【MySQL高级】Mysql的体系结构概览及存储引擎以及索引的使用（一）

1. Mysql的体系结构概览

整个MySQL Server由以下组成

Connection Pool : 连接池组件

Management Services & Utilities : 管理服务和工具组件

SQL Interface : SQL接口组件

Parser : 查询分析器组件

Optimizer : 优化器组件

Caches & Buffers : 缓冲池组件

Pluggable Storage Engines : 存储引擎

File System : 文件系统

1） 连接层

最上层是一些客户端和链接服务，包含本地sock 通信和大多数基于客户端/服务端工具实现的类似于 TCP/IP的通信。主要完成一些类似于连接处理、授权认证、及相关的安全方案。在该层上引入了线程池的概念，为通过认证安全接入的客户端提供线程。同样在该层上可以实现基于SSL的安全链接。服务器也会为安全接入的每个客户端验证它所具有的操作权限。

2） 服务层

第二层架构主要完成大多数的核心服务功能，如SQL接口，并完成缓存的查询，SQL的分析和优化，部分内置函数的执行。所有跨存储引擎的功能也在这一层实现，如 过程、函数等。在该层，服务器会解析查询并创建相应的内部解析树，并对其完成相应的优化如确定表的查询的顺序，是否利用索引等， 最后生成相应的执行操作。如果是select语句，服务器还会查询内部的缓存，如果缓存空间足够大，这样在解决大量读操作的环境中能够很好的提升系统的性能。

3） 引擎层

存储引擎层， 存储引擎真正的负责了MySQL中数据的存储和提取，服务器通过API和存储引擎进行通信。不同的存储引擎具有不同的功能，这样我们可以根据自己的需要，来选取合适的存储引擎。

4）存储层

数据存储层， 主要是将数据存储在文件系统之上，并完成与存储引擎的交互。

和其他数据库相比，MySQL有点与众不同，它的架构可以在多种不同场景中应用并发挥良好作用。主要体现在存储引擎上，插件式的存储引擎架构，将查询处理和其他的系统任务以及数据的存储提取分离。这种架构可以根据业务的需求和实际需要选择合适的存储引擎。

2. 存储引擎

2.1 存储引擎概述

和大多数的数据库不同, MySQL中有一个存储引擎的概念, 针对不同的存储需求可以选择最优的存储引擎。

存储引擎就是存储数据，建立索引，更新查询数据等等技术的实现方式 。存储引擎是基于表的，而不是基于库的。所以存储引擎也可被称为表类型。

Oracle，SqlServer等数据库只有一种存储引擎。MySQL提供了插件式的存储引擎架构。所以MySQL存在多种存储引擎，可以根据需要使用相应引擎，或者编写存储引擎。

MySQL5.0支持的存储引擎包含 ： InnoDB 、MyISAM 、BDB、MEMORY、MERGE、EXAMPLE、NDB Cluster、ARCHIVE、CSV、BLACKHOLE、FEDERATED等，其中InnoDB和BDB提供事务安全表，其他存储引擎是非事务安全表。

可以通过指定 show engines ， 来查询当前数据库支持的存储引擎 ：

创建新表时如果不指定存储引擎，那么系统就会使用默认的存储引擎，MySQL5.5之前的默认存储引擎是MyISAM，5.5之后就改为了InnoDB。

查看Mysql数据库默认的存储引擎 ， 指令 ：

show variables like '%storage_engine%' ；

2.2 各种存储引擎特性

下面重点介绍几种常用的存储引擎， 并对比各个存储引擎之间的区别， 如下表所示 ：

下面我们将重点介绍最长使用的两种存储引擎： InnoDB、MyISAM ， 另外两种 MEMORY、MERGE ， 了解即可。

2.2.1 InnoDB

InnoDB存储引擎是Mysql的默认存储引擎。InnoDB存储引擎提供了具有提交、回滚、崩溃恢复能力的事务安全。但是对比MyISAM的存储引擎，InnoDB写的处理效率差一些，并且会占用更多的磁盘空间以保留数据和索引。

InnoDB存储引擎不同于其他存储引擎的特点 ：

事务控制

create table goods_innodb(
    id int NOT NULL AUTO_INCREMENT,
    name varchar(20) NOT NULL,
    primary key(id)
)ENGINE=innodb DEFAULT CHARSET=utf8;
start transaction;
insert into goods_innodb(id,name)values(null,'Meta20');
commit;

测试，发现在InnoDB中是存在事务的 ；

外键约束

MySQL支持外键的存储引擎只有InnoDB ， 在创建外键的时候， 要求父表必须有对应的索引 ， 子表在创建外键的时候， 也会自动的创建对应的索引。

下面两张表中 ， country_innodb是父表 ， country_id为主键索引，city_innodb表是子表，country_id字段为外键，对应于country_innodb表的主键country_id 。

create table country_innodb(
    country_id int NOT NULL AUTO_INCREMENT,
    country_name varchar(100) NOT NULL,
    primary key(country_id)
)ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;
create table city_innodb(
    city_id int NOT NULL AUTO_INCREMENT,
    city_name varchar(50) NOT NULL,
    country_id int NOT NULL,
    primary key(city_id),
    key idx_fk_country_id(country_id),
    CONSTRAINT `fk_city_country` FOREIGN KEY(country_id) REFERENCES country_innodb(country_id) ON DELETE RESTRICT ON UPDATE CASCADE
)ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;
insert into country_innodb values(null,'China'),(null,'America'),(null,'Japan');
insert into city_innodb values(null,'Xian',1),(null,'NewYork',2),(null,'BeiJing',1);

在创建索引时， 可以指定在删除、更新父表时，对子表进行的相应操作，包括 RESTRICT、CASCADE、SET NULL 和 NO ACTION。

RESTRICT和NO ACTION相同， 是指限制在子表有关联记录的情况下， 父表不能更新；

CASCADE表示父表在更新或者删除时，更新或者删除子表对应的记录；

SET NULL 则表示父表在更新或者删除的时候，子表的对应字段被SET NULL 。

针对上面创建的两个表， 子表的外键指定是ON DELETE RESTRICT ON UPDATE CASCADE 方式的， 那么在主表删除记录的时候， 如果子表有对应记录， 则不允许删除， 主表在更新记录的时候， 如果子表有对应记录， 则子表对应更新 。

表中数据如下图所示 ：

外键信息可以使用如下两种方式查看 ：

show create table city_innodb ;

删除country_id为1 的country数据：

delete from country_innodb where country_id = 1;

更新主表country表的字段 country_id :

update country_innodb set country_id = 100 where country_id = 1;

更新后， 子表的数据信息为 ：

存储方式

InnoDB 存储表和索引有以下两种方式 ：

①. 使用共享表空间存储， 这种方式创建的表的表结构保存在.frm文件中， 数据和索引保存在 innodb_data_home_dir 和 innodb_data_file_path定义的表空间中，可以是多个文件。

②. 使用多表空间存储， 这种方式创建的表的表结构仍然存在 .frm 文件中，但是每个表的数据和索引单独保存在 .ibd 中。

2.2.2 MyISAM

MyISAM 不支持事务、也不支持外键，其优势是访问的速度快，对事务的完整性没有要求或者以SELECT、INSERT为主的应用基本上都可以使用这个引擎来创建表 。有以下两个比较重要的特点：

不支持事务

create table goods_myisam(
    id int NOT NULL AUTO_INCREMENT,
    name varchar(20) NOT NULL,
    primary key(id)
)ENGINE=myisam DEFAULT CHARSET=utf8;

通过测试，我们发现，在MyISAM存储引擎中，是没有事务控制的 ；

文件存储方式

每个MyISAM在磁盘上存储成3个文件，其文件名都和表名相同，但拓展名分别是 ：

.frm (存储表定义)；

.MYD(MYData , 存储数据)；

.MYI(MYIndex , 存储索引)；

2.2.3 MEMORY

Memory存储引擎将表的数据存放在内存中。每个MEMORY表实际对应一个磁盘文件，格式是.frm ，该文件中只存储表的结构，而其数据文件，都是存储在内存中，这样有利于数据的快速处理，提高整个表的效率。MEMORY 类型的表访问非常地快，因为他的数据是存放在内存中的，并且默认使用HASH索引 ， 但是服务一旦关闭，表中的数据就会丢失。