引擎級別的復制、外鍵約束，較復雜架構對固態存儲SSD適當支持，較大值類型BLOB優化

TokuDB：大數據，高壓縮比，大數據量創大量索引

RethinkDB:固態存儲

面向列的

列單獨存儲，壓縮效率高

Infobright：大數據量，數據分析、倉庫應用設計的，高度壓縮，按照塊（一組元數據）排序；塊結構準索引，不支持索引（量大索引也沒用），如查詢無法再存儲層使用面向列的模式執行，則需要在服務器層轉換成按行處理

社區存儲引擎：***

1.5.5選擇合適的引擎

除非需要用到某些InnoDB不具備的特性，且無辦法可以替代，否則優先選擇InnoDB引擎

不要混合使用多種存儲引擎，如果需要不同的存儲引擎：

1、事務：需要事務支出，InnoDB XtraDB；不需要 主要是select insert 那MyISAM

2、備份：定期關閉服務器來執行備份，該因素可忽略；在線熱備份，InnoDB

3、崩潰恢復：數據量較大，MyISAM崩后損壞概率比InnoDB高很多、恢復速度慢

4、持有的特性：

1.5.6轉換表的引擎

ALTER TABLE:最簡單

ALTER TABLE mytable ENGINE=InnoDB

此會執行很長時間，MySQL按行將數據從原表復制到新表中，在復制期間可能會消耗掉系統all的I/O能力，同時原表上加讀鎖；會失去和原引擎相關的all特性

導出與導入：

mysqldump工具將數據導出到文件，修改文件中CREATE_TABLE語句的存儲引擎選項，同時修改表名（同一個庫不能存在相同的表名），mysqldump默認會自動在CREATE_TABLE語句前加上DROP TABLE語句

創建與查詢：CREATE SELECT

綜合上述兩種方法：先建新存儲引擎表，利用INSERT……SELECT語法導數

CREATE TABLE innodb_table LIKE myisam_table
ALTER TABLE innodb_table ENGINE=InnoDB;
INSERT INTO innodb_table SELECT * FROM myisam_table;
數據量大的話，分批處理（放事務中）

1.6MySQL時間線Timeline

早期MySQL破壞性創新，有諸多限制，且很多功能只能說是二流的，但特性支持和較低的使用成本，使受歡迎；5.x早起引入視圖、存儲過程等，期望成為“企業級”數據庫，但不算成功，5.5顯著改善

1.7MySQL開發模式

遵循GPL開源協議，全部源代碼開發給社區，部分插件收費；

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