MySQL 的基本架构

⚠️️ 整理自互联网，用于概念了解。

MySQL 的架构采用经典的『客户端/服务器模型』和『分层设计』，核心组件协同工作以处理查询、管理数据、保证事务和提供高可用性等。其核心架构通常分为以下几个主要层次和组件，详见官方文档。

连接层

Connectors

连接器 Connectors 是 MySQL 官方提供的驱动程序，用于让不同编程语言编写的应用程序（客户端）能够与 MySQL 服务器通信。它实现了 MySQL 的通信协议，封装了底层连接细节，使开发者无需处理网络传输、数据封包等复杂操作。严格来说连接器是客户端的组件，而非服务端。

服务层

SQL Interface

是 MySQL 服务层的核心组件之一，负责接收客户端发送的 SQL 命令，并将执行结果返回给客户端。是连接客户端请求与数据库内部处理的桥梁。

主要的核心功能有：

接收 SQL 命令：客户端通过连接器发送的 SQL 语句首先到达 SQL 接口。支持多种交互协议。
分发 SQL 到内部组件：将 SQL 语句交给解析器进行语法和语义分析，生成解析树。解析后的指令交给优化器生成最优执行计划。
处理执行结果：接收存储引擎返回的数据（如查询结果集），将结果转换为客户端兼容的格式（如二进制流、表格形式）。通过连接层将结果返回给客户端。

Parser

解析 SQL 语句，检查语法正确性，分解 SQL 为可执行的逻辑单元。

Optimizer

优化 SQL 查询，生成高效的执行计划。基于索引、表统计信息选择最佳执行路径（如选择 JOIN 顺序、索引使用）。

Executor

根据优化器生成的执行计划，调用存储引擎提供的接口来执行操作。如果启用了查询缓存（在 MySQL 5.7 及更早版本中），会先检查查询缓存。

Caches

作用：缓存查询结果以提高性能。功能：命中相同查询直接返回结果（8.0 已移除，推荐外部缓存如 Redis）。

存储引擎层

负责数据的物理存储、检索和管理。MySQL 的核心优势之一是其可插拔的存储引擎架构。存储引擎是表级别的，同一个数据库的不同表可以使用不同的存储引擎。存储引擎通过定义良好的 API 与服务层交互，这些 API 屏蔽了不同引擎实现的差异。

常见引擎：

InnoDB

MySQL 的默认引擎

事务支持：完整的 ACID 事务支持。
行级锁：提供细粒度并发控制，提高多用户并发性能。
外键约束：支持外键关系。
崩溃恢复：使用 Write-Ahead Logging (WAL) 和 Redo Log 保证数据一致性和持久性。
MVCC (多版本并发控制)：通过 Undo Log 实现非锁定一致性读，提高并发读性能。
聚集索引：数据按主键顺序物理存储，主键查询极快。

关键结构：Buffer Pool (内存缓冲池)， Redo Log (重做日志)， Undo Log (回滚日志)， Doublewrite Buffer (双写缓冲区)。

MyISAM

MySQL 5.5 之前的默认引擎

非事务型：不支持事务和行级锁。
表级锁：读写操作会锁定整个表，并发写入性能差。
全文索引：在早期版本中是优势，现在 InnoDB 也支持。
压缩：支持表压缩，适用于只读或读多写少的数据仓库场景。
关键文件：.MYD (数据文件)，.MYI (索引文件)。

适用场景：只读或读远大于写的简单应用（现在一般推荐使用 InnoDB 或专用引擎）。

Memory

将所有数据存储在内存中，速度极快。表结构在服务器重启后保留，但数据会丢失。使用哈希索引（默认）或 B-Tree 索引。适用于临时表、缓存、会话存储等需要超快访问但可容忍数据丢失的场景。

CSV

将数据以逗号分隔值格式存储在文本文件 (.CSV) 中。可以直接用文本编辑器查看。不支持索引。常用于数据交换。

物理文件层

存储引擎最终将数据、索引、日志等持久化到磁盘上的文件系统。

关键文件类型 (以 InnoDB 为例)：

Tablespace Files

每个 InnoDB 表通常对应一个 .ibd 文件 (当 innodb_file_per_table=ON 时)，存储表的数据和索引。

系统表空间 (ibdata1)：存储数据字典、Undo Log、Doublewrite Buffer 等元数据（取决于配置）。

Redo Log Files

记录所有对数据页的物理修改（事务日志）。用于崩溃恢复和保证事务的持久性 (Durability)。循环写入。

Binary Log Files

由服务层生成，独立于存储引擎。记录所有修改数据的 SQL 语句（或行更改事件）。用于主从复制 (Replication) 和数据恢复 (Point-in-Time Recovery)。

Error Log

记录服务器启动、运行、停止过程中的错误、警告信息。

Slow Query Log

记录执行时间超过阈值的 SQL 语句。

General Query Log

记录所有客户端连接和执行的语句（性能开销大，通常关闭）。

Relay Log

从 Master 接收到的 Binlog 事件临时存储位置。

连接层