MySQL數(shù)據(jù)庫工作原理

接觸一個(gè)新的事物的時(shí)候，是有必要從其工作原理入手，弄清楚這個(gè)東西的來龍去脈，為接下來的繼續(xù)深入學(xué)習(xí)做好鋪墊，掌握好其原理有助于我們從整體上來把握這個(gè)東西，并且?guī)椭覀冊(cè)谂佩e(cuò)過程中理清思路。接下來，還是從mysql的工作原理開始入手，下面先來一張經(jīng)典的圖：

上面的圖就是mysql的內(nèi)部架構(gòu)，可以清楚的看到Mysql是由SQL接口，解析器，優(yōu)化器，緩存，存儲(chǔ)引擎組成的。

下面是關(guān)于上述部件的介紹：

1. connectors

   與其他編程語言中的sql 語句進(jìn)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(shí)候會(huì)被解析器驗(yàn)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(gè)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(gè)結(jié)構(gòu)的
   b. 如果在分解構(gòu)成中遇到錯(cuò)誤，那么就說明這個(gè)sql語句是不合理的，語句將不會(huì)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(huì)使用查詢優(yōu)化器對(duì)查詢進(jìn)行優(yōu)化(產(chǎn)生多種執(zhí)行計(jì)劃,最終數(shù)據(jù)庫會(huì)選擇最優(yōu)化的方案去執(zhí)行,盡快返會(huì)結(jié)果) 他使用的是“選取-投影-聯(lián)接”策略進(jìn)行查詢。
   用一個(gè)例子就可以理解： select uid,name from user where gender = 1;
   這個(gè)select 查詢先根據(jù)where 語句進(jìn)行選取，而不是先將表全部查詢出來以后再進(jìn)行g(shù)ender過濾
   這個(gè)select查詢先根據(jù)uid和name進(jìn)行屬性投影，而不是將屬性全部取出以后再進(jìn)行過濾
   將這兩個(gè)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(gè)緩存機(jī)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(chǔ)引擎)

存儲(chǔ)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(gè)地方。

Mysql的存儲(chǔ)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(gè)抽象接口來定制一種文件訪問機(jī)制（這種訪問機(jī)制就叫存儲(chǔ)引擎）

SQL 語句執(zhí)行過程

數(shù)據(jù)庫通常不會(huì)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，又是如何處理的呢？

首先程序的請(qǐng)求會(huì)通過mysql的connectors與其進(jìn)行交互，請(qǐng)求到處后，會(huì)暫時(shí)存放在連接池（connection pool)中并由處理器（Management Serveices & Utilities）管理。當(dāng)該請(qǐng)求從等待隊(duì)列進(jìn)入到處理隊(duì)列，管理器會(huì)將該請(qǐng)求丟給SQL接口（SQL Interface）。SQL接口接收到請(qǐng)求后，它會(huì)將請(qǐng)求進(jìn)行hash處理并與緩存中的結(jié)果進(jìn)行對(duì)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），上面已經(jīng)說到，解釋器會(huì)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(huì)產(chǎn)生多種執(zhí)行計(jì)劃,最終數(shù)據(jù)庫會(huì)選擇最優(yōu)化的方案去執(zhí)行,盡快返會(huì)結(jié)果。

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

這里有幾點(diǎn)需要注意：

(1)如何緩存查詢數(shù)據(jù)？

存儲(chǔ)引擎處理完數(shù)據(jù)，并將其返回給程序的同時(shí)，它還會(huì)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(qǐng)求。具體情況是，mysql會(huì)將查詢的語句、執(zhí)行結(jié)果等進(jìn)行hash，并保留在cache中，等待下次查詢。

(2)buffer與cache的區(qū)別？

從上面的圖可以看到，緩存那里實(shí)際上有buffer和cache兩個(gè)，那它們之間是否有什么不同呢？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(gè)誤區(qū)，覺得處理SQL語句的時(shí)候，為了判斷是否已緩存查詢結(jié)果，會(huì)將整個(gè)流程走一遍，取得執(zhí)行結(jié)果后再與需要的進(jìn)行對(duì)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(gè)流程走一遍，那么緩存的優(yōu)勢又在哪里？？

實(shí)際上，并非如此，在第一次查詢后，mysql便將查詢語句以及查詢結(jié)果進(jìn)行hash處理并保留在緩存中，SQL查詢到達(dá)之后，對(duì)其進(jìn)行同樣的hash處理后，將兩個(gè)hash值進(jìn)行對(duì)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(gè)流程走一遍。