怎么學mysql底層原理 MySQL基本原理

mysql是怎樣運行的從根兒上理解mysql電子書

《MySQL是怎樣運行的：從根兒上理解 MySQL》采用詼諧幽默的表達方式，對MySQL的底層運行原理進行了介紹，內容涵蓋了使用MySQL的同學在求職面試和工作中常見的一些核心概念。總計22 章，劃分為4個部分。第1部分介紹了MySQL入門的一些知識，比如MySQL的服務器程序和客戶端程序有哪些、MySQL的啟動選項和系統變量，以及使用的字符集等。第2部分是本書后續章節的基礎，介紹了MySQL的一些基礎知識，比如記錄、頁面、索引、表空間的結構和用法等。第3部分則與大家在工作中經常遇到的查詢優化問題緊密相關，介紹了單表查詢、連接查詢的執行原理，MySQL基于成本和規則的優化具體指什么，并詳細分析了Explain語句的執行結果。第4部分則是與MySQL中的事務和鎖相關，介紹了事務概念的來源，MySQL是如何實現事務的，包括redo日志、undo日志、MVCC、各種鎖的細節等。

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盡管《MySQL是怎樣運行的：從根兒上理解 MySQL》在寫作時參考的MySQL源代碼版本是5.7.22，但是大部分內容與具體的版本號并沒有多大關系。無論是很早之前就已身居MySQL專家的人員，還是希望進一步提升技能的DBA，甚至是三五年后才會入行的“萌新”，本書都是他們徹底了解MySQL運行原理的優秀書

Mysql的工作原理是什么

Mysql?工作原理圖

Mysql是由SQL接口，解析器，優化器，緩存，存儲引擎組成的。

mysql原理圖各個組件說明：

1. connectors

與其他編程語言中的sql?語句進行交互，如php、java等。

2. Management Serveices Utilities

系統管理和控制工具

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果。比如select from就是調用SQL Interface

5. Parser?（解析器）

SQL命令傳遞到解析器的時候會被解析器驗證和解析。

主要功能：

a .?將SQL語句分解成數據結構，并將這個結構傳遞到后續步驟，后面SQL語句的傳遞和處理就是基于這個結構的

b. ?如果在分解構成中遇到錯誤，那么就說明這個sql語句是不合理的，語句將不會繼續執行下去

6. Optimizer (查詢優化器)

SQL語句在查詢之前會使用查詢優化器對查詢進行優化(產生多種執行計劃,最終數據庫會選擇最優化的方案去執行,盡快返會結果)?他使用的是“選取-投影-聯接”策略進行查詢。

用一個例子就可以理解：?select uid,name from user where gender = 1;

這個select?查詢先根據where?語句進行選取，而不是先將表全部查詢出來以后再進行gender過濾

這個select查詢先根據uid和name進行屬性投影，而不是將屬性全部取出以后再進行過濾

將這兩個查詢條件聯接起來生成最終查詢結果.

7. Cache和Buffer (查詢緩存)

如果查詢緩存有命中的查詢結果，查詢語句就可以直接去查詢緩存中取數據。

這個緩存機制是由一系列小緩存組成的。比如表緩存，記錄緩存，key緩存，權限緩存等

8.Engine (存儲引擎)

存儲引擎是MySql中具體的與文件打交道的子系統。也是Mysql最具有特色的一個地方。

Mysql的存儲引擎是插件式的。它根據MySql AB公司提供的文件訪問層的一個抽象接口來定制一種文件訪問機制（這種訪問機制就叫存儲引擎）

SQL?語句執行過程

數據庫通常不會被直接使用，而是由其他編程語言通過SQL語句調用mysql，由mysql處理并返回執行結果。那么Mysql接受到SQL語句后，又是如何處理

首先程序的請求會通過mysql的connectors與其進行交互，請求到處后，會暫時存放在連接池（connection pool)中并由處理器（Management Serveices Utilities）管理。當該請求從等待隊列進入到處理隊列，管理器會將該請求丟給SQL接口（SQL Interface）。SQL接口接收到請求后，它會將請求進行hash處理并與緩存中的結果進行對比，如果完全匹配則通過緩存直接返回處理結果；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），解釋器會判斷SQL語句正確與否，若正確則將其轉化為數據結構。

(2)解釋器處理完，便來到后面的優化器（Optimizer），它會產生多種執行計劃,最終數據庫會選擇最優化的方案去執行,盡快返會結果。

(3)確定最優執行計劃后，SQL語句此時便可以交由存儲引擎（Engine）處理，存儲引擎將會到后端的存儲設備中取得相應的數據，并原路返回給程序。

注意點

(1)如何緩存查詢數據

存儲引擎處理完數據，并將其返回給程序的同時，它還會將一份數據保留在緩存中，以便更快速的處理下一次相同的請求。具體情況是，mysql會將查詢的語句、執行結果等進行hash，并保留在cache中，等待下次查詢。

(2)buffer與cache的區別

從mysql原理圖可以看到，緩存那里實際上有buffer和cache兩個，那它們之間的區別：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據

這里可能有一個誤區，覺得處理SQL語句的時候，為了判斷是否已緩存查詢結果，會將整個流程走一遍，取得執行結果后再與需要的進行對比，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容，都要整個流程走一遍，那緩存的優勢在哪？

其實并不是這樣，在第一次查詢后，mysql便將查詢語句以及查詢結果進行hash處理并保留在緩存中，SQL查詢到達之后，對其進行同樣的hash處理后，將兩個hash值進行對照，如果一樣，則命中，從緩存中返回查詢結果；否則，需要整個流程走一遍。

MySQL底層原理

二叉樹：當不平衡時，單邊增長，可能退化為線性

紅黑樹：數據量大時，深度不可控

AVL樹：相比較與紅黑樹，嚴格平衡，但是增刪情況下，通過旋轉再平衡的開銷過大，適合查找場景多的應用

Hash： 不支持范圍查找

平衡的多路查找樹，一個結點存放多個元素。

與紅黑樹相比，在相同的的節點的情況下，一顆B/B+樹的高度遠遠小于紅黑樹的高度(在下面B/B+樹的性能分析中會提到)。B/B+樹上操作的時間通常由存取磁盤的時間和CPU計算時間這兩部分構成，而CPU的速度非常快，所以B樹的操作效率取決于訪問磁盤的次數，關鍵字總數相同的情況下B樹的高度越小，磁盤I/O所花的時間越少。

m階：節點中，子節點數的最大值（子節點數，不是結點存放元素）

1. 樹中每個結點最多m個子樹（最多m-1個關鍵字，兩個子樹夾一個關鍵字）

2. 根節點最少有1個關鍵字

3. 非根結點最少m/2個子樹（m/2 - 1個關鍵字）

4. 每個關鍵字排序

5. 所有的葉子結點位于同一層

6. 每個結點都存有索引和數據

（1）簡介

B+樹是應文件系統所需而產生的一種B樹的變形樹（文件的目錄一級一級索引，只有最底層的葉子節點（文件）保存數據）非葉子節點只保存索引，不保存實際的數據，數據都保存在葉子節點中。所有的非葉子節點都可以看成索引部分！

（2）B+樹的性質(下面提到的都是和B樹不相同的性質)

1. b+樹有兩種類型的結點：

1.1 內部結點（索引結點，非葉結點）： 只存索引，不存數據

1.2 葉子結點 （存數據）

2. 內部結點 和 葉子結點的 key遞增排序

3. 每個葉結點存有相鄰葉結點的指針

4. 父結點存有右孩子第一個元素索引

1.磁盤io代價低：b+樹的非葉結點只存儲索引，不存儲數據，單一結點能存放的索引數更多，樹更矮胖

2. b+樹查詢效率穩定：所有查詢必須到葉節點

3. b+樹葉子節點為有序表，效率更高，支持范圍查詢。

新聞名稱：怎么學mysql底層原理 MySQL基本原理
新聞來源：http://m.kartarina.com/article22/hgecjc.html

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