数据库 & 数据库实例

在讲 MySQL 体系结构之前，我们先要搞懂数据库与数据库实例这两个概念，这两者其实是不一样的概念。

数据库

定义：物理操作系统文件或其他形式文件类型的集合。

通常来说数据库就是一组二进制文件，存储在文件系统上。

数据库实例

定义：

  • 由数据库后台进程 / 线程以及一个共享内存区组成。
  • 共享内存可以被运行的后台进程 / 线程所共享。
  • 数据库实例才是真正用来操作数据库文件的。

通常来说数据库实例就是用来操作数据库文件的。

实例与数据库之间的关系

MySQL 数据库中实例与数据库是一对一之间的关系。

MySQL 体系结构

MySQL 数据库是单进程多线程的架构，和 SQL Server 类似，和 Oracle 不一样，Oracle 是多进程架构。

MySQL 体系结构如下图所示。

MySQL 体系结构-概述 - 图1

MySQL 从概念上分为四层，这四层自顶向下分别是网络连接层，服务层（核心层），存储引擎层，系统文件层。我们自顶向下开始讲解。

网络连接层（Client Connectors）

主要负责连接管理、授权认证、安全等等。每个客户端连接都对应着服务器上的一个线程。服务器上维护了一个线程池，避免为每个连接都创建销毁一个线程。当客户端连接到 MySQL 服务器时，服务器对其进行认证。可以通过用户名与密码认证，也可以通过 SSL 证书进行认证。登录认证后，服务器还会验证客户端是否有执行某个查询的操作权限。这一层并不是 MySQL 所特有的技术。

服务层（MySQL SERVER）

第二层服务层是 MySQL 的核心，MySQL 的核心服务层都在这一层，查询解析，SQL 执行计划分析，SQL 执行计划优化，查询缓存。以及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。

  • 连接池（Connection Pool）：管理、缓冲用户的连接，线程处理等需要缓存的需求。
  • 管理服务和工具组件（Services & utilities）：系统管理和控制工具，例如备份恢复、MySQL 复制、集群等。
  • SQL 接口（SQL Interface）：接受用户的 SQL 命令，并且返回用户需要查询的结果。
  • 查询解析器（Parser）：SQL 命令传递到解析器的时候会被解析器验证和解析（权限、语法结构）。
  • 查询优化器（Optimizer）：SQL 语句在查询之前会使用查询优化器对查询进行优化。
  • 缓存（Caches）：如果查询缓存有命中的查询结果，查询语句就可以直接去查询缓存中取数据。

存储引擎层（Pluggable Storage Engines）

负责 MySQL 中数据的存储与提取。 服务器中的查询执行引擎通过 API 与存储引擎进行通信，通过接口屏蔽了不同存储引擎之间的差异。MySQL 采用插件式的存储引擎。MySQL 为我们提供了许多存储引擎，每种存储引擎有不同的特点。我们可以根据不同的业务特点，选择最适合的存储引擎。如果对于存储引擎的性能不满意，可以通过修改源码来得到自己想要达到的性能。

MySQL 存储引擎的特点：
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  • MySQL 采用插件式的存储引擎。
  • 存储引擎是针对于表的而不是针对库的（一个库中不同表可以使用不同的存储引擎），服务器通过 API 与存储引擎进行通信，用来屏蔽不同存储引擎之间的差异。
  • 不管表采用什么样的存储引擎，都会在数据区，产生对应的一个 frm 文件（表结构定义描述文件）。

可以通过 SHOW ENGINES; 命令查看 MySQL 支持的存储引擎。

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通过 SHOW TABLE STATUS; 命令查看当前库中的表使用的是什么存储引擎。

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系统文件层（File System NTFS ext4 SAN NAS）

系统文件层包含数据、索引、redo 日志、undo 日志、错误日志、查询记录、慢查询等，后文会有详细的介绍。

比如该层将数据库的数据存储在文件系统之上，并完成与存储引擎的交互。

MySQL 体系结构-概述 - 图4

MySQL 逻辑存储结构

首先我们有一个 MySQL 实例，实例下面有多个 Database，每个 Database 有一个 Schema，每个 Schema 下面有多张表，基于表还可以建很多虚拟视图。整个结构如下图所示。

在 MySQL 数据库中，Database 和 Schema 是一对一的，所以 Database 和 Schema 是一个概念。

  1. create database aaa;
  3. # 可以通过删除schema，来删除database，两者是一个概念
  4. drop schema aaa;
  6. create schema aaa;

在其他数据库中，一个 Database 可以对应多个 Schema，比如 PgSQL 就存在多个 Schema。

image.png

MySQL 物理存储结构

在安装 MySQL 的时候会生成一个 data 目录，这个目录就是 MySQL 的数据文件路径，通过在配置文件中的 datadir 参数配置，一般情况下，不要把 MySQL 的数据文件路径配置在 MySQL 的安装目录下。

在 MySQL 的数据文件路径下，一个 Database 对应一个文件夹，每张表对应一组文件，不同存储引擎的表文件是不一样的，这里的 Country 表使用的是 MyISAM 存储引擎，关于存储引擎后面会单独分享一篇文章。

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作者：殷建卫 链接：https://www.yuque.com/yinjianwei/vyrvkf/bq2ib3 来源：殷建卫 - 架构笔记 著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权，非商业转载请注明出处。