欢迎光临杨雨的个人博客站!

杨雨个人网站-杨雨个人博客-杨照佳

杨雨个人博客网站

关注互联网和搜索引擎的个人博客网站

首页 > WEB开发 > mysql教程 >

【MySQL数据库】第一章解读:MySQL架构与历史

发布时间:2019-05-24  编辑:杨雨个人博客网站   点击:   

前言:

本章概要描述MySQL服务器架构、各种存储引擎间的主要区别及区别的重要性

回顾MySQL历史背景、基准测试,通过简化细节和演示案例来讨论MySQL的原理

正文:

MySQL架构可在多种不同场景中应用,可嵌入到应用程序中农,支持数据仓库、内容索引、部署软件、高可用冗余系统、在线事务处理系统等;

MySQL最重要的特性是他的存储引擎架构,使得查询处理及其他系统任务和数据存储、提取分离;

1.1MySQL逻辑架构

1.png

1.2并发控制

锁粒度:

锁策略:在锁开销和数据安全性间寻求平衡,每个存储引擎可实现指定锁策略和粒度

表锁:table lock 最基本的 开销最小 锁定整表

行级锁:row lock 最大程度支持并发 最大的锁开销 在存储引擎层(以自己的方式)实现

1.3事务

独立工作单元,一组原子性SQL查询

隔离级别:

四种,每种规定了事务中所作的修改,较低的隔离可以执行更高的并发、开销也更低

READ UNCOMMITTED未提交读

事务中的修改及时没有提交,对其他事务也是可见的;事务读取未提交的数据:脏读;很少使用

READ COMMITTED提交读

almost库默认隔离级别,非MySQL;事务从开始到结束只看见已提交的事务所作的修改,本身所做的修改对其他事务不可见;不可重复读:两次执行同样的查询,结果可能不一样(其他事务的修改)

REPEATABLE READ可重复读

MySQL默认,解决了脏读,同一事务多次读同样结果;幻读:当某个事务在读取某个范围内的记录时、另一个事务在该范围内插入新的记录,当前事务再次读取该范围记录、幻行

SERIALIZABLE:可串行化

最高,强制事务串行执行,避免幻读问题,读取每行数据时加锁(可导致大量超时和锁争用),很少使用

1.png

死锁

1、两个多个事务在同一个资源上相互占用并请求锁定对方占用的资源;

2、多个事务试图以不同的顺序锁定资源,可能产生死锁;

3、多个事务同时锁定同一个资源;

锁的行为和顺序和存取引擎相关,同样的顺序执行语句,一些存储引擎会产生死锁一些不会;

死锁产生的双重原因:因为真正的数据冲突(很难避免),因为存储引擎的实现方式导致;

死锁发送后,只有部分或完全回滚其中一个事务,才能打破死锁:InnoDB即回滚持有最少行级排他锁的事务;

1.3.4MySQL中的事务:存储引擎实现

MySQL两种事务型存储引擎:InnoDB、NDB Cluster

自动提交AUTOCOMMIT;

默认采用自动提交模式,如果不显式开始一个事务,则每个查询都被当做一个事务执行提交操作,可通过AUTOCOMMIT变量来启用=1 =ON 、禁用=0 =OFF(all查询都在一个事务中直到显式commit rollback)事务结束同时开始新的事务,修改这个变量对非事务型表没有任何影响;

MySQL可以通过set transaction isolation level设置隔离级别,新的级别在下一个事务开始时生效,配置文件设置整个库的,也可只改变当前会话的隔离级别

set session transaction isolation level read committed;

建议:不管何时都不要显示执行LOCK TABLES ,不管使用的是什么存储引擎

1.4多版本并发控制MVCC

数据库MySQL、Oracle、postgresql等都实现了MVCC,各自实现机制不同【源】

MVCC:每个连接到数据库的读、在某个瞬间看到的是数据库的快照,写操作在提交之前对外不可见;【源】

更新时,将旧数据标记为过时且在别处增加新版本的数据(多个版本的数据,只有一个最新),容许读取之前的数据

特点:

1、每行数据都存在一个版本,每次数据更新时都更新该版本

2、修改时copy出当前版本、随意修改,各事务间不干扰

3、保存时比较版本号,成功commit则覆盖原纪录,失败则放弃rollback

4、只在REPEATABLE READ 和READ COMMITTED两个隔离级别下工作

1.5MySQL存储引擎

mysql将每个数据库保存位数据目录下的一个子目录,创建表示,mysql在子目录下创建与表同名的.frm文件保存表的定义,不同存储引擎保存数据和索引的方式不同,但表的定义在MySQL服务层同一处理;

InnoDB:默认事务型引擎、最重要、广泛使用

处理大量短期事务;其性能和自动崩溃恢复特性、非事务型存储的需求中也很流行

数据存储在由InnoDB管理的表空间中,由一系列数据文件组成;

使用MVCC支持高并发,并实现了四个标准的隔离级别,默认是REPEATABLE READ可重复读,通过间隙锁next-key locking防止幻读,间隙锁使得InnoDB锁定查询设计的行还锁定索引中的间隙防止唤影行;

间隙锁:

当使用范围条件并请求锁时,InnoDB给符合条件的已有数据记录的索引项加锁,对应键值在条件范围内但是不存在的记录(间隙)加锁,间隙锁:【源】

//如emp表中有101条记录,其empid的值分别是 1,2,...,100,101
Select * from  emp where empid > 100 for update;

InnoDB对符合条件的empid值为101的记录加锁,也会对empid大于101(这些记录并不存在)的“间隙”加锁;

1、上面的例子,如果不使用间隙锁,如果其他事务插入大于100的记录,本事务再次执行则幻读,但是会造成锁等待,在并发插入比较多时、要尽量优化业务逻辑,使用相等条件来访问更新数据,避免使用范围条件;

2、 在使用相等条件请求给一个不存在的记录加锁时,也会使用间隙锁,当我们通过参数删除一条记录时,如果参数在数据库中不存在,库会扫描索引,发现不存在,delete语句获得一个间隙锁,库向左扫描扫到第一个比给定参数小的值,向右扫描到第一个比给定参数大的值,构建一个区间,锁住整个区间内数据;【源】

1.5.2MyIsSAM存储引擎

全文索引、压缩、空间函数,不支持事务和行级锁,崩溃后无法安全恢复

存储:

将表存储在两个文件中:数据.MYD、索引文件.MYI

表可以包含动态或静态(长度固定)行,MySQL据表定义来决定采用何种行格式

表如是变长行,默认配置只能处理256TB数据(指向记录的指针长度6字节),改变表指针长度,修改表的MAX_ROWS和AVG_ROW_LENGTH,两者相乘=表可到达的max大小,修改会导致重建整个表、表all索引;

特性:

1、对整张表加锁,读、共享锁,写、排他锁,但在读的同时可从表中插入新记录:并发插入

2、修复:可手工、自动执行检查和修复操作,CHECK TABLE mytable检查表错误,REPAIR TABLE mytable进行修复,执行修复可能会丢失些数据,如果服务器关闭,myisamchk命令行根据检查和修复操作;

3、索引特性:支持全文索引,基于分词创建的索引,支持复杂查询

4、延迟更新索引键Delayed Key Write,如果指定了DELAY_KEY_WRITE选项,每次修改完,不会立即将修改的索引数据写入磁盘,写入到内存的键缓冲区,清理此区或关闭表时将对应的索引块写入到磁盘,提升写性能,但是在库或主机崩溃时造成索引损坏、需要执行修复操作

压缩表:

表在创建并导入数据后,不再修改,比较适合,可使用myisampack对MyISAM表压缩(打包),压缩表不能修改(除非先解除压缩、修改数据、再次压缩);减少磁盘空间占用、磁盘IO,提升查询性能,也支持只读索引;

现在的硬件能力,读取压缩表数据时解压的开销不大,减少IO带来的好处大得多,压缩时表记录独立压缩,读取单行时不需要解压整个表

性能:

设计简单,紧密格式存储;典型的性能问题是表锁的问题,长期处于locked状态:找表锁

1.5.3内建的其他存储引擎

Archive:适合日志和数据采集类应用,针对高速插入和压缩优化,支持行级锁和专业缓存区,缓存写利用zlib压缩插入的行,select扫描全表;

Blackhole:复制架构和日志审核,其服务器记录blackhole表日志,可复制数据到备库 日志;

CSV:数据交换机制,将CSV文件作为MySQL表来处理,不支持索引;

Federated:访问其他MySQL服务器的代理,创建远程mysql的客户端连接将查询传输到远程服务器执行,提取发送需要的数据,默认禁用;

Memory:快速访问不会被修改的数据,数据保存在内存、不IO,表结构重启后还在但数据没了

1、查找 或 映射 表 ,2、缓存周期性聚合数据, 3、保存数据分析中产生的中间数据

支持hash索引,表级锁,查找快并发写入性能低,不支持BLOB/TEXT类型的列,每行长度固定,内存浪费

Merge:myisam变种,多个myisam合并的虚拟表

NDB集群引擎:

1.5.4第三方存储引擎

OLTP类:

XtraDB基于InnoDB改进,性能、可测量性、操作灵活

PBXT:ACID/MVCC,引擎级别的复制、外键约束,较复杂架构对固态存储SSD适当支持,较大值类型BLOB优化

TokuDB:大数据,高压缩比,大数据量创大量索引

RethinkDB:固态存储

面向列的

列单独存储,压缩效率高

Infobright:大数据量,数据分析、仓库应用设计的,高度压缩,按照块(一组元数据)排序;块结构准索引,不支持索引(量大索引也没用),如查询无法再存储层使用面向列的模式执行,则需要在服务器层转换成按行处理

社区存储引擎:***

1.5.5选择合适的引擎

除非需要用到某些InnoDB不具备的特性,且无办法可以替代,否则优先选择InnoDB引擎

不要混合使用多种存储引擎,如果需要不同的存储引擎:

1、事务:需要事务支出,InnoDB XtraDB;不需要 主要是select insert 那MyISAM

2、备份:定期关闭服务器来执行备份,该因素可忽略;在线热备份,InnoDB

3、崩溃恢复:数据量较大,MyISAM崩后损坏概率比InnoDB高很多、恢复速度慢

4、持有的特性:

1.5.6转换表的引擎

ALTER TABLE:最简单

ALTER TABLE mytable ENGINE=InnoDB

此会执行很长时间,MySQL按行将数据从原表复制到新表中,在复制期间可能会消耗掉系统all的I/O能力,同时原表上加读锁;会失去和原引擎相关的all特性

导出与导入:

mysqldump工具将数据导出到文件,修改文件中CREATE_TABLE语句的存储引擎选项,同时修改表名(同一个库不能存在相同的表名),mysqldump默认会自动在CREATE_TABLE语句前加上DROP TABLE语句

创建与查询:CREATE SELECT

综合上述两种方法:先建新存储引擎表,利用INSERT……SELECT语法导数

CREATE TABLE innodb_table LIKE myisam_table
ALTER TABLE innodb_table ENGINE=InnoDB;
INSERT INTO innodb_table SELECT * FROM myisam_table;
数据量大的话,分批处理(放事务中)

1.6MySQL时间线Timeline

早期MySQL破坏性创新,有诸多限制,且很多功能只能说是二流的,但特性支持和较低的使用成本,使受欢迎;5.x早起引入视图、存储过程等,期望成为“企业级”数据库,但不算成功,5.5显著改善

1.png

1.7MySQL开发模式

遵循GPL开源协议,全部源代码开发给社区,部分插件收费;

1.8总结

mysql分层架构,上层是服务器层的访问和查询执行引擎,下层存储引擎(最重要)

相关文章:

【MySQL数据库】第二章解读:MySQL基准测试

【MySQL数据库】第三章解读:服务器性能剖析(上) 本文地址:http://itbyc.com/mysql/20742.html
转载请注明出处。

分享是一种快乐,也是一种美德:
博客首页 | WEB开发 | 网站运营 | CMS使用教程 滇ICP备14002061号-1