MySQL是主流的開源關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，提供高性能的數(shù)據(jù)存儲服務(wù)。我們在做后端開發(fā)時，性能瓶頸往往不是應(yīng)用本身，而是數(shù)據(jù)庫層面。所以掌握MySQL的一些底層原理有助于我們更好地理解MySQL，對MySQL進(jìn)行性能調(diào)優(yōu)，從而開發(fā)高性能的后端服務(wù)。

MySQL的邏輯架構(gòu)

MySQL的邏輯架構(gòu)如下圖：

最上層是處理客戶端過來的連接的。主要做連接處理、授權(quán)認(rèn)證、安全等。MySQL在這一層維護(hù)了一個線程池，用于處理來自客戶端的連接。MySQL可以使用用戶名密碼認(rèn)證，也可以使用SSL基于X.509證書認(rèn)證。

第二層由三部分組成：查詢緩存、解析器、優(yōu)化器。解析器用來解析SQL語句，優(yōu)化器會對解析之后的語句進(jìn)行優(yōu)化。在解析查詢前，服務(wù)器會先檢查查詢緩存，如果能在其中找到對應(yīng)的查詢結(jié)果，則無需再進(jìn)行查詢解析、優(yōu)化等過程，直接返回查詢結(jié)果。存儲過程、觸發(fā)器、視圖等都在這一層實(shí)現(xiàn)。

第三層是存儲引擎，存儲引擎負(fù)責(zé)在MySQL中存儲數(shù)據(jù)、提取數(shù)據(jù)、開啟一個事務(wù)等等。存儲引擎通過API與上層進(jìn)行通信，這些API屏蔽了不同存儲引擎之間的差異，使得這些差異對上層查詢過程透明。存儲引擎不會去解析SQL。

Mysql最常用的存儲引擎是InnoDB

Mysql的并發(fā)控制

如果多個線程同時操作數(shù)據(jù)，就有可能引發(fā)并發(fā)控制的問題。本文接下來將介紹MySQL是如何控制并發(fā)讀寫的。

讀寫鎖

如果多個線程都只是讀數(shù)據(jù)，其實(shí)可以一起讀，不會互相影響，這個時候應(yīng)該使用“讀鎖”，也稱為共享鎖。獲取讀鎖的線程之間互相不會阻塞，可以同時讀取一個資源。

如果有一個線程需要寫數(shù)據(jù)，則應(yīng)該使用“寫鎖”，也成為排它鎖。寫鎖會阻塞其它的寫鎖和讀鎖，直至寫操作完成。

鎖粒度

首先明確一個概念：在給定的資源上，需要加鎖的數(shù)據(jù)越少，系統(tǒng)能夠承載的并發(fā)量就越高。但加鎖也是需要消耗資源的，如果系統(tǒng)花費(fèi)大量的時間來管理鎖，而不是存取數(shù)據(jù)，那么系統(tǒng)的性能可能會因此受影響。

所以一個好的“鎖策略”就是要在鎖的開銷和數(shù)據(jù)的安全性之間尋求平衡，Mysql支持多個存儲引擎的架構(gòu)，每種存儲引擎都可以實(shí)現(xiàn)自己的鎖策略和鎖粒度。

表鎖和行鎖

表鎖顧名思義就是鎖住整張表。表鎖開銷比較小。對表加寫鎖后，其它用戶對這張表的所有讀寫操作都會被阻塞。在MySQL中，盡管存儲引擎可以提供自己的鎖，但MySQL有時候也會使用表鎖，比如 ALTER TABLE 之類的語句。

寫鎖比讀鎖有更高的優(yōu)先級，因此一個寫鎖請求可能會被插入到讀鎖隊(duì)列的前面。

行級鎖即鎖住整行，可以最大程度地支持并發(fā)處理，但加解鎖的開銷也會比較大。行級鎖只在儲存引擎層實(shí)現(xiàn)，所有的存儲引擎都以自己的方式實(shí)現(xiàn)了行級鎖。

MVCC

MVCC即“多版本并發(fā)控制”，可以認(rèn)為MVCC是行級鎖的一個變種，但是它在很多情況下避免了加鎖操作，因此開銷更低。

主流的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫都實(shí)現(xiàn)了MVCC，但實(shí)現(xiàn)機(jī)制各有不同。實(shí)際上MVCC也沒有一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。但大都實(shí)現(xiàn)了非阻塞的讀操作，寫操作也只是鎖定必要的行。

MVCC保證的是每個事務(wù)里面在執(zhí)行期間看到的數(shù)據(jù)都是一致的。但不同的事務(wù)由于開始的時間不同，所以可能對同一張表，同一時刻看到的數(shù)據(jù)是不一樣的。

在MySQL的InnoDB引擎，是通過給每行記錄后面保存兩個隱藏的列來實(shí)現(xiàn)的。一個是保存行的創(chuàng)建時間，另一個保存了行的過期時間（或刪除時間）。

實(shí)際上存儲的并不是實(shí)際的一個時間戳，而是“系統(tǒng)版本號”。

每次開啟一個事務(wù)，系統(tǒng)版本號都會遞增。事務(wù)開始時，系統(tǒng)版本號會作為事務(wù)的版本號，用來和查詢到的行的版本號進(jìn)行比較。下面分別介紹常見的CRUD操作中版本號是怎么工作的：

INSERT

保存當(dāng)前系統(tǒng)版本號作為行版本號

DELETE

保存當(dāng)前的系統(tǒng)版本號到這行數(shù)據(jù)的“刪除版本”。

UPDATE

插入一行新紀(jì)錄，保存當(dāng)前系統(tǒng)版本號作為行版本號，同時保存當(dāng)前系統(tǒng)版本號到原來的行的“刪除版本”。

SELECT

• 只查找版本早于當(dāng)前事務(wù)版本的行。這樣可以保證事務(wù)讀取都的行，要么之前就存在，要么是這個事務(wù)本身自己插入或者修改的。
• 行的“刪除版本”要么未定義，要么大于當(dāng)前事務(wù)版本號。這樣可以確保事務(wù)讀取到的行，在事務(wù)之前沒有被刪除。

MVCC只在REPEATABLE READ和READ COMMITTED兩個隔離級別下工作，其它兩個隔離級別不能工作。因?yàn)镽EAD UNCOMMITTED總是讀取最新的數(shù)據(jù)防，而不是符合當(dāng)前事務(wù)版本的數(shù)據(jù)行。而SERIALIZABLE則會對所有讀取的行都加鎖。