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1 MySql基础介绍

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1 mysql逻辑架构

mysql逻辑架构图:
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Mysql服务器、存储引擎 是两个独立的组件,彼此通过api交互

  • 第一层:连接处理、授权认证、安全管理
  • 第二层:核心服务功能

    • 查询解析、分析、优化、缓存以及所有的内置函数(日期、时间、数学、加密函数等)
    • 跨存储引擎的功能:存储过程、触发器、视图等。

  • 第三层:存储引擎,负责MySQL中数据的存储和提取。

    • 服务器通过API与存储引擎进行通信。
    • 存储引擎不会去解析SQL,不同存储引擎之间也不会相互通信,仅响应上层服务器的请求。

1.1 连接管理与安全性


  • 服务器为每个客户端单独开辟一个线程(或线程池(少量线程)以应对大量连接),处理来自该客户端的所有连接。
  • 认证方式:

    • 用户名+密码+主机信息(ip 端口)
    • 安全套接字SSL  (后续章节详解 todo)

  • 连接权限校验
1.2 优化与执行

优化器工作内容:

  • 先解析查询,并创建解析树,再优化,如:重写查询、决定表的读取顺序、选择合适的索引等。使用【优化器解释explain】来查看其优化内容
  • 优化器并不关心表使用什么存储引擎,但存储引擎对于优化查询有影响:优化器会请求存储引擎提供容量或某个具体操作的开销信息,以及表数据的统计信息等。
  • 对于SELECT语句,在解析查询之前,服务器会先检查查询缓存,如果能够在其中找到对应的查询,服务器就不必再执行查询解析、优化和执行的整个过程,而是直接返回查询缓存中的结果集。
2 并发控制

Mysql有两个层面的并发控制:服务器层存储引擎层
2.1 锁粒度


  • 每个存储引擎都可以实现自己的锁策略和锁粒度。
  • 两种基本锁粒度:表锁、行级锁
2.2 表锁


  • Mysql最基本的锁策略,也是开销最小的策略。它会锁定整张表。对表进行写操作前,需先获得写锁。读写互斥,读读不互斥
  • 写锁比读锁有更高的优先级,一个写锁请求可能会被插入到读锁队列的前面(反之读锁则不能插入到写锁的前面)。
  • 尽管存储引擎可以管理自己的锁,MySQL服务器还是会使用各种有效的表锁来实现不同
    的目的。例如,Mysql服务器会为诸如ALTER TABLE之类的语句使用表锁,而忽略存储引擎的锁机制
2.3 行级锁


  • 只在存储引擎层实现,而MySQL服务器层没有实现。
  • 并发性好,但锁开销大
3 事务

3.1 数据库事务四特性

事务是指一组逻辑操作,它们要么一起成功,要么一起失败。
ACID:原子性(Atomicity)、一致性(Consistency)、隔离性(Isolation)、持久性(Durability)

  • 原子性:事务是一个不可分割的最小单元,事务中的操作要么都发生,要么都不发生。
  • 一致性:如果事务执行之前数据库是一个完整的状态,那么事务结束后(无论事务是否执行成功)数据库仍然是一个完整的状态。(DB中所有的数据都符合DB的约束规范)
  • 隔离性:多个用户并发访问数据库时,一个用户的事务不能被其他用户的事务所干扰,多个并发事务之间数据要相互隔离。
  • 持久性:事务一旦被提交,它对数据库的影响是永久性的
3.2 隔离级别

SQL标准定义了四种隔离级别:
隔离级别说明问题读未提交(Read Uncommitted)事务A可读取事务B未提交的数据引发 脏读读已提交(Read Committed)事务A只能读取其它已提交事务的数据;引发 不可重复读可重复读(Repeatable Read)保证同一事务中多次读取同样的记录的结果是一致的;Mysql默认事务隔离级别解决了脏读;但引发 幻读可串行化(Serializable)强制事务串行执行,在读的每一行数据行上加锁大量的超时和锁竞争

  • 脏读:一个事务读取了另外一个未提交事务数据
  • 不可重复读取:在当前事务中,读取了另一事务提交的更新或者删除的数据。异常情形:同一事务先后执行相同的select语句时可能看到不一样的结果
  • 幻读:当事务A在读取某个范围内的记录时,事务B又在该范围内插入了新的记录,当事务A再次读取该范围的记录时,会产生幻行(读取到新插入的记录);多版本控制(MVVC)解决幻读
总结:

3.3 死锁

数据库系统实现了多种锁检测和死锁超时机制:

  • 方式一:当检测到死锁的循环依赖,立即返回一个错误。
  • 方式二:当查询的时间达到锁等待超时的设定值后,放弃锁请求
  • InnoDB处理死锁的方法:将持有最少行级排他锁的事务进行回滚
3.4 事务日志

事务日志的目的是提交事务效率。

  • 首先数据库的数据可以被缓存到内存
  • 修改表数据时,会先修改内存中的数据,再把该修改行为以追加的方式记录到事务日志
  • 事务日志保存到磁盘后,后台线程稍后把修改的数据刷新到磁盘
  • 它是一种预写日志策略(write ahead logger),修改数据需要写两次磁盘
3.5 MySql中的事务

一、自动提交
默认采用自动提交模式(auto commit)

  • 自动提交模式:如果不是显式地开启一个事务,那么每一条sql指令都会当做一个事务来执行
  • 非自动提交模式:所有sql指令都在一个事务中,直到显式地执行COMMIT提交或者ROLLBACK回滚,该事务结束,同时又开始了新的事务。
二、在事务中混合使用存储引擎
MySQL服务器层不管理事务,事务是由下层的存储引擎实现的。所以在同一个事务中,使用多种存储引擎是不可靠的。
三、隐式和显式锁定
todo
4 多版本并发控制MVCC

目标:减少不必要的锁操作
实现原理:
一、两个前提:

  • 每个事务开始之前,会以递增方式生成一个系统版本号。以下简称:VNum
  • 在每一行记录增加两个隐藏列:一个保存行的创建时间、一个保存行的删除时间。这两个时间概念用系统版本号来代替
二、对于不同的sql指令,InnoDB执行不同的操作:
INSERT: 为新插入的每一行保存VNum作为行版本号。
DELETE:为删除的每一行保存VNum作为行删除标识。
UPDATE:为插入一行新记录,保存VNum作为行版本号,同时保存VNum到原来的行作为行删除标识。
SELECT
InnoDB会根据以下两个条件检查每行记录:

  • 只查找版本早于当前事务版本的数据行(也就是,行的系统版本号小于或等于事务的系统版本号),这样可以确保事务读取的行,要么是在事务开始前已经存在的,要么是事务自身插入或者修改过的。
  • 行的删除版本要么未定义,要么大于当前事务版本号。这可以确保事务读取到的行,在事务开始之前未被删除。
只有符合上述两个条件的记录,才能返回作为查询结果。
温馨提示:数据库的删除、更新,跟浅义上的理解不一样:1、delete并非把数据从磁盘删除;update它是先插入后删除。在后续学习笔记会对此进行更深入讲解。
5 MySql常用存储引擎

5.1 InnoDB


  • InnoDB采用MVCC来支持高并发,实现了四个标准的隔离级别,默认级别:REPEATABLE READ (可重复读)
  • 通过间隙锁(next-key locking)策略防止幻读的出现 (后续章节详解 todo)
  • InnoDB的表是基于聚族索引建立 (后续章节详解 todo)
  • 存储格式是平台独立,可以将数据和索引文件跨平台复制。
  • 其它优化:可预测性预读、自适应hash索引、插入缓冲区等 (后续章节详解 todo)
  • 支持真正热备份 (后续章节详解 todo)
5.2 MyISAM

不支持:事务、行级锁、奔溃后安全恢复
适用于:表比较小、读多写少的场景
特性:
一、加锁与并发
对整张表加锁,而不是针对行。读取时会对需要读到的所有表加共享锁,写入时则对表加排他锁。在表有读取查询的同时,也可以往表中插入新的记录(并发插人)
二、奔溃修复
崩溃后无法安全恢复
三、索引特性
支持全文索引:对于MyISAM表,即使是BL0B和TEXT等长字段,也可以基于其前500个字符创建索引
6 InnoDB如何使用MVCC解决幻读

后续章节详解 todo
可参照:InnoDB事务模型和锁定

来源:https://www.cnblogs.com/knowledgeispower/p/17198402.html
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