MySQL是怎样运行的 | 青训营笔记

JY扯犊子
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MySQL是怎样运行的

启动MySQL服务器程序

  1. mysqld

    mysqld 可执行文件表示数据库服务器。

  2. mysqld_safe

    mysqld_safe是一个启动脚本，间接调用mysqld，并启动监控进程，在服务器进程挂掉时帮助重启，使用mysqld_safe 会将服务器程序出错信息和诊断信息重定向到某个文件，产生出错日志。

  3. mysql.server

    启动脚本，间接调用mysald_safe，在调用mysql.server 时后边指定 start参。

     mysql.server start

    mysql.server 是一个链接文件，实际文件为 ../support-files/mysql.server。

    image-20230526100900752

     mysql.server stop

    关闭正在运行的服务器程序。

  4. mysqld_multi

    一台计算机可以运行多个mysql服务器进行，mysqld_multi可以对每一个服务器进程的启动或停止进行监控。

启动MySQL客户端程序

启动mysql客户端命令

 mysql -h 主机名 -u 用户名 -p 密码

如果想要断开客户端和服务器的连接，关闭客户端需要在 mysql> 提示符后输入

 exit
 quit 
 \q

客户端与服务器 连接的过程

客户端和服务器端是两个不同的进程， 客户端进程向服务器进程发送请求并得到回复的过程是 进程间通信的过程。

  1. TCP/IP

    数据库服务器和客户端进程可能运行在不同的主机上，所以它们之间通信必须通过网络通信来完成，常用TCP作为服务器和客户端之间的网络通信协议。

    每台计算机有唯一的IP地址，MySQL服务端在启动的时候会默认监听3306端口号，客户端通过IP地址+端口号的形式与服务器端进程进行通信。

    如果想要更改服务端的监听端口可以通过以下命令实现

     mysqld -p3307

    更改监听端口号为3307.

    客户端想要通过TCP连接服务器进程，可以通过以下命令

     msyql -h[IP地址] -u[root] -P[3307] -p

    -P表示服务器进程的端口号，如果不是默认的3306，需要-P进行指定端口号。

  2. 命名管道和共享内存

    在windows上，客户端和服务器进程可以通过命名管道或共享内存进行通信，需要在启动服务器程序和客户端程序时添加参数：

    • 使用命名管道进行进程通信

      在启动服务器程序命令加上 --enable-named-pipe参数， 启动客户端时在命令中加入 --pipe或者--protocol=pipe 参数。

    • 使用共享内存进行进程通信

      在启动服务器程序命令加上 --shared-memory参数，成功启动服务器后，共享内存就成了本地客户端程序默认的连接方式，也可以在启动命令中添加--protocol=memory 参数来显式的指定共享内存进行通信。

    PS： 使用共享内存，需要客户端和服务器在同一台windows主机。

  3. Unix域套接字文件

    客户端进程和服务端进程在同一台操作系统为类Unix机器上，可以使用Unix域套接字文件来进行进程间通信。

    客户端程序启动时需要指定--protocol=socket参数，服务器和客户端程序就可以通过Unix域套接字文件进行通信，MySQL服务器默认监听Unix套接字文件为 /tmp/mysql.sock，客户端程序也默认连接到这个Unix域套接字文件。

    可以通过启动服务器程序时指定socket参数更改默认路径

     mysqld --socket=/tmp/a.txt

    这样服务器程序就会监听/tmp/a.txt， 客户端程序也需要更改连接到的Unix域套接字文件路径。

     mysql -hlocalhost -uroot --socket=/tmp/a.txt -p

    客户端和服务端就可以通过路径/tmp/a.txt 的Unix 域套接字文件进行通信。

服务器处理客户端请求

客户端向服务器进程发送一段MySQL语句，服务器进程处理后再向客户端进程发送一段文本（处理结果）。

MySQL服务器查询流程图

  1. 连接管理

    客户端进程按照上述 TCP/IP、 命名管道和共享内存、Unix域套接字文件等其中一种方式与服务器建立连接。

    服务器会为每一条客户端的连接建立线程进行处理，当客户端断开连接时，服务器端不会立马销毁这个线程，缓存下次直至下一个客户端建立连接时，分配给新的客户端，这样可以减少频繁的创建和销毁线程，节省开销。同时为了减少分配过多线程影响系统性能，需要限制同时连接到服务器的客户端的数量。

    客户端程序与服务端程序不在同一台计算机时，可以采用SSL（安全套接字） 的网络通信进行连接，保证数据传输的安全性。客户端发器连接的时候，会向服务器发送本地主机信息、用户名、密码，服务器会对信息进行认证，认证失败会拒绝连接。

    连接建立后，服务器线程会监听客户端发送的请求， MySQL服务器接收到请求只是文本信息。

  2. 解析与优化

    MySQL服务器获得了文本形式的请求，还需要经过查询缓存、语法解析、查询优化等操作。

    1. 查询缓存

      查询缓存就是MySQL服务器 会将刚刚处理过的查询请求和结果 缓存起来。 如果接下来有 一摸一样的查询请求，直接从缓存中查找结果， 这个查询缓存可以在不同客户端之间共享。

       如果两个查询请求在任何字符上有不同（包括但不限于：空格、注释、大小写），都会导致缓存不命中

      如果查询请求中包含某些系统函数、用户自定义变量和函数、一些系统表（包括但不限于：mysql、information_schema、 performance_schema）数据库中的表，那这个请求就不会被缓存。

      假如 同样的函数的两次调用会产生不一样的结果，例如Now，每次调用都会产生最新的当前时间，如果第二次调用使用第一次调用的缓存，结果就会出现错误。

      对于缓存失效，MySQL的缓存系统会监测 缓存系统中涉及到的每张表， 只要表的结构或数据被修改，（包括但不限于 INSERT\ UPDATE、DROP TABLE、 DELETE、 TRUNCATE TABLE、 ALTER TABLE 、 DROP DATABASE），那使用该表的所有高速缓存查询都将变为无效并从高速缓存中删除。

      Tips： 查询缓存可以提升系统性能，但维护缓存造成一些开销，每次都要去查询缓存中枷锁，查询请求处理完需要更新查询缓存，维护查询缓存对应的内存区域。在MySQL 5.7开始不推荐使用查询缓存，MySQL 8.0中删除。

    2. 语法解析

      查询缓存没有命中，接下来就是查询阶段，客户端程序发送过来的请求是文本信息，MySQL 需要对文本进行分析，判断语法是否正确，将文本中需要查询的表、查询条件提取到MySQL 服务器内部使用的数据结构上。

      从文本总提取需要的信息本质属于一个编译过程，涉及词法解析、语法分析、语义分析等阶段

    3. 查询优化

      语法解析后，服务器程序获取需要的信息，但是MySQL语句执行起来效率可能不高，MySQL的优化程序对我们的语句进行优化， 如内连接、表达式简化等 ，优化的结果就是生成一个执行计划，可以通过EXPLAIN语句来查看语句的执行计划。

    MySQL会解析查询，创建内部数据结构，然后对其进行优化，包括重写查询、决定表的读取顺序以及选择合适的索引等

  3. 存储引擎

    MySQL服务器将数据的存储和提取操作都封装到存储引擎的模块里， 存储引擎负责将数据写入具体的物理存储器， 为了实现不同的功能，MySQL提供了各式各样的存储引擎, 不同存储引擎管理的表具体的存储结构不同，采用的存取算法也不同。

    连接管理 、查询缓存、语法解析、查询优化等操作不涉及真实数据存储的功能划分为MySQL server的功能， 真实存储数据的功能划分为存储引擎的功能，存储引擎向上为 MySQL server层提供统一的API接口，在MySQL server完成查询优化后，将生成的执行计划调用底层存储引擎提供的API接口，获取数据返回给客户端。

常用存储引擎

MySQL 支持很多引擎，主要的有

存储引擎描述
ARCHIVE用于数据存档（行被插入后不能被修改）
BLACKHOLE丢弃写操作，读操作会返回空内容
CSV在存储数据时，以逗号分隔各个数据项
FEDERATED用来访问远程表
InnoDB具备外键支持功能的事务存储引擎
MEMORY置于内存的表
MERGE用来管理多个MyISAM表构成的集合
MyISAM主要的非事务处理存储引擎
NDBMySQL集群专用存储引擎

这么多， 我们常用的InnoDB和MyISAM。

存储引擎的相关操作

  1. 查看当前服务器程序支持的存储引擎

     SHOW ENGINES;

    下面为运行结果：

    image-20230528141451654

    Support表示该存储引擎是否可用，DEFAULT 显示默认的存储引擎为InnoDB， Transactions列表示该存储引擎是否支持事务处理。XA列代表存储引擎是否支持分布式事务，Savepoints表示是否支持部分事务回滚。

  2. 设置表的存储引擎

    存储引擎负责对表中数据进行提取和写入，可以为不同的表设置不同的存储引擎，使不同的表有不同的物理存储结构

    • 创建表时指定存储引擎

      可以在创建表的同时指定存储引擎，默认使用InnoDB存储引擎。

       CREATE TABLE 表明(
   建表语句;
 )ENGINE = 存储引擎名称；

      如果我们想要创建一个MyISAM的表

      image-20230528143442504

    • 修改表的存储引擎

      可以通过下面的语句修改表的存储引擎

       ALTER TABLE 表名 ENGINE = 存储引擎名称;

      修改上述engine_Demo表的存储引擎

      image-20230528143733930

      查看engien_Demo 的表结构

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