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理解MySQL——架构与概念
写在前面:最早接触的MySQL是在三年前,,很多功能都不支持,比如,存储过程,视图,触发器,更别说分布式事务等复杂特性了。(2005年10月)开始,MySQL渐渐步入企业级数据库的行列了;复制、集群、分区、分布式事务,这些企业级的特性,使得现在的MySQL,完全可以应用于企业级应用环境(很多互联网公司都用其作为数据库服务器,尽管节约成本是一个因素,但是没有强大功能作后盾,则是不可想象的)。虽然,MySQL还有很多不足,比如,复制、分区的支持都十分有限、查询优化仍需要改进,但是MySQL已经是一个足够好的DBMS了,更何况它是 opensource的。这段时间没有事,出于好奇,略微的研究了一下MySQL,积累了一些资料,欲总结出来。这些资料打算分为两部分,上部主要讨论 MySQL的优化,其中主要参考了《MySQL Manual》和《High Performance MySQL》,如果有时间,以后在下部分析一下MySQL的源码。如果你是MySQL高手,希望你不吝赐教;如果你是新手,希望对你有用。
第一章、MySQL架构与概念
1、MySQL的逻辑架构
最上面不是MySQL特有的,所有基于网络的C/S的网络应用程序都应该包括连接处理、认证、安全管理等。
中间层是MySQL的核心,包括查询解析、分析、优化和缓存等。同时它还提供跨存储引擎的功能,包括存储过程、触发器和视图等。
最下面是存储引擎,它负责存取数据。服务器通过storage engine API可以和各种存储引擎进行交互。
、查询优化和执行(Optimization and Execution)
MySQL 将用户的查询语句进行解析,并创建一个内部的数据结构——分析树,然后进行各种优化,例如重写查询、选择读取表的顺序,以及使用哪个索引等。查询优化器不关心一个表所使用的存储引擎,但是存储引擎会影响服务器如何优化查询。优化器通过存储引擎获取一些参数、某个操作的执行代价、以及统计信息等。在解析查询之前,服务器会先访问查询缓存(query cache)——它存储SELECT语句以及相应的查询结果集。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。
、并发控制
MySQL提供两个级别的并发控制:服务器级(the server level)和存储引擎级(the storage engine level)。加锁是实现并发控制的基本方法,MySQL中锁的粒度:
(1) 表级锁:MySQL独立于存储引擎提供表锁,例如,对于ALTER TABLE语句,服务器提供表锁(table-level lock)。
(2) 行级锁:InnoDB和Falcon存储引擎提供行级锁,此外,BDB支持页级锁。InnoDB的并发控制机制,下节详细讨论。
另外,值得一提的是,MySQL的一些存储引擎(如InnoDB、BDB)除了使用封锁机制外,机制,即多版本两阶段封锁协议(Multiversion two-phrase locking protocal),来实现事务的并发控制,从而使得只读事务不用等待锁,提高了事务的并发性。
注:并发控制是DBMS的核心技术之一(实际上,对于OS也一样),它对系统性能有着至关重要的影响,以后再详细讨论。
、事务处理
MySQL中,InnoDB和BDB都支持事务处理。这里主要讨论InnoDB的事务处理(关于BDB的事务处理,也十分复杂,以前曾较为详细看过其源码,以后有机会再讨论)。
、事务的ACID特性
事务是由一组SQL语句组成的逻辑处理单元,事务具有以下4个属性,通常简称为事务的ACID属性(Jim Gray在《事务处理:概念与技术》中对事务进行了详尽的讨论)。
(1)原子性(Atomicity):事务是一个原子操作单元,其对数据的修改,要么全都执行,要么全都不执行。
(2)一致性(Consistent):在事务开始和完成时,数据都必须保持一致状态。这意味着所有相关的数据规则都必须应用于事务的修改,以保持数据的完整性;事务结束时,所有的内部数据结构(如B树索引或双向链表)也都必须是正确的。
(3)隔离性(Isolation):数据库系统提供一定的隔离机制,保证事务在不受外部并发操作影响的“独立”环境执行。这意味着事务处理过程中的中间状态对外部是不可见的,反之亦然。
(4)持久性(Durable):事务完成之后,它对于数据的修改是永久性的,即使出现系统故障也能够保持。
、事务处理带来的相关问题
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