MySQL体系架构

MySQL Server架构采用了四层模型，自顶向下大致可以分网络连接层、服务层、存储引擎层和系统文件层。

网络连接层

客户端连接器（Client Connectors）：提供与MySQL服务器建立的支持。目前几乎支持所有主流的服务端编程技术，例如常见的 Java、C、Python、.NET等，它们通过各自API技术与MySQL建立连接。

服务层

服务层是MySQL Server的核心，主要包含系统管理和控制工具、连接池、SQL接口、解析器、查询优化器和缓存六个部分。

• 连接池（Connection Pool）：负责存储和管理客户端与数据库的连接，一个线程负责管理一个连接。

• 系统管理和控制工具（Management Services & Utilities）：主要提供系统管理工具，例如备份恢复、安全管理、集群 管理等。

• SQL接口（SQL Interface）：用于接受客户端发送的各种SQL命令，并且返回用户需要查询的结果。比如DML、DDL、存储过程、视图、触发器等。

• 解析器（Parser）：负责将请求的SQL解析生成一个"解析树"。然后根据一些MySQL规则进一步检查解析树是否合法。

• 查询优化器（Optimizer）：当“解析树”通过解析器语法检查后，将交由优化器将其转化成执行计划，然后与存储引擎交互。 例如：

  select uid,name from user where gender=1;
  # 选取--》投影--》联接 策略
  1) select先根据where语句进行选取，并不是查询出全部数据再过滤
  2) select查询根据uid和name进行属性投影，并不是取出所有字段
  3) 将前面选取和投影联接起来最终生成查询结果
  

• 缓存（Cache&Buffer）：缓存机制是由一系列小缓存组成的。比如表缓存，记录缓存，权限缓存，引擎缓存等。如果查询缓存有命中的查询结果，查询语句就可以直接去查询缓存中取数据。

存储引擎层

MySQL的存储引擎（Pluggable Storage Engines）负责MySQL中数据的存储与提取，与底层系统文件进行交互。MySQL存储引擎是插件式的，服务器中的查询执行引擎通过接口与存储引擎进行通信，接口屏蔽了不同存储引擎之间的差异 。现在有很多种存储引擎，各有各的特点，最常见的是MyISAM和InnoDB。

系统文件层

系统文件层（File System）负责将数据库的数据和日志存储在文件系统之上，并完成与存储引擎的交互，是文件的物理存储层。主要包含日志文件，数据文件，配置文件，pid 文件，socket 文件等。

• 日志文件：主要有错误日志（Error log）、通用查询日志（General query log）、二进制日志（binary log）、慢查询日志（Slow query log）。相关补充说明以及查询语句：

  # 错误日志：默认开启
  show variables like '%log_error%';
  # 通用查询日志：记录一般查询语句
  show variables like '%general%';
  # 二进制日志：记录了对MySQL数据库执行的更改操作，并且记录了语句的发生时间、执行时长；但是它不记录select、show等不修改数据库的SQL。主要用于数据库恢复和主从复制。
  show variables like '%log_bin%'; #是否开启
  show variables like '%binlog%'; #参数查看
  show binary logs;  #查看日志文件
  # 慢查询日志：记录所有执行时间超时的查询SQL，默认是10秒。
  show variables like '%slow_query%'; #是否开启
  show variables like '%long_query_time%'; #时长
  

• 配置文件：用于存放MySQL所有的配置信息文件，比如my.cnf、my.ini等。

• 数据文件：

  • db.opt 文件：记录这个库的默认使用的字符集和校验规则。
  • frm 文件：存储与表相关的元数据（meta）信息，包括表结构的定义信息等，每一张表都会有一个 .frm文件。
  • MYD 文件：MyISAM 存储引擎专用，存放 MyISAM 表的数据（data)，每一张表都会有一个 .MYD 文件。
  • MYI 文件：MyISAM 存储引擎专用，存放 MyISAM 表的索引相关信息，每一张 MyISAM 表对应一个 .MYI 文件。
  • ibd 文件和 IBDATA 文件：存放 InnoDB 的数据文件（包括索引）。InnoDB 存储引擎有两种表空间方式：独享表空间和共享表空间。独享表空间使用 .ibd 文件来存放数据，且每一张InnoDB 表对应一个 .ibd 文件。共享表空间使用 .ibdata 文件，所有表共同使用一个（或多个，自行配置）.ibdata 文件。
  • ibdata1 文件：系统表空间数据文件，存储表元数据、Undo日志等 。

• pid 文件：pid 文件是 mysqld 应用程序在 Unix/Linux 环境下的一个进程文件，和许多其他 Unix/Linux 服务端程序一样，它存放着自己的进程 id。

• socket 文件：socket 文件也是在 Unix/Linux 环境下才有的，用户在 Unix/Linux 环境下客户端连接可以不通过TCP/IP 网络而直接使用 Unix Socket 来连接 MySQL。

附：MySQL 8.x 体系架构图

MySQL 8.x 体系架构图 (opens new window)