MySQL之体系结构和基础管理

前言

本文以linux系统的MySQL为例详细介绍MySQL的体系结构，因为在实际生产环境中MySQL的运行环境都是linux系统。同时介绍MySQL的基础管理，包括用户管理和权限管理等。

MySQL体系结构

MySQL客户端/服务器工作模型

MySQL是C/S架构，工作模型大致如下图所示：

MySQL客户端连接MySQL服务端mysqld有两种方式：

第一种，通过本地socket文件连接，只能在本地使用，不依赖IP和端口

-- socket文件路径通过下述命令找到socket = /xx/mysql.sock
cat /etc/my.cnf

-- 本地通过socket文件连接MySQL服务端：mysql -S socket文件路径
mysql -S /tmp/mysql.sock

第二种，远程TCP/IP连接，这种连接方式在本地和远程都可以使用，依赖IP和端口

-- mysql -u 用户名(默认就是root) -p -h ip地址 -P 端口
mysql -u root -p  -h 127.0.0.1 -P 3306 -- 建议回车后再输入密码

mysqld工作原理

mysqld是MySQL的服务端，也称为MySQL实例，这个实例包括mysqld的后台守护进程和工作线程，每个线程都负责不同的任务，另外还有预分配的内存结构，实例的功能就是管理数据。

mysqld的程序结构如下图所示：

mysqld分为server层(连接层+SQL层)和存储引擎层，server层中的连接层和SQL层并不是MySQL官方提出的分层，只是因为这样分层更加方便理解而已。

当客户端输入mysql -u root -p xxx -h ip地址-P 3306回车后，就会连接到server端的连接层，连接层共用三个作用，分别是：

①提供连接协议，tcp/ip协议；

②提供验证，验证客户端发送过来的用户名、密码、IP地址和端口信息是否正确；

③提供专用的连接线程，接收客户端发送过来的SQL语句并将SQL语句的执行结果返回给客户端；

ps：可以通过show processlist;查看连接线程的基本情况。
mysql> show processlist;
+----+------+-----------------+------+---------+------+-------+------------------+
| Id | User | Host            | db   | Command | Time | State | Info             |
+----+------+-----------------+------+---------+------+-------+------------------+
| 30 | root | localhost:63292 | NULL | Query   |    0 | init  | show processlist |
+----+------+-----------------+------+---------+------+-------+------------------+
1 row in set (0.00 sec)

连接mysqld成功之后，客户端会输入SQL语句后回车发送给服务端，由SQL层执行SQL语句，SQL层主要负责下述功能(功能较多):

①接收上层(连接层)发送的SQL语句；

②通过语法验证模块研恒SQL语句是否符合语法规则；

③进行语义检查，判断SQL语句的类型(DDL/DML/DCL)；

④进行权限检查，判断当前用户对当前SQL语句的执行是否有权限进行操作；

⑤解析器在SQL语句执行前进行预处理，生成多种执行计划，就像出门去目的地的几种路线一样；

⑥优化器根据解析器得到的多种执行计划进行评估，选择最优的执行计划；

⑦执行器会根据优化器选择的执行计划执行SQL语句，产生执行结果；

⑧提供查询缓存(query cache)，但是这个功能有点鸡肋，默认是没有开启的，因为在实际开发中，通常会使用redis代替查询缓存功能；

⑨提供日志记录，比如binlog(二进制日志)，默认也是没有开启的。

存储引擎层是和磁盘进行交互的模块，根据SQL层执行的结果从磁盘上获取数据，将16进制的数据交给SQL结构化成表，再通过连接层的专用线程返回给客户端。

MySQL的物理存储结构

页(page)：MySQL的最小IO单元是页，一个页默认是16kb，由连续的4个OS block块组成；

区(extent)：一个区（簇），默认是1M，由连续的64pages构成。

段：一张表就是一个段，可以由1个或者多个区构成，不一定是连续的区。分区表除外(一个段拆成几个段，每个段还是由1个或者多个区构成)

MySQL使用段区页的概念就是为了连续IO，提高查询速度。

MySQL体系结构总结

根据上述mysqld的结构和MySQL物理存储结构可以总结出MySQL体系结构图如下：

MySQL基础管理

用户管理

用户的作用就是登录MySQL数据库并且管理MySQL对象，可以通过user表查看所有的用户。

用户到底长啥样呢?就长这个样子用户名@'白名单'，白名单是地址，允许白名单的IP 登录MySQL并且管理MySQL。比如：

root@'localhost'  -- root用户可以通过本地登录MySQL(socket登录)
gui@'10.0.0.10'  -- gui用户能够在IP地址为10.0.0.10的主机远程登录MySQL
root@'10.0.0.%'  -- root用户能够在IP地址为某个网段的主机上远程登录MySQL
root@'%'  -- root用户能够在任意主机上登录MySQL

如何对用户进行管理呢？就是如何对用户进行增删改查呢，请看下述SQL语句：

-- 查看当前所有的MySQL用户
mysql> select user, host, password from mysql.user;
+--------+-----------+-------------------------------------------+
| user   | host      | password                                  |
+--------+-----------+-------------------------------------------+
| root   | localhost | *6AD24CD1D6D180895D5EF57D84E41A40094C85DB |
|        | localhost |                                           |
| xu1    | 10.0.0.%  | *23AE809DDACAF96AF0FD78ED04B6A265E05AA257 |
| python | localhost |                                           |
| xu     | 10.0.0.%  | *23AE809DDACAF96AF0FD78ED04B6A265E05AA257 |
+--------+-----------+-------------------------------------------+
5 rows in set (0.00 sec)


-- 新增用户
mysql>create user python@'localhost';   -- 增加用户时没有设置密码
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

mysql>create user xu@'10.0.0.%' identified by '123';  -- 创建xu@'10.0.0.%'用户，密码是123
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

mysql> select user, host, authentication_string from mysql.user;
+--------+-----------+-----------------------+
| user   | host      | authentication_string |
+--------+-----------+-----------------------+
| root   | localhost |                       |
|        | localhost | NULL                  |
| python | localhost |                       |
| xu     | 10.0.0.%  |                       |
+--------+-----------+-----------------------+
4 rows in set (0.00 sec)

-- 对用户信息进行修改,在5.7版本中可以正常使用
mysql>alter user xu@'10.0.0.%' identified by '456'; --xu@'10.0.0.%'用户修改密码
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

-- 删除用户
mysql> drop user xu@'10.0.0.%';
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

权限管理

MySQL的用户和计算机的用户是类似的，不同的用户有不同的权限，MySQL中的权限管理就是管理用户对数据库的操作有哪些权限，用户权限的管理请看下述SQL：

-- 查看所有权限
mysql> show privileges\G;

对用户进行授权，需要通过grant语句。这里需要注意的是，在8.0版本之前，创建用户并赋予权限可以使用一条grant语句完成，但是在8.0版本及之后，都需要创建用户之后再对用户进行授权。推荐使用先创建用户再授权

-- grant 权限 on 数据库对象 to 用户 (identified by '密码');
-- 权限的种类：
all:所有权限
权限1，权限2...：为开发人员和业务用户开通的部分权限
with grant option:超级管理员，可以为其他用户授权 --

-- 权限作用范围：
*.*：所有数据库的所有权限
库名.*：某个数据库下的所有表
库名.表名：某个数据库下的某张表 --

-- 授权举例
create user python@'%' identified by '123';
create user java@'%' identified by '123';

-- 为python@'%'用户授予超级管理员权限，可以操作所有的表并且可以为其他用户授权
grant all on *.* to python@'%' with grant option;  

-- 为java@'%'用户授予app库下的所有表的增删改查的权限并修改密码
grant select, update, insert, delete, create on app.* to java@'%' identified by '456';

既然能够为用户授予权限就能回收用户的权限，MySQL中不能通过重复授权对用户进行修改权限，只能通过回收权限的方式对用户的权限进行修改，如下：

-- 将java@'%'用户的create权限进行回收
grant select ,update,insert,delete on app.* to app@'10.0.0.%';  -- ❌，用户的权限并未修改
revoke create(权限) on app.*(对象) from app@'10.0.0.%'(用户);  -- ✔️，用户的权限修改成功，回收了用户的create权限

连接管理

使用MySQL自带客户端连接MySQL服务端时，有以下常用的参数：

-u 用户名
-p 密码
-s 本地socket文件位置
-h 数据库IP地址
-P 端口号
-e 免交互执行数据库命令
< 导入sql脚本

使用本地socket文件连接：

-- 使用root用户登录时下述连接方式任选
mysql -u root -p 123 -S /tmp/mysql.sock(my.cnf中可以查看mysql.sock文件的位置)
mysql -u root -p -S /tmp/mysql.sock ---- 推荐方式
mysql 
mysql -p

使用tcp/ip远程连接，前提是必须创建好可以远程连接的用户：

mysql -u python -p 123 -h 112.126.87.94 -P 3306

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