SQL - 01. MySQL 的整體架構

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MySQL的整體架構

採用Client/Server架構www^slime^com^tw

由於 MySQL採用了Client/Server架構，因此MySQL的Server端與Client端不一定要在同一台機器上，例如Server端可以是網路上的某台Linux機器，而Client端則是位在另外一台Windows機器上，其概念類似於Web Server與Browser之間的關係。

MySQL主要可以分為三大部份www^slime^com^tw

1. MySQL Server：MySQL資料庫系統的Server端，也就是mysqld這支程式執行時所在的機器。
2. Client Program：MySQL資料庫系統的Client端，有了Client端你才可以與MySQL Server進行互動，例如連線至MySQL Server新增、刪除資料或是建立新的資料表等等。
3. Non-Client Utility Program：一些用來協助管理MySQL Server的工具程式，例如myisamchk可用來修復受損的資料表。

MySQL所使用的通訊協定www^slime^com^tw

既然MySQL是使用Client/Server架構，那麼當Client端需要與Server端溝通時便需要遵循特定的通訊協定，下表便是MySQL所使用的通訊協定。

若是MySQL的Client端與Server端皆位在同一台機器上，那麼在作業系統支援的前提下，Client端可以使用以上所提到的所有通訊協定與MySQL Server進行溝通。但若Client端與Server端各別位在不同的機器上，則Client只能夠透過TCP/IP與MySQL Server進行溝通。

二階層處理模式www^slime^com^tw

當MySQL Server收到來自Client端送來的SQL Statement後，會分成二個階層來處理。

1. 第一個階層－SQL 解析與最佳化：MySQL Server會先解析所收到的SQL Statement並對它進行最佳化，以得到較高的執行效率。在這個階層中並不會實際去存取儲存在資料庫中的資料。
2. 第二個階層－由各種Storage Engine組成：Storage Engine可以視為用來管理資料表的軟體模組，由它來負責實際存取儲存在資料表中的資料。

MySQL如何使用磁碟空間www^slime^com^tw

在MySQL Server安裝完畢後，相關的檔案將會放置在MySQL的Data Directory中，在Data Directory中大致有以下的資料。

• 資料庫目錄：MySQL Server允許你同時管理多個資料庫，而每一個資料庫都會分別在Data Directory中建立同名的目錄。例如若是MySQL的Data Directory為 /var/lib/mysql，則當你建立一個名字為slime的新資料庫時，在系統便會自動在 /var/lib/mysql目錄下建立一個名為slime的新資料夾(/var/lib/mysql/slime)。
• 資料表的格式檔(*.frm)：用來記錄資料表的實際結構，此檔案會位在資料庫目錄中。例如若在slime這個資料庫中建立一個名為first_home的資料表，則在 /var/lib/mysql/slime目錄下，系統便會自動產生slime.frm這個檔案。
• 資料檔(*.MYD)與索引檔(*.MYI)：承上例，若slime這個資料表使用的Storage Engine為MyISAM，則系統會自動在資料庫目錄下建立slime.MYD與slime.MYI這兩個檔案。slime.MYD用來實際儲存slime這個資料表所包含的資料；slime.MYI則是用來儲存slime這個資料表的索引(Index)。註：MyISAM中的ISAM指的是：Indexed Sequential Access Method。
  
  
• InnoDB Storage Engine所使用的tablespace與Log File：與MyISAM Storage Engine不同的是，InnoDB會將所有的資料庫與資料表儲存在單一(或是多個)檔案中，預設是 ibdata1 這個檔案；而transaction所需使用的Log File則預設為ib_logfile0與ib_logfile1。上述三個檔案預設皆位在 /var/lib/mysql 目錄下(MySQL的Data Directory)。
• MySQL Server本身的Log File與Status File：在這些檔案中記錄了Server所執行的各種操作與狀態，主要用來進行Data Recovery、Replication或是分析Server的運作效率，以及檢測各種可能的問題。

MySQL如何使用記憶體www^slime^com^tw

• Thread Handlers：MySQL Server是Multi-Threaded，一個來自Client端的連線即代表一個Thread，為了避免Client端在大量建立與終止連線時所造成的overhead，MySQL Server會將Thread 快取起來，以減少所需建立與終止的Thread數量。
• Memory Storage Engine：將資料表建立在記憶體之中(而非檔案系統)以加快存取效率，當MySQL Server重新啟動時該資料表也將會消失。
• Server建立的暫時性資料表：當MySQL Server在處理Query時會在記憶體內建立暫時性資料表，但若是該資料表的大小超過tmp_table_size所設定的上限，則Server會改在檔案系統上建立暫時性資料表並將Created_tmp_disk_tables的值加一。

＜Server所使用的各種Buffer＞

• Grant Table Buffer：用來存放Grant Table的Buffer，Grant Table中記錄了使用者的各項權限，在每次執行client端送過來的指令前，MySQL Server必須查核grant table以確定該使用者是否具備相對應的權限。為了加快查核的動作，MySQL Server會將grant table快取在memory中。
• Key Buffer：用來存放MyISAM table的索引(Index)，以避免每次存取索引資料時(例如排序)都要重新從磁碟中讀取資料，但要注意的是MySQL只會對資料表的索引進行快取，而不會對資料表的內容進行快取。資料表內容的快取是交由作業系統來處理，而不是由MySQL負責。
• Table Cache：用來存放資料表的descriptors，以減低檔案重覆開啟與關閉的機率，降低系統負載。註：可以把資料表的descriptors看做是資料表在檔案系統上實際對應到的檔案。
• Query Cache：用來存放前一次的Query Result，以加快重覆執行某個Query時的效率。
• Host Cache：用來存放DNS名稱解析的結果，以降低不必要的DNS Query。
• InnoDB Storage Engine所使用的Log：主要用來記錄目前的transaction狀態，可用以進行roll back或是recommit。

參考資料：www^slime^com^tw
Paul Dubois, Stefan Hinz, Carsten Pedersen(2005), “MySQL 5.0 Certification Study Guide.”