一文搞懂MySQL體系架構！！

寫在前面

很多小伙伴作業很長時間了，對于MySQL的掌握程度卻僅僅停留在表面的CRUD，對于MySQL深層次的原理和技術知識了解的少之又少，隨著作業年限的不斷增長，職場競爭力卻是不斷降低的，很多時候，出去面試時，被面試官吊打的現象成了家常便飯，比如，對于MySQL的高頻面試題有：

• 說說MySQL中MVCC機制的原理？
• MySQL的事務原理和實作？
• MySQL資料主從復制的原理？
• MySQL底層資料的存盤結構？
• 如何使MySQL支持海量資料存盤？
• MySQL中的鎖機制原理和實作？
• MySQL索引機制？索引中涉及的資料結構和演算法？
• MySQL為何使用B+樹作為索引結構？
• B+樹可以存放多少資料？
• 說說MySQL中間隙鎖的實作原理？
• InnoDB引擎為何會崩潰？說說其實作原理？
• 等等其他一系列高頻面試

如果一一列舉的話，大概能夠列舉上百個關于MySQL的高頻面試題，這些你都會嗎？

不僅僅是面試，如果你想從一名底層程式員上升為高級工程師，架構師等，MySQL的底層原理和技術是你必須要掌握的，

注：冰河后續會不定時連載MySQL底層原理和技術的文章，與小伙伴們一起死磕MySQL，將冰河掌握的MySQL底層技術分享給大家，在面試時吊打面試官，在作業中吊打其他小伙伴，

文章已收錄到：

https://github.com/sunshinelyz/technology-binghe

https://gitee.com/binghe001/technology-binghe

MySQL體系架構

我們先來看看MySQL的體系架構圖，如下所示，

從MySQL的架構圖，我們可以看出MySQL的架構自頂向下大致可以分為網路連接層、資料庫服務層、存盤引擎層和系統檔案層四大部分，接下來，我們就來簡單說說每個部分的組成資訊，

網路連接層

網路連接層位于整個MySQL體系架構的最上層，主要擔任客戶端連接器的角色，提供與MySQL服務器建立連接的能力，幾乎支持所有主流的服務端語言，例如：Java、C、C++、Python等，各語言都是通過各自的API介面與MySQL建立連接，

資料庫服務層

資料庫服務層是整個資料庫服務器的核心，主要包括了系統管理和控制工具、連接池、SQL介面、決議器、查詢優化器和快取等部分，

連接池

主要負責存盤和管理客戶端與資料庫的連接資訊，連接池里的一個執行緒負責管理一個客戶端到資料庫的連接資訊，

系統管理和控制工具

提供資料庫系統的管理和控制功能，例如對資料庫中的資料進行備份和恢復，保證整個資料庫的安全性，提供安全管理，對整個資料庫的集群進行協調和管理等，

SQL介面

主要負責接收客戶端發送過來的各種SQL命令，并將SQL命令發送到其他部分，并接收其他部分回傳的結果資料，將結果資料回傳給客戶端，

決議樹

主要負責對請求的SQL決議成一棵“決議樹”，然后根據MySQL中的一些規則對“決議樹”做進一步的語法驗證，確認其是否合法，

查詢優化器

在MySQL中，如果“決議樹”通過了決議器的語法檢查，此時就會由優化器將其轉化為執行計劃，然后與存盤引擎進行互動，通過存盤引擎與底層的資料檔案進行互動，

快取

MySQL的快取是由一系列的小快取組成的，例如：MySQL的表快取，記錄快取，MySQL中的權限快取，引擎快取等，MySQL中的快取能夠提高資料的查詢性能，如果查詢的結果能夠命中快取，則MySQL會直接回傳快取中的結果資訊，

存盤引擎層

MySQL中的存盤引擎層主要負責資料的寫入和讀取，與底層的檔案進行互動，值得一提的是，MySQL中的存盤引擎是插件式的，服務器中的查詢執行引擎通過相關的介面與存盤引擎進行通信，同時，介面屏蔽了不同存盤引擎之間的差異，MySQL中，最常用的存盤引擎就是InnoDB和MyISAM，

InnoDB和MyISAM存盤引擎需要小伙伴們重點掌握，高頻面試考點，也是成為架構師必知必會的內容，

系統檔案層

系統檔案層主要包括MySQL中存盤資料的底層檔案，與上層的存盤引擎進行互動，是檔案的物理存盤層，其存盤的檔案主要有：日志檔案、資料檔案、組態檔、MySQL的進行pid檔案和socket檔案等，

日志檔案

MySQL中的日志主要包括：錯誤日志、通用查詢日志、二進制日志、慢查詢日志等，

• 錯誤日志

主要存盤的是MySQL運行程序中產生的錯誤資訊，可以使用下面的SQL陳述句來查看MySQL中的錯誤日志，

show variables like '%log_error%';

• 通用查詢日志

主要記錄MySQL運行程序中的一般查詢資訊，可以使用下面的SQL陳述句來查看MySQL中的通用查詢日志檔案，

show variables like '%general%';

• 二進制日志

主要記錄對MySQL資料庫執行的插入、修改和洗掉操作，并且也會記錄SQL陳述句執行的時間、執行的時長，但是二進制日志不記錄select、show等不修改資料庫的SQL，主要用于恢復資料庫的資料和實作MySQL主從復制，

查看二進制日志是否開啟，

show variables like '%log_bin%';

查看二進制日志的引數

show variables like '%binlog%'

查看日志檔案

show binary logs;

• 慢查詢日志

慢查詢主要記錄的是執行時間超過指定時間的SQL陳述句，這個時間默認是10秒，

查看是否開啟慢查詢日志

show variables like '%slow_query%';

查看慢查詢設定的時長

show variables like '%long_query_time%'

資料檔案

資料檔案中主要包括了：db.opt檔案、frm檔案、MYD檔案、MYI檔案、ibd檔案、ibdata檔案、ibdata1檔案、ib_logfile0和ib_logfile1檔案等，

• db.opt檔案

主要記錄當前資料庫使用的字符集和檢驗規則等資訊，

• frm檔案

存盤資料表的結構資訊，主要是資料表相關的元資料資訊，包括資料表的表結構定義資訊，每張表都會有一個frm檔案，

值得注意的是：MySQL8版本中的innodb存盤引擎的表沒有frm檔案，（后面專門寫一些MySQL8新特性的文章，從使用到底層原理與MySQL5到底有何不同），

• MYD檔案

MyISAM存盤引擎專用的檔案格式，主要存放MyISAM存盤引擎資料表中的資料，每張MyISAM存盤引擎表對應一個.MYD檔案，

• MYI檔案

MyISAM存盤引擎專用的檔案格式，主要存放與MyISAM存盤引擎資料表相關的索引資訊，每張MyISAM存盤引擎表對應一個.MYI檔案，

• ibd檔案

存放Innodb存盤引擎的資料檔案和索引檔案，主要存放的是獨享表空間的資料和索引，每張表對應一個.ibd檔案，

• ibdata檔案

存放Innodb存盤引擎的資料檔案和索引檔案，主要存放的是共享表空間的資料和索引，所有表共用一個（或者多個）.ibdata檔案，可以根據配置來指定共用的.ibdata檔案個數，

• ibdata1檔案

MySQL的系統表空間資料檔案，主要存盤MySQL的資料表元資料、Undo日志等資訊，

• ib_logfile0和ib_logfile1檔案

MySQL資料庫中的Redo log檔案，主要用于MySQL實作事務的持久性，如果在某個時間點MySQL發生了故障，此時如果有臟頁沒有寫入到資料庫的ibd檔案中，在重啟MySQL的時候，MySQL會根據Redo Log資訊進行重做，將寫入Redo Log并且尚未寫入資料表的資料進行持久化操作，

組態檔

用于存在MySQL所有的配置資訊，在Unix/Linux環境中是my,cnf檔案，在Windows環境中是my.ini檔案，

pid檔案

pid檔案是存放MySQL行程運行時的行程號的檔案，主要存在于Unix/Linux環境中，具體的存盤目錄可以在my.cnf或者my.ini檔案中進行配置，

socket檔案

socket檔案和pid檔案一樣，都是MySQL在Unix/Linux環境中運行才會有的檔案，在Unix/Linux環境中，客戶端可以直接通過socket來連接MySQL，

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