mysql架构深入_mysql性能优化2:深入认识mysql体系架构

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前言

本文将重点梳理mysql的体系架构,便于了解mysql的实现原理。

Mysql体系结构

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Client Connectors 接入方 支持协议很多

Management Serveices & Utilities 系统管理和控制工具,mysqldump、 mysql复制集群、分区管理等

Connection Pool 连接池:管理缓冲用户连接、用户名、密码、权限校验、线程处理等需要缓存的需求

SQL Interface SQL接口:接受用户的SQL命令,并且返回用户需要查询的结果

Parser 解析器,SQL命令传递到解析器的时候会被解析器验证和解析。解析器是由Lex和YACC实现的

Optimizer 查询优化器,SQL语句在查询之前会使用查询优化器对查询进行优化

Cache和Buffer(高速缓存区) 查询缓存,如果查询缓存有命中的查询结果, 查询语句就可以直接去查询缓存中取数据

pluggable storage Engines 插件式存储引擎。存储引擎是MySql中具体的与文件打交道的子系统

file system 文件系统,数据、日志(redo,undo)、索引、错误日志、查询记录、慢查询等

MySQL执行流程

以mysql查询优化流程为例,mysql查询执行的路径如下图所示

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下面分步了解下每个步骤

1. mysql 客户端/服务端通信

半双工的通信方式

Mysql客户端与服务端的通信方式是“半双工”;

半双工通信: 在任何一个时刻,要么是有 服务器 向客户端发送数据,要么是客户端向服务端发送数据,这两个动作不能同时发生。所以我们无法也无需将一个消息切成小块进行传输。

特点和限制: 客户端一旦开始发送消息,另一端要接收完整个消息才能响应。 客户端一旦开始接收数据没法停下来发送指令。

注:

全双工:双向通信,发送同时也可以接收 半双工:双向通信,同时只能接收或者是发送,无法同时做操作 单工:只能单一方向传送

查询状态

对于一个mysql连接,或者说一个线程,时刻都有一个状态来标识这个连接正在做什么

查看命令 show full processlist / show processlist

注: 状态全集

https://dev.mysql.com/doc/refman/5.7/en/general-thread-states.html

Sleep 线程正在等待客户端发送数据

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Query 连接线程正在执行查询

Locked 线程正在等待表锁的释放

Sorting result 线程正在对结果进行排序

Sending data 向请求端返回数据

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可通过kill {id}的方式进行连接的杀掉

2. 查询缓存

工作原理: 缓存SELECT操作的结果集和SQL语句; 新的SELECT语句,先去查询缓存,判断是否存在可用的记录集; 判断标准: 与缓存的SQL语句,是否完全一样,区分大小写 (简单认为存储了一个key-value结构,key为sql,value为sql查询结果集)

query_cache_type

值:0 -– 不启用查询缓存,默认值;

值:1 -– 启用查询缓存,只要符合查询缓存的要求,客户端的查询语句和记录集 都可以缓存起来,供其他客户端使用,加上 SQL_NO_CACHE将不缓存

值:2 -– 启用查询缓存,只要查询语句中添加了参数:SQL_CACHE,且符合查询 缓存的要求,客户端的查询语句和记录集,则可以缓存起来,供其他客户端使用

query_cache_size 允许设置query_cache_size的值最小为40K,默认1M,推荐设置 为:64M/128M;

query_cache_limit 限制查询缓存区最大能缓存的查询记录集,默认设置为1M

show status like 'Qcache%' 命令可查看缓存情况

不会缓存的情况

当查询语句中有一些不确定的数据时,则不会被缓存。如包含函数NOW(), CURRENT_DATE()等类似的函数,或者用户自定义的函数,存储函数,用户变 量等都不会被缓存

.当查询的结果大于query_cache_limit设置的值时,结果不会被缓存

对于InnoDB引擎来说,当一个语句在事务中修改了某个表,那么在这个事务 提交之前,所有与这个表相关的查询都无法被缓存。因此长时间执行事务, 会大大降低缓存命中率

查询的表是系统表

查询语句不涉及到表

缓存是一个坑吗?

为什么mysql默认关闭了缓存开启?

在查询之前必须先检查是否命中缓存,浪费计算资源

如果这个查询可以被缓存,那么执行完成后,MySQL发现查询缓存中没有这个查询,则会将结果存入查询缓存,这会带来额外的系统消耗

针对表进行写入或更新数据时,将对应表的所有缓存都设置失效。

如果查询缓存很大或者碎片很多时,这个操作可能带来很大的系统消耗

缓存的适用场景

以读为主的业务,数据生成之后就不常改变的业务 比如门户类、新闻类、报表类、论坛类等

3. 查询优化处理

查询优化处理的三个阶段

解析sql

通过lex词法分析,yacc语法分析将sql语句解析成解析树

注:lex词法分析介绍

https://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/sdk/lex/

预处理阶段

根据mysql的语法的规则进一步检查解析树的合法性,如:检查数据的表和列是否存在,解析名字和别名的设置。还会进行权限的验证

查询优化器

优化器的主要作用就是找到最优的执行计划

查询优化器如何找到最优执行计划

使用等价变化规则 5 = 5 and a > 5 改写成 a > 5 a < b and a = 5 改写成 b > 5 and a = 5 基于联合索引,调整条件位置等

优化count 、min、max等函数 min函数只需找索引最左边 max函数只需找索引最右边 myisam引擎count(*)

覆盖索引扫描

子查询优化

提前终止查询 用了limit关键字或者使用不存在的条件

IN的优化 先进性排序,再采用二分查找的方式 ...

Mysql的查询优化器是基于成本计算的原则。他会尝试各种执行计划。 数据抽样的方式进行试验(随机的读取一个4K的数据块进行分析)

执行计划

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id

select查询的序列号,标识执行的顺序 1、id相同,执行顺序由上至下 2、id不同,如果是子查询,id的序号会递增,id值越大优先级越高,越先被执行 3、id相同又不同即两种情况同时存在,id如果相同,可以认为是一组,从上往下顺序执行;在所有组中,id值越大,优先级越高,越先执行

select_type

查询的类型,主要是用于区分普通查询、联合查询、子查询等

SIMPLE:简单的select查询,查询中不包含子查询或者union

PRIMARY:查询中包含子部分,最外层查询则被标记为primary

SUBQUERY/MATERIALIZED:SUBQUERY表示在select 或 where列表中包含了子查询

MATERIALIZED表示where 后面in条件的子查询

UNION:若第二个select出现在union之后,则被标记为union;

UNION RESULT:从union表获取结果的select

table

查询涉及到的表 直接显示表名或者表的别名 由ID为M,N 查询union产生的结果 由ID为N查询生产的结果

type

访问类型,sql查询优化中一个很重要的指标,结果值从好到坏依次是: system > const > eq_ref > ref > range > index > ALL

system:表只有一行记录(等于系统表), const类型的特例,基本不会出现,可以忽略不计

const:表示通过索引一次就找到了,const用于比较primary key 或者 unique索引

eq_ref:唯一索引扫描,对于每个索引键,表中只有一条记录与之匹配。常见于主键 或 唯一索引扫描

ref:非唯一性索引扫描,返回匹配某个单独值的所有行,本质是也是一种索引访问

range:只检索给定范围的行,使用一个索引来选择行

index:Full Index Scan,索引全表扫描,把索引从头到尾扫一遍

ALL:Full Table Scan,遍历全表以找到匹配的行

Extra

十分重要的额外信息

Using filesort : mysql对数据使用一个外部的文件内容进行了排序,而不是按照表内的索引进行排序读取

Using temporary: 使用临时表保存中间结果,也就是说mysql在对查询结果排序时使用了临时表,常见于order by 或 group by

Using index: 表示相应的select操作中使用了覆盖索引(Covering Index),避免了访问表的数据行,效率高

Using where : 使用了where过滤条件

select tables optimized away: 基于索引优化MIN/MAX操作或者MyISAM存储引擎优化COUNT(*)操作,不必等到执行阶段在进行计算,查询执行计划生成的阶段即可完成优化

其他

possible_keys: 查询过程中有可能用到的索引

key: 实际使用的索引,如果为NULL,则没有使用索引

rows: 根据表统计信息或者索引选用情况,大致估算出找到所需的记录所需要读取的行数

filtered: 它指返回结果的行占需要读到的行(rows列的值)的百分比,表示返回结果的行数占需读取行数的百分比,filtered的值越大越好

4. 查询执行引擎

调用插件式的存储引擎的原子API的功能进行执行计划的执行

5. 返回客户端

1、有需要做缓存的,执行缓存操作

2、增量的返回结果:开始生成第一条结果时,mysql就开始往请求方逐步返回数据,这样做有如下两个 好处:

mysql服务器无须保存过多的数据,浪费内存

用户体验好,马上就拿到了数据

如何定位慢sql

什么时候需要考虑慢sql

1、业务驱动

2、测试驱动

3、慢查询日志

慢查询日志配置

show variables like 'slow_query_log' set global slow_query_log = on set global slow_query_log_file = '/var/lib/mysql/gupaoedu-slow.log' set global log_queries_not_using_indexes = on set global long_query_time = 0.1 (秒)

慢查询日志分析

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Time :日志记录的时间

Use r@Host:执行的用户及主机

Query_time:查询耗费时间

Lock_time 锁表时间 Rows_sent 发送给请求方的记录 条数

Rows_examined 语句扫描的记录条数

SET timestamp 语句执行的时间点

select .... 执行的具体语句

慢查询日志分析工具

mysqldumpslow -t 10 -s at /var/lib/mysql/gupaoedu-slow.log

其他工具 mysqlsla pt-query-digest

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总结

本文重点介绍了mysql的体系架构,从中可以了解到一条sql的执行路径:1.建立连接--> 2.查询缓存-->3.查询优化处理(解析,预处理,优化器)--> 4.查询执行引擎--> 5.返回处理结果 这些都是mysql的内部处理,理解此流程有助于理解mysql的实现原理。

下一篇将重点梳理下mysql中的各种执行引擎。

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