《深入理解RDBMS》学习笔记 | 青训营笔记

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这是我参与「第五届青训营 」伴学笔记创作活动的第 15 天

SQL执行过程

SQL引擎，事务引擎，存储引擎三部分

SQL引擎

Parser解析器

一般分为词法分析、语法分析、语义分析等步骤

主要是将SQL语句解析为机器可以识别的语言，并且检查SQL语句的合法性

Optimizer优化器

分析目前的执行方案，选择一种执行成本最小的方案进行执行

  • 基于规则的优化（RBO），如下：

条件简化

表连接优化

Scan优化

  • 基于代价的优化（CBO）

一种查询有多种执行方案，CBO会选择其中代价最低的方案执行

Executor执行器

  • 火山模型：逐层调用，逐层返回

优点：每个算子独立抽象实现，相互不耦合，逻辑结构简单

缺点：每计算一条数据有多次函数调用开销，CPU利用率不高

  • 向量化

image-20220527220117693.png

批量返回

  • 编译执行

将所有操作封装到一个函数里，函数调用的代价大幅度降低。

存储引擎---InnoDB

image-20220528085136408.png

  • Buffer Pool

结构如下

image-20220528085136408.png

Buffer Pool分为多个instance，每个instance包含多个chunk，每个chunk占128M，用来管理页（16k大小）。防止访问页冲突

通过LRU算法进行页的淘汰

  • Page

行格式：

image-20220528085513281.png

变长字段列表：用来存储这一行中变长字段的长度，逆序存储的

NULL值标志位：用来存储这一行中值为NULL的列位置

roll_ptr：指向undo log版本链

Header：主要包含delete_mask、next_record、record_type

​ delete_mask：标志此条数据是否被删除，当这条数据被删除时并不是真正的被删除，而是逻辑删除。

​ next_record：下一条数据的位置

Page Header

一个页的结构

image-20220528090125065.png 其中User Records就是记录真正的存储位置，当前页没有记录时，User Records是空的，当在此页添加一条记录时，会从Free Space分配空间给User Records，当Free Space没有空间时，表示此页不能再存储数据了。

Page Header和FIL Trailer都有校验的作用，保证任何情况下页的一致性。Page Header还有其他的作用，比如指向下一页，指向上一页等等。

  • B+ Tree

特点：所有记录都在叶子节点，而且叶子节点之间是连接起来的，组成一个双向链表。

事务引擎

  • Atomicity原子性 与 Undo log

原子性主要靠Undo log来保证，若事务执行中出现异常，利用Undo log将数据库回退到之前的状态

Undo log是逻辑日志，记录的是数据的增量变化。利用Undo log可以进行事务回滚，从而保证事务的原子性。同时也实现了多版本并发控制，解决读写冲突和一致性读的问题。

  • Isolation 与 锁

隔离性：各个事务之间相互独立，不会被互相干扰。

  • Durability 与 Redo Log

持久性主要靠Redo log来保证，当数据库在写入数据之前出现宕机，重启mysql后会根据Redo Log进行恢复

Redo log是物理日志，记录的是页面的变化，

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