MySQL架构与概念

第一章、MySQL架构与概念
1、MySQL的逻辑架构

 最上面不是MySQL特有的，所有基于网络的C/S的网络应用程序都应该包括连接处理、认证、安全管理等。
中间层是MySQL的核心，包括查询解析、分析、优化和缓存等。同时它还提供跨存储引擎的功能，包括存储过程、触发器和视图等。
最下面是存储引擎，它负责存取数据。服务器通过storage engine API可以和各种存储引擎进行交互。

1.1、查询优化和执行(Optimization and Execution)

MySQL将用户的查询语句进行解析，并创建一个内部的数据结构――分析树，然后进行各种优化，例如重写查询、选择读取表的顺序，以及使用哪个索引等。查询优化器不关心一个表所使用的存储引擎，但是存储引擎会影响服务器如何优化查询。优化器通过存储引擎获取一些参数、某个操作的执行代价、以及统计信息等。在解析查询之前，服务器会先访问查询缓存(query cache)――它存储SELECT语句以及相应的查询结果集。如果某个查询结果已经位于缓存中，服务器就不会再对查询进行解析、优化、以及执行。它仅仅将缓存中的结果返回给用户即可，这将大大提高系统的性能。

 1.2、并发控制
MySQL提供两个级别的并发控制：服务器级(the server level)和存储引擎级(the storage engine level)。加锁是实现并发控制的基本方法，MySQL中锁的粒度：
(1)    表级锁：MySQL独立于存储引擎提供表锁，例如，对于ALTER TABLE语句，服务器提供表锁(table-level lock)。
(2)    行级锁：InnoDB和Falcon存储引擎提供行级锁，此外，BDB支持页级锁。InnoDB的并发控制机制，下节详细讨论。
另外，值得一提的是，MySQL的一些存储引擎（如InnoDB、BDB）除了使用封锁机制外，还同时结合MVCC机制，即多版本两阶段封锁协议(Multiversion two-phrase locking protocal)，来实现事务的并发控制，从而使得只读事务不用等待锁，提高了事务的并发性。
注：并发控制是DBMS的核心技术之一(实际上，对于OS也一样)，它对系统性能有着至关重要的影响，以后再详细讨论。

1.3、事务处理
MySQL中，InnoDB和BDB都支持事务处理。这里主要讨论InnoDB的事务处理(关于BDB的事务处理，也十分复杂，以前曾较为详细看过其源码，以后有机会再讨论)。
1.3.1、事务的ACID特性
事务是由一组SQL语句组成的逻辑处理单元，事务具有以下4个属性，通常简称为事务的ACID属性(JimGray在《事务处理：概念与技术》中对事务进行了详尽的讨论)。
(1)原子性（Atomicity）：事务是一个原子操作单元，其对数据的修改，要么全都执行，要么全都不执行。
(2)一致性（Consistent）：在事务开始和完成时，数据都必须保持一致状态。这意味着所有相关的数据规则都必须应用于事务的修改，以保持数据的完整性；事务结束时，所有的内部数据结构（如B树索引或双向链表）也都必须是正确的。
(3)隔离性（Isolation）：数据库系统提供一定的隔离机制，保证事务在不受外部并发操作影响的“独立”环境执行。这意味着事务处理过程中的中间状态对外部是不可见的，反之亦然。
(4)持久性（Durable）：事务完成之后，它对于数据的修改是永久性的，即使出现系统故障也能够保持。

1.3.2、事务处理带来的相关问题
由于事务的并发执行，带来以下一些著名的问题：
(1)更新丢失（Lost Update）：当两个或多个事务选择同一行，然后基于最初选定的值更新该行时，由于每个事务都不知道其他事务的存在，就会发生丢失更新问题－－最后的更新覆盖了由其他事务所做的更新。
(2)脏读（Dirty Reads）：一个事务正在对一条记录做修改，在这个事务完成并提交前，这条记录的数据就处于不一致状态；这时，另一个事务也来读取同一条记录，如果不加控制，第二个事务读取了这些“脏”数据，并据此做进一步的处理，就会产生未提交的数据依赖关系。这种现象被形象地叫做"脏读"。
(3)不可重复读（Non-Repeatable Reads）：一个事务在读取某些数据后的某个时间，再次读取以前读过的数据，却发现其读出的数据已经发生了改变、或某些记录已经被删除了！这种现象就叫做“不可重复读”。
(4)幻读（Phantom Reads）：一个事务按相同的查询条件重新读取以前检索过的数据，却发现其他事务插入了满足其查询条件的新数据，这种现象就称为“幻读”。

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