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MySQLMySQL源码分析源码分析代码结构与基本流程代码结构与基本流程彭立勋Alibaba DBA TeamTopicsTopicsTopicsTopicsMySQL基本架构源码目录结构核心类库与函数主要模块数据流MySQLMySQLMySQLMySQL基本架构基本架构基本架构基本架构MySQLMySQLMySQLMySQL目录结构目录结构目录结构目录结构(1)(1)(1)(1)BUILD:内含在各个平台、各种编译器下进行编译的脚本。如compile-pentium-debug表示在pentium架构上进行调试编译的脚本。client:客户端工具，如mysql,mysqladmin之类。cmd-line-utils:readline,libedit工具。config:给aclocal使用的配置文件。dbug:提供一些调试用的宏定义。Docs:MySQL在不同平台下的参考手册extra:提供innochecksum,resolveip等额外的小工具。include:包含的头文件libmysql:库文件，生产libmysqlclient.so。libmysql_r:线程安全的库文件，生成libmysqlclient_r.so。libmysqld:嵌入式MySQL Server库.libservices:5.5.0中新加的目录，实现了打印功能。MySQLMySQLMySQLMySQL目录结构目录结构目录结构目录结构(2)(2)(2)(2)man:适合man命令查看的帮助文件。mysql-test:mysqld的测试工具套件。mysys:为实现跨平台，MySQL自己实现了一套常用的数据结构和算法，如string,hash等。还包含一些底层函数的跨平台封装,一般以my_开头。netware:在netware平台上进行编译时需要的工具和库。plugin:MySQL 5.1开始支持一个插件式API接口,不需要重启mysqld即可动态载入插件,FullText就是一个例子。pstack:GNU异步栈追踪工具。regex:正则表达式实现(来自多伦多大学Henry Spencer大牛的源码)。scripts:提供脚本工具，如mysql_install_db/mysqld_safe等。server-tools:server-tools:包含instance_manager子目录,负责实例的本地和远程管理。MySQLMySQLMySQLMySQL目录结构目录结构目录结构目录结构(3)(3)(3)(3)sql:MySQL Server主要代码，将会生成mysqld文件。sql-bench:一些基准测试代码代码,主要是Perl程序(虽然后缀是sh)。sql-common:存放部分服务器端和客户端都会用到的代码,有些地方的同名文件是这里lin过去的。storage:存储引擎所在目录。strings:string库,包含很多字符串处理的函数。support-files:f示例配置文件及编译所需的一些工具。tests:测试文件所在目录。unittest:单元测试文件。vio:虚拟io系统，是对network io的封装,把不同的协议封装成统一的IO函数。win:在windows平台编译所需的文件和一些说明。zlib:zlib算法库(GNU)InnoDBInnoDBInnoDBInnoDB目录结构目录结构目录结构目录结构(1)(1)(1)(1)btr:B+树的实现buf:缓冲池的实现,包括LRU算法,Flush刷新算法等dict:InnoDB内存数据字典的实现dyn:InnoDB动态数组的实现fil:InnoDB文件数据结构以及对于文件的一些操作fsp:对InnoDB物理文件的管理,如页/区/段等(即File Space)ha:哈希算法的实现handler:继承与MySQL的handler,实现handler API与Server交互ibuf:插入缓冲(Insert Buffer)的实现include:InnoDB所有头文件都放在这个目录,是查找结构定义的最佳地点lock:InnoDB的锁实现及三种锁算法实现log:日志缓冲(Log Buffer)和重做日志组(Redo Log)的实现InnoDBInnoDBInnoDBInnoDB目录结构目录结构目录结构目录结构(2)(2)(2)(2)mem:辅助缓冲池(Additional Memory Pool)的实现,用来申请一些内部数据结构的内存mtr:事务的底层实现(日志,缓冲)os:封装一些对于操作系统的操作page:页的实现,研究InnoDB文件结构,这个目录至关重要pars:重载部分MySQL的SQL Parser(有待商榷)que:Query graph,基本上没啥用read:读取游标的实现rem:行管理操作(比较操作,打印等)row:对于各种类型行数据操作的实现srv:InnoDB后台线程,启动服务,Master Thread,SQL队列等sync:InnoDB互斥变量(Mutex)的实现,基本同步机制thr:InnoDB封装的可移植线程库InnoDBInnoDBInnoDBInnoDB目录结构目录结构目录结构目录结构(3)(3)(3)(3)trx:事务的实现usr:Session管理ut:各种通用小工具核心类库核心类库核心类库核心类库THD:线程类Item:Item类(查询条目,函数,WHERE,ORDER,GROUP,ON子句等)TABLE:表描述符TABEL_LIST:JOIN操作描述符Field:列数据类型及属性定义LEX:语法树Protocol:通讯协议NET:网络描述符handler:存储引擎接口核心函数库核心函数库核心函数库核心函数库(1)(1)(1)(1)内存操作内存操作:init_alloc_root:内存池初始化,生成内存池根(MEM_ROOT)alloc_root:申请内存池内存,从mem_root制定的内存池申请内存块free_root:释放内存池,通过MyFlags指定哪种内存可以被释放文件操作文件操作:my_open:打开一个文件my_close:关闭一个文件my_b_flush_io_cache:讲数据从内存缓冲写到物理磁盘end_io_cache:释放一个IO_CACHE对象哈哈希操作希操作:_hash_init:初始化HASH描述符hash_search:搜索哈希表,调用hash_firsthash_first:返回哈希表中找到的第一个行指针,否则返回0核心函数库核心函数库核心函数库核心函数库(2)(2)(2)(2)字符串字符串操作操作:strappend:填充字符串strmov:移动字符串到新地址核心算法核心算法核心算法核心算法Bitmaps bitmap_init/bimap_free:创建与释放一个位图(8*n个位为单位)bitmap_set_bit/bitmap_fast_test_and_set:设置位图的一个位bitmap_clear_all/bitmap_set_all:清空或全部设置一个位图bitmap_cmp:对两个位图的特定位比较Join Buffer如果存在条件过滤,则第一次过滤完的记录将放入Join Buffer,避免第二次再判断Sort Buffer算法一:将排序字段和主键放入Sort Buffer排序,按照结果用主键取出数据返回算法二:将整行数据放入Sort Buffer,排序完成后直接从Sort Buffer返回数据MySQLMySQLMySQLMySQL数据流数据流数据流数据流MySQLMySQLMySQLMySQL启动流程启动流程启动流程启动流程主要代码在sql/mysqld.cc中，精简后的代码如下：int main(int argc,char*argv)/标准入口函数MY_INIT(argv0);/调用mysys/My_init.c-my_init()，初始化mysql内部的系统库logger.init_base();/初始化日志功能init_common_variables(MYSQL_CONFIG_NAME,argc,argv,load_default_groups)/调用load_defaults(conf_file_name,groups,&argc,&argv)，读取配置信息user_info=check_user(mysqld_user);/检测启动时的用户选项set_user(mysqld_user,user_info);/设置以该用户运行init_server_components();/初始化内部的一些组件，如table_cache,query_cache等。network_init();/初始化网络模块，创建socket监听start_signal_handler();/创建pid文件mysql_rm_tmp_tables()|acl_init(opt_noacl)/删除tmp_table并初始化数据库级别的权限。init_status_vars();/初始化mysql中的status变量start_handle_manager();/创建manager线程handle_connections_sockets();/主要处理函数，处理新的连接并创建新的线程处理MySQLMySQLMySQLMySQL监听连接监听连接监听连接监听连接主要代码在sql/mysqld.cc中(handle_connections_sockets)，精简后的代码如下：pthread_handler_t handle_connections_sockets(void*arg _attribute_(unused)FD_SET(unix_sock,&clientFDs);/unix_socket在network_init中被打开 while(!abort_loop)/abort_loop是全局变量，在某些情况下被置为1表示要退出。readFDs=clientFDs;/需要监听的socket select(int)max_used_connection,&readFDs,0,0,0);/select异步(?科学家解释下是同步还是异步)监听，当接收到?以后返回。new_sock=accept(sock,my_reinterpret_cast(struct sockaddr*)(&cAddr),&length);/接受请求 thd=new THD;/创建mysqld任务线程描述符，它封装了一个客户端连接请求的所有信息 vio_tmp=vio_new(new_sock,VIO_TYPE_SOCKET,VIO_LOCALHOST);/网络操作抽象层 my_net_init(&thd-net,vio_tmp);/初始化任务线程描述符的网络操作 create_new_thread(thd);/创建任务线程 MySQLMySQLMySQLMySQL创建创建创建创建连接连接连接连接(1)(1)(1)(1)主要代码在sql/mysqld.cc中(create_new_thread/create_thread_to_handle_connection)，精简后的代码如下：static void create_new_thread(THD*thd)NET*net=&thd-net;if(connection_count=max_connections+1|abort_loop)/看看当前连接数是不是超过了系统配置允许的最大值，如果是就断开连接。close_connection(thd,ER_CON_COUNT_ERROR,1);delete thd;+connection_count;thread_scheduler.add_connection(thd);/将新连接加入到thread_scheduler的连接队列中。MySQLMySQLMySQLMySQL创建创建创建创建连接连接连接连接(2)(2)(2)(2)而thread_scheduler转而调用create_thread_to_handle_connection,精简后的代码如下：void create_thread_to_handle_connection(THD*thd)if(cached_thread_count wake_thread)/看当前工作线程缓存(thread_cache)中有否空余的线程 thread_cache.append(thd);pthread_cond_signal(&COND_thread_cache);/有的话则唤醒一个线程来用 else threads.append(thd);pthread_create(&thd-real_id,&connection_attrib,handle_one_connection,(void*)thd);/没有可用空闲线程则创建一个新的线程 MySQLMySQLMySQLMySQL创建创建创建创建连接连接连接连接(3)(3)(3)(3)创建连接使用handle_one_connection函数,精简代码如下:pthread_handler_t handle_one_connection(void*arg)thread_scheduler.init_new_connection_thread();/初始化线程预处理操作 setup_connection_thread_globals(thd);/载入一些Session级变量 for(;)lex_start(thd);/初始化LEX词法解析器 login_connection(thd);/进行连接身份验证 prepare_new_connection_state(thd);/初始化线程Status,即show status看到的 do_command(thd);/处理命令 end_connection(thd);/没事做了关闭连接,丢入线程池 MySQLMySQLMySQLMySQL执行执行执行执行Query(1)Query(1)Query(1)Query(1)do_command函数在sql/sql_parse.cc定义,代码如下:bool do_command(THD*thd)NET*net=&thd-net;packet_length=my_net_read(net);packet=(char*)net-read_pos;command=(enum enum_server_command)(uchar)packet0;/解析客户端传过来的命令类型 dispatch_command(command,thd,packet+1,(uint)(packet_length-1);MySQLMySQLMySQLMySQL执行执行执行执行Query(2)Query(2)Query(2)Query(2)再看dispatch_command函数在sql/sql_parse.cc定义,精简代码如下:bool dispatch_command(enum enum_server_command command,THD*thd,char*packet,uint packet_length)NET*net=&thd-net;thd-command=command;switch(command)/判断命令类型 case COM_INIT_DB:.;case COM_TABLE_DUMP:.;case COM_CHANGE_USER:.;.case COM_QUERY:/如果是Query alloc_query(thd,packet,packet_length);/从网络数据包中读取Query并存入thd-query mysql_parse(thd,thd-query,thd-query_length,&end_of_stmt);/送去解析 MySQLMySQLMySQLMySQL执行执行执行执行Query(3)Query(3)Query(3)Query(3)mysql_parse函数负责解析SQL(sql/sql_parse.cc),精简代码如下:void mysql_parse(THD*thd,const char*inBuf,uint length,const char*found_semicolon)lex_start(thd);/初始化线程解析描述符 if(query_cache_send_result_to_client(thd,(char*)inBuf,length)lex;/解析过后的SQL语句的语法结构 TABLE_LIST*all_tables=lex-query_tables;/该语句要访问的表的列表 switch(lex-sql_command).case SQLCOM_INSERT:insert_precheck(thd,all_tables);mysql_insert(thd,all_tables,lex-field_list,lex-many_values,lex-update_list,lex-value_list,lex-duplicates,lex-ignore);break;.case SQLCOM_SELECT:check_table_access(thd,lex-exchange?SELECT_ACL|FILE_ACL:SELECT_ACL,all_tables,UINT_MAX,FALSE);/检查用户对数据表的访问权限 execute_sqlcom_select(thd,all_tables);/执行select语句 break;MySQLMySQLMySQLMySQL执行执行执行执行Query(5)Query(5)Query(5)Query(5)我们看一个例子,mysql_insert(在sql/sql_insert.cc),精简代码如下:bool mysql_insert(THD*thd,TABLE_LIST*table_list,/该INSERT要用到的表 List&fields,/使用的项 .)open_and_lock_tables(thd,table_list);/这里的锁只是防止表结构修改 mysql_prepare_insert(.);foreach value in values_list write_record(.);/里面还有很多处理trigger，错误，view之类的杂七杂八的东西，我们都忽略。MySQLMySQLMySQLMySQL执行执行执行执行Query(6)Query(6)Query(6)Query(6)我们接着看真正写数据的函数write_record(在sql/sql_insert.cc),精简代码如下:int write_record(THD*thd,TABLE*table,COPY_INFO*info)/写数据记录 if(info-handle_duplicates=DUP_REPLACE|info-handle_duplicates=DUP_UPDATE)/如果是REPLACE或UPDATE则替换数据 table-file-ha_write_row(table-record0);table-file-ha_update_row(table-record1,table-record0);else table-file-ha_write_row(table-record0);int handler:ha_write_row(uchar*buf)/这是啥?Handler API!write_row(buf);/调用具体的实现 binlog_log_row(table,0,buf,log_func);/写binlogMySQLMySQLMySQLMySQL执行执行执行执行Query(7)Query(7)Query(7)Query(7)