问题一：介绍一下MySQL架构体系

MySQL Server架构自顶向下大致可以分网络连接层、服务层、存储引擎层和系统文件层。

一、网络连接层

客户端连接器（Client Connectors）：提供与MySQL服务器建立的支持。目前几乎支持所有主流的服务端编程技术，例如常见的 Java、C、Python、.NET等，它们通过各自API技术与MySQL建立连接。

二、服务层（MySQL Server）

服务层是MySQL Server的核心，主要包含系统管理和控制工具、连接池、SQL接口、解析器、查询优化器和缓存六个部分。

连接池（Connection Pool）：负责存储和管理客户端与数据库的连接，一个线程负责管理一个连接。
系统管理和控制工具（Management Services & Utilities）：例如备份恢复、安全管理、集群管理等
SQL接口（SQL Interface）：用于接受客户端发送的各种SQL命令，并且返回用户需要查询的结果。比如DML、DDL、存储过程、视图、触发器等。
解析器（Parser）：负责将请求的SQL解析生成一个"解析树"。然后根据一些MySQL规则进一步检查解析树是否合法。
查询优化器（Optimizer）：当“解析树”通过解析器语法检查后，将交由优化器将其转化成执行计划，然后与存储引擎交互。
缓存（Cache&Buffer）：缓存机制是由一系列小缓存组成的。比如表缓存，记录缓存，权限缓存，引擎缓存等。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。

三、存储引擎层（Pluggable Storage Engines）

存储引擎负责MySQL中数据的存储与提取，与底层系统文件进行交互。

MySQL存储引擎是插件式的，服务器中的查询执行引擎通过接口与存储引擎进行通信，接口屏蔽了不同存储引擎之间的差异。

现在有很多种存储引擎，各有各的特点，最常见的是MyISAM和InnoDB。

四、系统文件层（File System）

该层负责将数据库的数据和日志存储在文件系统之上，并完成与存储引擎的交互，是文件的物理存储层。主要包含日志文件，数据文件，配置文件，pid 文件，socket 文件等。

日志文件
- 错误日志（Error log）
  默认开启，show variables like ‘%log_error%’
- 通用查询日志（General query log）
  记录一般查询语句，show variables like ‘%general%’;
- 二进制日志（binary log）
  记录了对MySQL数据库执行的更改操作，并且记录了语句的发生时间、执行时长；但是它不
  记录select、show等不修改数据库的SQL。主要用于数据库恢复和主从复制。
  show variables like ‘%log_bin%’; //是否开启
  show variables like ‘%binlog%’; //参数查看
  show binary logs;//查看日志文件
- 慢查询日志（Slow query log）
  记录所有执行时间超时的查询SQL，默认是10秒。
  show variables like ‘%slow_query%’; //是否开启
  show variables like ‘%long_query_time%’; //时长
配置文件
用于存放MySQL所有的配置信息文件，比如my.cnf、my.ini等。
数据文件
- db.opt 文件：记录这个库的默认使用的字符集和校验规则。
- frm 文件：存储与表相关的元数据（meta）信息，包括表结构的定义信息等，每一张表都会有一个frm 文件。
- MYD 文件：MyISAM 存储引擎专用，存放 MyISAM 表的数据（data)，每一张表都会有一个.MYD 文件。
- MYI 文件：MyISAM 存储引擎专用，存放 MyISAM 表的索引相关信息，每一张 MyISAM 表对应一个 .MYI 文件。
- ibd文件和 IBDATA 文件：存放 InnoDB 的数据文件（包括索引）。InnoDB 存储引擎有两种表空间方式：独享表空间和共享表空间。独享表空间使用 .ibd 文件来存放数据，且每一张InnoDB 表对应一个 .ibd 文件。共享表空间使用 .ibdata 文件，所有表共同使用一个（或多个，自行配置）.ibdata 文件。
- ibdata1 文件：系统表空间数据文件，存储表元数据、Undo日志等。
- ib_logfile0、ib_logfile1 文件：Redo log 日志文件。
pid 文件
pid 文件是 mysqld 应用程序在 Unix/Linux 环境下的一个进程文件，和许多其他 Unix/Linux 服务端程序一样，它存放着自己的进程 id。
socket 文件
socket 文件也是在 Unix/Linux 环境下才有的，用户在 Unix/Linux 环境下客户端连接可以不通过TCP/IP 网络而直接使用 Unix Socket 来连接 MySQL。

问题二：请介绍一条MySQL语句的执行流程

①建立连接（Connectors&Connection Pool）

通过客户端/服务器通信协议与MySQL建立连接。MySQL 客户端与服务端的通信方式是 “ 半双工 ”。对于每一个 MySQL 的连接，时刻都有一个线程状态来标识这个连接正在做什么。

②查询缓存（Cache&Buffer）

这是MySQL的一个可优化查询的地方，如果开启了查询缓存且在查询缓存过程中查询到完全相同的SQL语句，则将查询结果直接返回给客户端；如果没有开启查询缓存或者没有查询到完全相同的 SQL 语句则会由解析器进行语法语义解析，并生成“解析树”。

③解析器（Parser）

将客户端发送的SQL进行语法解析，生成"解析树"。预处理器根据一些MySQL规则进一步检查“解析树”是否合法，例如这里将检查数据表和数据列是否存在，还会解析名字和别名，看看它们是否有歧义，最后生成新的“解析树”。

④查询优化器（Optimizer）

根据“解析树”生成最优的执行计划。MySQL使用很多优化策略生成最优的执行计划，可以分为两类：静态优化（编译时优化）、动态优化（运行时优化）。

等价变换策略
5=5 and a>5 改成 a > 5
a < b and a=5 改成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
InnoDB引擎min函数只需要找索引最左边
InnoDB引擎max函数只需要找索引最右边
MyISAM引擎count(*)，不需要计算，直接返回
提前终止查询
使用了limit查询，获取limit所需的数据，就不在继续遍历后面数据
in的优化
MySQL对in查询，会先进行排序，再采用二分法查找数据。比如where id in (2,1,3)，变成 in (1,2,3)

⑤查询执行引擎负责执行 SQL 语句

此时查询执行引擎会根据 SQL 语句中表的存储引擎类型，以及对应的API接口与底层存储引擎缓存或者物理文件的交互，得到查询结果并返回给客户端。若开启用查询缓存，这时会将SQL 语句和结果完整地保存到查询缓存（Cache&Buffer）中，以后若有相同的 SQL 语句执行则直接返回结果。

如果开启了查询缓存，先将查询结果做缓存操作
返回结果过多，采用增量模式返回

问题三：和MyISAM的区别和使用场景

InnoDB和MyISAM是使用MySQL时最常用的两种引擎类型。

事务和外键
InnoDB支持事务和外键，具有安全性和完整性，适合大量insert或update操作
MyISAM不支持事务和外键，它提供高速存储和检索，适合大量的select查询操作
锁机制
InnoDB支持行级锁，锁定指定记录。基于索引来加锁实现。
MyISAM支持表级锁，锁定整张表。
索引结构
InnoDB使用聚集索引（聚簇索引），索引和记录在一起存储，既缓存索引，也缓存记录。
MyISAM使用非聚集索引（非聚簇索引），索引和记录分开。
并发处理能力
MyISAM使用表锁，会导致写操作并发率低，读之间并不阻塞，读写阻塞。
InnoDB读写阻塞可以与隔离级别有关，可以采用多版本并发控制（MVCC）来支持高并发
存储文件
InnoDB表对应两个文件，一个.frm表结构文件，一个.ibd数据文件。InnoDB表最大支持64TB；
MyISAM表对应三个文件，一个.frm表结构文件，一个MYD表数据文件，一个.MYI索引文件。从
MySQL5.0开始默认限制是256TB。

适用场景
MyISAM
不需要事务支持（不支持）
并发相对较低（锁定机制问题）
数据修改相对较少，以读为主
数据一致性要求不高

InnoDB
需要事务支持（具有较好的事务特性）
行级锁定对高并发有很好的适应能力
数据更新较为频繁的场景
数据一致性要求较高
硬件设备内存较大，可以利用InnoDB较好的缓存能力来提高内存利用率，减少磁盘IO
总结
两种引擎该如何选择？
是否需要事务？有，InnoDB
是否存在并发修改？有，InnoDB
是否追求快速查询，且数据修改少？是，MyISAM
在绝大多数情况下，推荐使用InnoDB

问题四：事务提交了，修改的数据会不会立刻持久化到磁盘？

不会

修改的数据会落盘到Redo Log 中，如果innodb_flush_log_at_trx_commit=1，则当事务提交后数据会立即写道Redo Log中。
如果innodb_flush_log_at_trx_commit不为1，则会隔固定时间刷新到Redo Log中。
当脏页数据达到检查点CheckPoint，数据才会罗盘到数据文件中。

问题五：Redo Log / Undo Log / Binlog的区别和作用？

Redo Log

事务中修改的任何数据，将最新的数据备份存储的位置就是Redo Log ，被称为重做日志。

重做日志是一种基于磁盘的数据结构，用于在崩溃恢复期间更正不完整事务写入的数据。
MySQL以循环方式写入重做日志文件，记录InnoDB中所有对Buffer Pool修改的日志。当出
现实例故障（像断电），导致数据未能更新到数据文件，则数据库重启时须redo，重新把数
据更新到数据文件。读写事务在执行的过程中，都会不断的产生redo log。默认情况下，重
做日志在磁盘上由两个名为ib_logfile0和ib_logfile1的文件物理表示。

Undo Log

数据库事务提交之前，会将事务修改数据的镜像（修改前的旧版本）存放到Undo 日志中。当事务回滚时，或者数据库奔溃时，可以利用Undo日志（旧版本数据），撤销未提交事务对数据库的影响。

撤消日志是在事务开始之前保存的被修改数据的备份，用于例外情况时回滚事务。撤消日志
属于逻辑日志，根据每行记录进行记录。撤消日志存在于系统表空间、撤消表空间和临时表
空间中。

Binlog

记录MySQL数据库执行更改的所有操作，以事件的形式记录，还包含语句执行所消耗的时间。

区别

Redo Log / Undo Log 是在InnoDB存储引擎层产生
Binlog是MySQL Server层产生的

Redo Log 是物理日志，记录数据页更新内容
Undo Log 是物理日志，记录数据历史记录
Binlog是逻辑日志，记录更新语句的原始逻辑，具有事务完整性

Redo Log是循环写，日志空间大小固定
Binlog是追加写，一份写到一定大小的时候就会更换下一个文件，不会覆盖

问题六：Redo Log 的写入机制和落盘机制

Redo：顾名思义就是重做。以恢复操作为目的，在数据库发生意外时重现操作。
Redo Log：指事务中修改的任何数据，将最新的数据备份存储的位置（Redo Log），被称为重做日志。
Redo Log 的生成和释放：随着事务操作的执行，就会生成Redo Log，在事务提交时会将产生
Redo Log写入Log Buffer，并不是随着事务的提交就立刻写入磁盘文件。等事务操作的脏页写入到磁盘之后，Redo Log 的使命也就完成了，Redo Log占用的空间就可以重用（被覆盖写入）。

Redo Log 是为了实现事务的持久性而出现的产物。防止在发生故障的时间点，尚有脏页未写入表的 IBD 文件中，在重启 MySQL 服务的时候，根据 Redo Log 进行重做，从而达到事务的未入磁盘数据进行持久化这一特性。

Redo Log写入机制

Redo Log 文件内容是以顺序循环的方式写入文件，写满时则回溯到第一个文件，进行覆盖写。

如图所示：

write pos 是当前记录的位置，一边写一边后移，写到最后一个文件末尾后就回到 0 号文件开头；
checkpoint 是当前要擦除的位置，也是往后推移并且循环的，擦除记录前要把记录更新到数据文件；

write pos 和 checkpoint 之间还空着的部分，可以用来记录新的操作。如果 write pos 追上checkpoint，表示写满，这时候不能再执行新的更新，得停下来先擦掉一些记录，把 checkpoint推进一下。

落盘机制

Redo Buffer 持久化到 Redo Log 的策略，可通过 Innodb_flush_log_at_trx_commit 设置：

0：每秒提交 Redo buffer ->OS cache -> flush cache to disk，可能丢失一秒内的事务数据。由后台Master线程每隔 1秒执行一次操作。
1（默认值）：每次事务提交执行 Redo Buffer -> OS cache -> flush cache to disk，最安全，性能最差的方式。
2：每次事务提交执行 Redo Buffer -> OS cache，然后由后台Master线程再每隔1秒执行OS cache -> flush cache to disk 的操作。

Redo Log的作用：保证事务的持久化
Undo Log的作用：实现事务的原子性，实现多版本并发控制MVCC
BinLog的作用：MySQL主从复制，数据恢复

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