“ 三高 ”Mysql – Mysql 的根底构造理解

引言

​ 内容为慕课网的 《高并发 高性能 高可用 MySQL 实战》 视频的学习笔记内容和集体整顿扩大之后的笔记，在疾速视频学习一遍之后发现了许多须要补充的点，比方三次握手的连贯和 Mysql 的外部交互流程等等，对于后续的章节也会整合多篇文章后续会陆续公布。

Mysql 的连贯形式

​ 应用最多的形式是第一种形式，另外三种形式受限于非凡的平台形式实现，重点把握第一种 TCP/IP 的形式即可。

1. tcp/ip 的连贯模式
2. 共享内存的连贯形式
3. 命名空间模式
4. unix 套接字的连贯形式

Tcp/ip 的通信协定

​ 这一块在视频中解说比拟浅，所以这里参考了多方材料后，以 《TCP/IP 协定》 作为参考介绍三次握手和四次挥手的过程。

​ 通信协定也就是咱们常见的三次握手和四次挥手的流程，留神这里疏忽 TCP/IP 报文的格局介绍。

• SYN：同步序号。
• FIN：发送方实现标记。
• ACK：仅当 ACK= 1 时，确认号字段才无效，并且建设 TCP 连贯之后所有的连贯必须 ACK=1。
• ack：承受申请之后将申请序列号 + 1 进行回送应用。
• ISN：起始序号也别叫做 Seq，该序号由工夫决定，所以每一个 Tcp 都有一个惟一的起始序号，组成的形式是 开始的序号、一个冒号、隐含的结尾序号 及圆括号内的数据字节数，比方 1415531521:1415531521（0），如果字节为 0 则被暗藏，只有当存在字节数据或者 SYN、FIN 或 RST 被设置为 1 才进行展现。
• Mss：示意的是以后报文的最大字节数。

ISM 可看作是一个 32 比特的计 数器，每 4ms + 1。

三次握手建设 TCP 连贯（报问段 1 -3）

• 第一步：客户端被动关上 TCB 端口，服务器被动关上 TCB 端口。发起方携带一个 SYN 标记，并且携带一个 ISN 序号 Seq=x，然而须要留神的是第一步的过程这个 ISN 序号是暗藏传递的（因为没有传递数据），然而如果不存在数据的替换，则不会被显示。客户端发送 SYN 命令之把SYN=1，并且把 SYN-SENT（同步 - 已发送状态）。
• 第二步：服务器收到客户端 TCP 报文之后，也将 SYN=1，并且回送一个新的 ISN 序号 ack=x+1，并且将 ACK= 1 示意本人收到了，而后在返回参数回送本人新的序列号示意本人的确认申请 Seq=y，将状态设置为 SYN-RCVD（同步收到）状态，（示意心愿收到的序号为 xxxx1522），最初也是指定 MSS。
• 第三步：客户端收到服务器的确认报文之后，还须要向服务端返回确认报文，确认报文的 ACK=1，并且回传服务器传递的 ISN 序号 +1（ack = y+1），以及本人的 ISN 序号 +1（Seq = x+1），此时 TCP 连贯进入已连贯状态，ACK 是能够携带数据的，然而如果不携带数据则不耗费序列号。
• 最初一步：当服务器收到客户端的确认，也进入已连贯状态。
  

Mysql 认证连贯：

（参考资料：http://mysql.taobao.org/monthly/2018/08/07/）

​ Mysql 的认证链接能够看作是三次交互，留神第一次申请是服务端发动的，有点相似咱们去店外面买货色，首先闭口的必定是员工，比方问咱们要什么货色，于是咱们花钱买货色，而后把货色带走，认证过程能够相似于这样的一个过程。

• 服务端 → 客户端 发送初始化包：服务端首先确认是那个客户端须要连贯
• 客户端 → 服务端 验证
• 服务端 → 认证后果音讯
• 认证通过客户端与服务端断开

四次挥手端口 tcp 连贯（报文段 4 开始）

• 第一步（客户端）：TCP 发送开释连贯的报文，进行发送数据，开释报文首部，把 FIN=1，同时发送序列号，依据上一次传送的序列号 + 1 传送 Seq = t + 1（因为下图是在连贯之后立马进行四次挥手，所以序列号没有变），此时客户端进行终止期待 1 的状态。留神 FIN 不携带数据也须要耗费序列号。
• 第二步（服务端）：服务器回送确认报文，收回确认报文，ACK=1，并且把回传序列号 + 1 回传（ack = t + 1），而后再带上本人的序列号 Seq = y，此时服务端进入 CLOSE-WAIT 状态（敞开期待状态），TCP 服务器此时须要进行下层利用客户端向服务端申请开释，处于 半敞开 阶段，此时服务端仍然能够向客户端发数据并且客户端须要承受并解决，敞开期待状态意味着整个状态还须要继续一段时间。
• 第三步（客户端）：客户端接管到服务端确认申请，此时客户端进入到 FIN-WAIT- 2 终止期待 2 的阶段，期待服务器的开释报文。（还有一部分服务器没有发送完的数据须要解决）
• 第四步（服务端）：服务器把最初的数据处理结束，向客户端发送开释报文，FIN=1，ack=t + 1，因为须要把剩下的数据发送实现，假如解决实现之后须要带上本人的序列号 Seq=w，服务器进入 最初确认状态，期待客户端确认。
• 第五步（客户端）：客户端收到报文之后，收回确认 ACK=1，ack=w+1，本人的序列号为 Seq = t + 1，此时客户端进入到了 TIME-WAIT（工夫期待状态），此时客户端还是没有开释，必须通过 2 * MSL（最长报文寿命） 之后，客户端撤掉 TCB 之后才进入 CLOSED 状态。
• 第六步（服务端）：服务器收到客户端的申请立马进入 CLOSE 状态，同时撤销 TCB，完结此次 TCP 的连贯。（服务端完结 TCP 连贯要比客户端早一些）
  

为什么须要四次挥手能力敞开连贯？

​ TCP/IP 是一种全双工的协定，任何一方敞开都须要双向的确认操作，单方敞开须要给对方发送一个 FIN 来终止连贯，一端收到 FIN 告诉应用层的另一端终止数据的发送，而收到一个 FIN 仅仅阐明一个方向不进行数据流动，通常敞开的一方（发送 FIN 的一方）为被动敞开，接受方为被动敞开，因为全双工个性单方都须要对方被动敞开。

通过上面的图能够简略理解为什么要这样设计：

Mysql 的报文格式

Mysql 的报文格式比较简单，它次要分为上面的局部，Mysql 通过本人构建的协定进行外部通信，简略理解即可：

1. 音讯头：3 个字节的报文长度，1 个字节的序号
2. 音讯体：1 个字节指令，存储数据，长度不定
3. 指令案例：切换数据库（0x02），查问指令（ox03）

如何应用工具验证如何通信？命令是如何执行的？

连贯下来之后会执行如下的操作流程。

• 客户端→服务端：发送命令包
• 服务端→客户端：发送回应包

​ 命令是如何执行的？能够应用一些辅助的抓包工具查看，比方 windows 平台有一个 wireShark 的工具，咱们能够通过一个简略的抓包案例查看：
​ 在理论的开始之前咱们须要弄清楚 Mysql 到底应用的是什么协定，MySQL 客户端应用 TCP 协定 作为底层传输协定，而应用 Mysql 公司本身的 Mysql Protocol 协定 作为应用层协定作为外部通信。

​ 这里应用 window 的 wireShark 工具抓包，读者也能够应用 tcpdump 进行抓包，命令行操作更加简洁：

​ 首先是三次握手的过程：

​ 如上面的图所示，首先由客户端发动连贯申请，传送 Seq 序号和设置 SYN 为 1 并且设置为同步发送状态，接着服务端受到申请之后，将 ACK 设置为 1，并且将客户端序号 + 1 之后回送，并且也传递一个本人的序号，此时服务端也处于同步承受状态，最初当客户端受到服务端申请之后也把 ack 设置为 1，并且传递服务端的序列号，至此建设连贯。

​ 接下来是客户端和服务端的交互，因为这里应用了 navicat 进行连贯测试，所以能够发现 navicat 在这其中发送了很多本人的包：

​ 这里须要留神的是在外部通信的时候 Mysql 应用的是本身的协定，依据客户端的命令申请返回相应的数据。

​ 最初是四次挥手的过程，因为下面进行了具体的解释正当就不再啰嗦了，四次挥手的过程要简单不少，客户端存在最终期待 1 和最终期待 2 的阶段，而服务端在承受到申请之后不会立即回复客户端能够敞开，而是须要将数据传输实现之后，再回送客户端进行传送，当客户端收到断开指令之后，则会立刻进行此次 TCP 交互，而客户端这里须要通过最长等待时间才会开释连贯，所以对于服务器连贯优化来说，TCP 的最长等待时间是一个重要的优化点。

​

数据库和 excel 的比照

1. 存储和磁盘空间大小相似
2. 数据库面向软件，提供接口
3. excel 文件级别，面向终端用户
4. 事务：数据库千人千面

常见的架构

事件驱动架构

事件驱动的模式常见于 GUI 的软件当中，咱们点击某个按钮的时候，会触发与之关联的其余事件组，从上面的架构图能够看到事件和事件执行之间是结偶的，有很好的复用性。

管道 - 过滤器架构

​ 管道过滤的架构比拟常见是 http 申请过滤解决，比方咱们想要对于一个申请进行不同档次的剖析，对于申请次数，申请工夫，或者申请起源或者对于申请拦挡的解决，能够通过过滤链的形式对于申请进行解决。

微核架构

微核架构罕用于精简我的项目架构，通过插件的形式对于零碎的外围性能加强，微核架构具备很好的灵活性，能依据不同的理论状况进行灵便组合实现不同的成果。

分层架构

通过拆分 server 和存储引擎，将整个连贯的步骤拆分为上面的局部，sever 层负责连贯治理，而存储引擎则负责与后盾的交互动作。

数据库的基础架构

在 Mysql 的设计中，能够看到次要应用了三种架构模式：

• 事件驱动架构
• 分层架构
• 微核架构

常见存储引擎介绍

1. innodb：互联网罕用，反对事务。
2. myISAM：查问快。
3. memory：长期内存表。
4. Archive：归档表。

sql 语句查问过程

​ sql 的查问语句大抵分为上面四个模块：

• 查问缓存（8.0 删除）
• 分析器
• 优化器
• 执行器
• 存储引擎

​ 上面是一个 SQL 查问的大抵步骤

1. 查问缓存（8.0 删除）

2. 分析器

   • 剖析语法，解析语句
   • 拆分编译语句
   • 解析 SQL 的外围步骤

3. 优化器

   • 通过 mysql 的规定优化查问链路或者 sql 执行的过程
   • 建设并且把执行打算传递给执行器

4. 执行器

   • 负责具体的 sql 执行
   • 通过存储引擎的接口进行接口调用，最初后果返回给客户端

结语

​ 后面的章节比拟根底，跳过了很多内容，本局部重点是三次握手和四次挥手的过程须要多相熟一下，另外 Mysql 最值得学习的是 InnoDB 存储引擎，如果对于数据库设计感兴趣是必定绕不过的。