MySQL数据库的介绍

目录

1.什么是MySQL数据库

2.MySQL数据库的设计

MySQL的进一步认识

MySQL的客户端 —— mysql

MySQL的服务端 —— mysqld

3.MySQL数据库的架构

MySQL架构图

连接层

服务层

存储引擎层

文件系统层

4.MySQL的存储引擎

认识存储引擎

MySQL中的存储引擎

存储引擎之间对比

1.什么是MySQL数据库

众所周知，数据库的作用是用来存储数据的，但是在数据库被发明出来之前，人们是依靠文件来存储数据，相信你也有这样的疑问，存储数据用文件不是挺好的吗，为什么还要有数据库呢？

因为，我们把数据存储起来，并不单单是为了存储数据，更重要的是，我们还需要使用数据，对数据做必要的增、删、改、查；一般的文件确实提供了数据的存储功能，但是并没有提供非常好的数据管理能力，使用文件存储数据有以下几个缺点

• 数据的安全性难以保证
• 不利于数据的查询和管理
• 使用程序操作文件不便

这就要求有一种新的 能够存储数据的 并且还具有对数据的管理能力的事物来解决文件的这个短板，于是，计算机的大佬们设计出了更加利于管理数据的东西 —— 数据库。

那数据库是什么呢？数据库就是一种提供数据存储能力的文件，有自己的格式，能够让 mysqld 这样的服务直接进行增删查改，同时，数据库也提供了一套数据存储方案。

而MySQL数据库就是数据库的一种具体实现，是一种具体的存储解决方案。

2.MySQL数据库的设计

MySQL的进一步认识

前面说了MySQL数据库是一套具体的存储解决方案，那这套存储解决方案是如何设计的呢？

我们可以使用 netstat -ltp 命令查看一下系统中运行的网络服务，列出所有处于监听状态的TCP端口以及每个端口上运行的程序名称和进程PID

我们可以看到 mysql 居然位列其中，说明MySQL是一种网络程序，也就是说，MySQL被设计成了一套网络服务程序。

网络程序往往都具有客户端程序 和 服务器端程序，MySQL也不例外，MySQL的客户端程序是 mysql，MySQL的服务器端程序是 mysqld； 我们可以使用 which 命令查看MySQL 客户端程序 和 服务器端程序 所在的路径

所以我们可以进一步认识MySQL，MySQL的本质是一套基于CS模式的，提供数据存取服务的网络程序。

MySQL的客户端 —— mysql

MySQL的客户端是连接MySQL服务器并进行数据库操作的工具。这些客户端可以是命令行界面（CLI）的，也可以是图形用户界面（GUI）的；用户可以通过 mysql 向MySQL服务端 发送SQL语句（一种操作数据库的语言），进而来操作数据库，对数据库进行管理。 用户上层只需要输入SQL语句，MySQL的服务端会执行相应的语句，实现用户想要的结果。

MySQL的服务端 —— mysqld

MySQL的服务端负责处理客户端的连接请求、执行SQL语句、管理数据库文件和数据等任务。

服务端必须要能够为客户端提供良好稳定的运行服务，这就要求服务端的设计足够优秀、足够合理；因此，MySQL的服务端被设计成了四个层次，分别是连接层、服务层、存储引擎层、文件系统层，这四层统称为MySQL数据库的架构。

3.MySQL数据库的架构

MySQL架构图

连接层

功能：连接层是MySQL架构中的最外层，负责处理客户端与MySQL服务器之间的连接和通信。它主要负责监听客户端的连接请求，进行权限验证，并维持和管理连接。（解决安全和链接管理）

组件：

• Connectors：MySQL为各种编程语言提供了访问接口（如JDBC），通过这些接口，客户端程序可以连接到MySQL服务器。
• 连接池（Connection Pool）：为了提高性能和响应速度，MySQL实现了连接池机制。连接池可以复用已经创建的数据库连接，减少创建和销毁连接的开销。同时，连接池还可以限制同时存在的连接数，避免服务器资源耗尽。

服务层

功能：服务层是MySQL架构中的核心部分，负责处理来自客户端的SQL请求，包括SQL解析、优化、缓存以及执行等。（词法语法分析。做词法语法分析，以及sql语句的优化）

组件：

• SQL Interface：是整个数据系统与用户进行交互的关键部分，负责接收并处理用户的SQL命令。
• Parser（语法分析器）：将用户输入的SQL命令转换成MySQL内部可以理解的指令，并进行词法分析和语法分析，最终生成一棵解析树。
• Optimizer（查询优化器）：根据解析树生成最优的执行计划，包括选择合适的索引、确定连接顺序等，以提高查询性能。
• Cache & Buffers（缓存）：在较早的MySQL版本中，存在查询缓存机制，用于缓存查询结果以提高查询性能。但从MySQL 8.0开始，查询缓存被删除，因为维护缓存的开销可能大于其带来的性能提升。此外，MySQL还包含其他类型的缓存，如表缓存、索引缓存等。
• 执行器：根据优化器生成的执行计划，调用存储引擎提供的API来执行SQL语句，并返回查询结果给客户端。

MySQL架构中的这一层的工作有些类似于编译器的工作，只是解析和优化语句，并不直径执行用户输入的语句。

存储引擎层

功能：存储引擎层负责数据的存储和提取，是MySQL架构中最底层也是最重要的部分之一。MySQL支持多种存储引擎，每种存储引擎都有其特点和适用场景。帮我们完成具体的数据存储方案。（这一层才是真正干活的）

组件：

• InnoDB：MySQL的默认存储引擎，支持事务处理、行级锁定和外键等高级数据库功能。
• MyISAM：早期MySQL的默认存储引擎，但不支持事务处理，主要面向读密集型应
• Memory：将数据存储在内存中，访问速度极快，但重启数据库后数据会丢失。
• 其他存储引擎如Archive、Federated、CSV等，分别适用于不同的应用场景

文件系统层

功能：虽然文件系统层不直接体现在MySQL的官方架构图中，但它是存储引擎层与底层硬件之间的桥梁。文件系统层包含了MySQL的数据文件和日志文件等，是数据存储和访问的物理基础。

4.MySQL的存储引擎

认识存储引擎

MySQL的四层模型中，除了存储引擎层，其他三层都好理解。要想理解存储引擎，先要理解什么是引擎。

引擎二字的理解可以类比于汽车的发动机，发动机是用来驱动汽车进行运转的，MySQL的存储引擎也扮演着类似的角色。MySQL的存储引擎用来驱动这个数据库系统进行运转，它是数据库系统中负责数据存储、处理、保护和查询的核心组件，决定了数据库提供的功能、性能和特性。通过选择合适的存储引擎，可以优化数据库的性能和满足特定的应用需求。

具体来说，存储引擎是数据库中负责数据存储、处理、保护和查询的底层软件组织。它决定了数据库如何存储数据、如何为这些数据建立索引、以及如何进行数据的更新和查询等操作。不同的存储引擎采用不同的技术和方法来实现这些功能，因此它们提供的性能、功能和支持的特性也会有所不同。

在MySQL等数据库管理系统中，存储引擎是基于表的，而不是基于数据库的。这意味着在同一个数据库中，可以为不同的表选择不同的存储引擎，以满足不同的应用需求。例如，InnoDB存储引擎支持事务处理、行级锁定和外键约束等高级数据库功能，适合需要高可靠性和高性能的在线事务处理（OLTP）应用；而MyISAM存储引擎则提供了快速的读写速度和全文索引功能，适合以查询和插入操作为主的应用场景。

总结：存储引擎就是数据库管理系统如何存储数据、如何为存储的数据建立索引和如何更新、查询数据等技术的实现方法。

MySQL中的存储引擎

我们可以通过 show engines 在MySQL中查看存储引擎的种类。

可以看出MySQL支持多种存储引擎，这也是MySQL数据库的核心；其中默认的存储引擎是 InnoDB。

存储引擎之间对比