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5.一条sql发送给mysql后,内部是如何执行的?(说一下 MySQL 执行一条查询语句的内部执行过程?)
7.如果一张表创建了多个索引,在哪个阶段或模块进行的索引选择?
12.阿里、京东等大厂都有自研的存储引擎,如何开发一套自己的?
当MySQL接收到客户端的查询SQL之后,仅仅只需要对其进行相应的权限验证之后,就会通过Query Cache来查找结果,甚至都不需要经过Optimizer模块进行执行计划的分析优化,更不需要发生任何存储引擎的交互
mysql5.7支持内部缓存,8.0之后就废弃掉了
缓存的意义在于快速查询提升系统性能,可以灵活控制缓存的一致性
mysql缓存的限制
mysql基本没有手段灵活的管理缓存失效和生效,尤其对于频繁更新的表
SQL必须完全一致才会导致cache命中
为了节省内存空间,太大的result set不会被cache (< query_cache_limit);
MySQL缓存在分库分表环境下是不起作用的;
执行SQL里有触发器,自定义函数时,MySQL缓存也是不起作用的;
在表的结构或数据发生改变时,基于该表相关cache立即全部失效。
应用层组织缓存,最简单的是使用redis,ehcached等
应用程序层面的缓存:在应用程序中实现缓存逻辑,可以更灵活地控制缓存的生命周期和内容。
使用第三方工具:例如ProxySQL,它可以作为中间件来缓存查询结果,并且支持缓存的TTL(生存时间),这样可以在一定程度上模拟查询缓存的功能。
服务器端查询重写:MySQL服务器提供了查询重写功能,可以通过重写查询来插入提示或进行其他修改以提高性能。
优化索引和查询:通过优化数据库的索引和查询逻辑来提升性能,减少对查询缓存的依赖。
使用其他数据库技术:如果查询缓存对应用程序非常关键,可以考虑使用其他支持查询缓存的数据库技术。
Connectors(客户端)
MySQL服务器之外的客户端程序,与具体的语言相关,例如Java中的JDBC,图形用户界面SQLyog等。本质上都是在TCP连接上通过MySQL协议和MySQL服务器进行通信。
MySQL Server(服务器)
第1层:连接层
系统(客户端)访问 MySQL 服务器前,做的第一件事就是建立 TCP 连接
。
经过三次握手建立连接成功后, MySQL 服务器对 TCP 传输过来的账号密码做身份认证、权限获取
。
用户名或密码不对,会收到一个
Access denied for user错误,客户端程序结束执行
用户名密码认证通过
,会从权限表查出账号拥有的权限
与连接关联,之后的权限判断逻辑,都将依赖于此时读到的权限
TCP 连接收到请求后,必须要分配给一个线程专门与这个客户端的交互。所以还会有个线程池,去走后面的流程。每一个连接从线程池中获取线程,省去了创建和销毁线程的开销。
第2层:服务层
Management Serveices & Utilities: 系统管理和控制工具
SQL Interface:SQL接口:
接收用户的SQL命令,并且返回用户需要查询的结果。
比如SELECT ... FROM就是调用SQL Interface
MySQL支持DML(数据操作语言)、DDL(数据定义语言)、存储过程、视图、触发器、自定义函数等多种SQL语言接口
Parser:解析器:
在SQL命令传递到解析器的时候会被解析器验证和解析。解析器中SQL 语句进行语法分析、语法解析
,并为其创建语法树
。
语法分析
语法分析主要是把输入转化成若干个tokens,包含key和非key。
在分析之后,会得到4个Token,其中有2个key,它们分别是SELECT、FROM。
key | 非key | key | 非key |
---|---|---|---|
SELECT | age | FROM | user |
典型的解析树如下:
Optimizer:查询优化器:
SQL语句在语法解析后、查询前会使用查询优化器对查询进行优化,确定SQL语句的执行路径,生成一个执行计划
。
Caches & Buffers: 查询缓存组件:
MySQL内部维持着一些Cache和Buffer,比如Query Cache用来缓存一条SELECT语句的执行结果,如果能够在其中找到对应的查询结果,那么就不必再进行查询解析、查询优化和执行的整个过程了,直接将结果反馈给客户端。
这个缓存机制是由一系列小缓存组成的。比如表缓存,记录缓存,key缓存,权限缓存等 。
这个查询缓存可以在不同客户端之间共享 。
第3层:引擎层
插件式存储引擎层( Storage Engines),负责MySQL中数据的存储和提取,对物理服务器级别维护的底层数据执行操作,服务器通过API与存储引擎进行通信
。不同的存储引擎具有的功能不同,管理的表有不同的存储结构,采用的存取算法也不同,这样我们可以根据自己的实际需要进行选取。例如MyISAM引擎和InnoDB引擎。
存储层
所有的数据、数据库、表的定义、表的每一行的内容、索引,都是存在文件系统
上,以文件的方式存在,并完成与存储引擎的交互。
首先,MySQL客户端通过协议与MySQL服务器建连接,通过SQL接口发送SQL语句,先检查查询缓存,如果命中,直接返回结果,否则进行语句解析。
也就是说,在解析查询之前,服务器会先访问查询缓存,如果某个查询结果已经位于缓存中,服务器就不会再对查询进行解析、优化、以及执行。它仅仅将缓存中的结果返回给用户即可,这将大大提高系统的性能。
接下来,MySQL解析器通过关键字将SQL语句进行解析,并生成一棵对应的解析树,
解析器使用MySQL语法规则验证和解析SQL语句。例如,它将验证是否使用了错误的关键字,或者使用关键字的顺序是否正确,引号能否前后匹配等;预处理器则根据MySQL规则进一步检查解析树是否合法,
例如,这里将检查数据表和数据列是否存在,还会解析名字和别名,看是否有歧义等。然后预处理器会进行查询重写,生成一棵新解析树。
接下来,查询优化器将解析树转化成执行计划。
MySQL优化程序会对我们的语句做一些优化,如子查询转换为连接、表达式简化等等。优化的结果就是生成一个执行计划,这个执行计划表明了应该使用哪些索引执行查询,以及表之间的连接顺序是啥样,等等。我们可以使用EXPLAIN语句来查看某个语句的执行计划。
最后,进入执行器阶段。
完成查询优化后,查询执行引擎
会按照生成的执行计划调用存储引擎提供的接口执行SQL查询并将结果返回给客户端。在MySQL8以下的版本,如果设置了查询缓存,这时会将查询结果进行缓存,再返回给客户端。
是在Parser:解析器 分析sql语法的时候检查的列。
在优化器阶段Optimizer:查询优化器:
查看MySQL提供什么存储引擎
SHOW ENGINES;
下面的结果表示MySQL中默认使用的存储引擎是InnoDB,支持事务,行锁,外键,支持分布式事务(XA),支持保存点(回滚)
也可以通过以下语句查看默认的存储引擎:
SHOW VARIABLES LIKE '%default_storage_engine%';
1. InnoDB存储引擎
InnoDB是MySQL的默认事务型引擎,它被设计用来处理大量的短期(short-lived)事务
。可以确保事务的完整提交(Commit)和回滚(Rollback)。
除非有非常特别的原因需要使用其他的存储引擎,否则应该优先考虑InnoDB引擎
。
数据文件结构:
表名.frm 存储表结构(MySQL8.0时,合并在表名.ibd中)
表名.ibd 存储数据和索引
InnoDB不仅缓存索引还要缓存真实数据, 对内存要求较 高 ,而且内存大小对性能有决定性的影响。
2. MyISAM存储引擎
MyISAM提供了大量的特性,包括全文索引、压缩、空间函数(GIS)等,但MyISAM不支持事务和行级锁
,有一个毫无疑问的缺陷就是崩溃后无法安全恢复。
优势是访问的 速度快 ,对事务完整性没有要求或者以SELECT、INSERT为主的应用。
数据文件结构:
表名.frm 存储表结构
表名.MYD 存储数据
表名.MYI 存储索引
MyISAM只缓存索引,不缓存真实数据。
3. Archive引擎
Archive档案存储引擎只支持INSERT和SELECT操作
。
Archive表适合日志和数据采集(档案)类应用。
根据英文的测试结论来看,Archive表比MyISAM表要小大约75%,比支持事务处理的InnoDB表小大约83%。
4. Blackhole引擎
Blackhole引擎没有实现任何存储机制,它会丢弃所有插入的数据,不做任何保存
。
但服务器会记录Blackhole表的日志,所以可以用于复制数据到备库,或者简单地记录到日志。但这种应用方式会碰到很多问题,因此并不推荐。
5. CSV引擎
CSV引擎可以将普通的CSV文件作为MySQL的表来处理,但不支持索引
。
CSV引擎可以作为一种数据交换的机制,非常有用。
CSV存储的数据直接可以在操作系统里,用文本编辑器,或者excel读取。
6. Memory引擎
如果需要快速地访问数据,并且这些数据不会被修改,重启以后丢失也没有关系,那么使用Memory表是非常有用。
Memory表至少比MyISAM表要快一个数量级。
7. Federated引擎
Federated引擎是访问其他MySQL服务器的一个代理(跨库关联查询)
,尽管该引擎看起来提供了一种很好的跨服务器的灵活性,但也经常带来问题,因此默认是禁用的。
MySQL :: MySQL 5.7 Reference Manual :: 14.4 InnoDB Architecture
InnoDB:InnoDB 是 MySQL 的默认存储引擎,它支持事务、行级锁、外键约束等特性。InnoDB 存储引擎采用了多版本并发控制(MVCC)的机制,可以提供较高的并发性能和事务支持。InnoDB 存储引擎的架构包括数据文件、日志文件、系统表空间等组成部分。
MyISAM:MyISAM 是 MySQL 的另一种常用的存储引擎,它不支持事务和行级锁,但支持全文索引和压缩表等特性。MyISAM 存储引擎的架构包括数据文件、索引文件、表定义文件等组成部分。
Memory:Memory 存储引擎将数据存储在内存中,适合用于临时表和缓存等场景。Memory 存储引擎的架构包括哈希索引、数据缓冲区等组成部分。
Archive:Archive 存储引擎用于存储大量的归档数据,采用压缩算法来减小存储空间。Archive 存储引擎的架构包括数据文件、压缩算法等组成部分。
方法1:
设置默认存储引擎:
SET DEFAULT_STORAGE_ENGINE=MyISAM;
方法2:
或者修改 my.cnf 文件:vim /etc/my.cnf 新增一行:default-storage-engine=MyISAM 重启MySQL:systemctl restart mysqld
方法3:
我们可以为 不同的表设置不同的存储引擎
CREATE TABLE 表名( 建表语句; ) ENGINE = 存储引擎名称; ALTER TABLE 表名 ENGINE = 存储引擎名称;
开发存储引擎并不难,难的是开发出来高效的有意义的存储引擎。
简单例子可以看一下官方源码中的示例,可以实现一个什么也没做的存储引擎。
有兴趣可以参考官方文档:MySQL: Welcome
外键 事务 锁
除非几乎没有写操作全部都是高频的读操作可以选择MyISAM作为表的存储引擎,其他业务可以一律使用InnoDB。
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