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我们通常所说的 MySQL 数据库服务器由一个实例instance以及一个数据库database组成。实例包括一组后台进程/线程和许多内存结构用于管理数据库数据库由一组磁盘文件组成用于存储数据和日志等信息。
MySQL 使用典型的客户端/服务器Client/Server结构逻辑结构图如下所示 MySQL 体系结构大体可以分为三层客户端、服务器层以及存储引擎层。其中服务器层又包括了连接管理、查询缓存 、SQL 接口、解析器、优化器、缓冲与缓存以及各种管理工具与服务等。
具体来说每个组件的作用如下
客户端连接 MySQL 服务器的各种工具和应用程序。例如 mysql 命令行工具、mysqladmin 以及各种驱动程序等。连接管理负责监听和管理客户端的连接以及线程处理等。每一个连接到 MySQL 服务器的请求都会被分配一个连接线程。连接线程负责与客户端的通信接受客户端发送的命令并且返回服务器处理的结果。查询缓存 用于将执行过的 SELECT 语句和结果缓存在内存中。每次执行查询之前判断是否命中缓存如果命中直接返回缓存的结果。缓存命中需要满足许多条件SQL 语句完全相同上下文环境相同等。实际上除非是只读应用查询缓存的失效频率非常高任何对表的修改都会导致缓存失效因此查询缓存在 MySQL 8.0 中已经被删除。SQL 接口接收客户端发送的各种 DML和 DDL 命令并且返回用户查询的结果。另外还包括所有的内置函数日期、时间、数学以及加密函数和跨存储引擎的功能例如存储过程、触发器、视图等。解析器对 SQL 语句进行解析例如语义和语法的分析和检查以及对象访问权限检查等。优化器利用数据库的统计信息决定 SQL 语句的最佳执行方式。使用索引还是全表扫描的方式访问单个表多表连接的实现方式等。优化器是决定查询性能的关键组件而数据库的统计信息是优化器判断的基础。缓存与缓冲由一系列缓存组成的例如数据缓存、索引缓存以及对象权限缓存等。对于已经访问过的磁盘数据在缓冲区中进行缓存下次访问时可以直接读取内存中的数据从而减少磁盘 IO。存储引擎存储引擎是对底层物理数据执行实际操作的组件为服务器层提供各种操作数据的 API。MySQL 支持插件式的存储引擎包括 InnoDB、MyISAM、Memory 等。管理工具MySQL 提供的系统管理和控制工具例如备份与恢复、复制、集群等。 MySQL 体系结构的详细介绍可以参考这篇文章。 Oracle
一个 Oracle 数据库服务器database server由一个数据库database以及至少一个数据库实例database instance通常简称实例组成。正是由于实例和数据库之间的关系如此紧密Oracle database 有时候同时表示实例和数据库。
严格来说这些术语的意义如下
数据库Database数据库代表磁盘上的一组文件用于存储数据。这些文件可以独立于实例而存在。数据库实例Database instance实例是一组内存结构用于管理数据库文件。实例由一个称为系统全局区SGA的共享内存区域以及一组后台进程组成。实例可以独立于数据库文件而存在。 上图显示了一个数据库和它的实例。对于每个连接到实例的用户连接客户端进程负责运行应用程序。每个客户端进程与自己的服务器进程关联。服务器进程拥有自己的私有会话内存称为程序全局区PGA。
图中 SGA 包括数据库缓冲区高速缓存Database Buffer Cache、重做日志缓冲区Redo Log Buffer、共享池Shared Pool、大池Large Pool、固定 SGAFixed SGA、Java 池Java Pool以及流池Streams Pool。SGA 右边是后台进程PMON、SMON、RECO、MMON、MMNL 等。SGA 下边也是后台进程DBWn、CKPT、LGWR、ARCn 以及 RVWR。再往下是 PGA 和服务器进程。服务器进程和客户端进程相互连接。客户端进程右边是数据库文件数据文件、控制文件以及在线重做日志、归档重做日志以及闪回日志。 Oracle 数据库体系结构的详细介绍可以参考这篇文章。 Microsoft SQL Server
Microsoft SQL Server 服务由一个实例Instance和多个数据库Databases组成实例包含了后台线程和占用的内存默认的系统数据库包括 master、model、msdb、Resource 以及 tempdb。
Microsoft SQL Server 的整体系统结构如下 主要包含以下三个组件
协议层Protocol Layer主要负责客户端的连接请求和数据通信。关系引擎Relational Engine主要负责 SQL 语句的解析、优化和执行。存储引擎Storage Engine主要负责数据和日志的存储和访问、内存和缓存管理、事务和锁管理。 Microsoft SQL Server 数据库体系结构的详细介绍可以参考这篇文章。 PostgreSQL
PostgreSQL 数据库系统由实例Instance和物理数据库集群Database Cluster组成。 实例Instance由 PostgreSQL 后台进程和相关的内存组成。启动服务器进程时创建一个实例关闭服务器进程时实例随之关闭。数据库集群每个 PostgreSQL 实例管理的都是一个数据库集群它可以包含多个数据库。注意这里的集群不是多台服务器组成的集群。 数据库Database一个数据库由一组相关的对象组成例如表、索引、视图、存储过程等等。模式Schema数据库中的对象使用模式进行组织。准确地说一个数据库由多个模式组成模式由许多对象组成。表空间Tablespace在 PostgreSQL 中数据库对象例如表在文件系统中对应的是文件表空间指定了这些文件存储的目录。创建数据库对象时只需要指定存储对象的表空间的名称或者使用默认值而不需要指定磁盘上的物理路径。 这篇文章可以学习更多的 PostgreSQL 知识。 SQLite
SQLite 是一个嵌入到应用程序中的数据库引擎没有服务端没有单独管理数据库的服务器进程。应用程序通过函数调用和数据库引擎进程交互而不是将消息发送给单独的进程或线程。 客户端/服务器数据库对于现代应用系统非常重要它们专注于可伸缩性、并发性、集中管理和控制等解决了企业数据的共享存储问题。 SQLite 则致力于为单个应用程序和设备提供本地数据存储强调的是经济、效率、可靠性、独立性和简单性。
