1 什么是Mysql
MySQL是一个开源的关系型数据库管理系统（RDBMS），它使用结构化查询语言（SQL）进行数据库管理。自上世纪90年代中期以来，MySQL凭借其易用性、稳定性和高效性能，赢得了广泛的用户群体，成为互联网上许多重要应用的底层数据存储解决方案。
MySQL支持多种操作系统，包括Windows、Linux、macOS等，具有良好的跨平台兼容性。它提供了大量的API接口，允许用户通过多种编程语言（如C、C++、Python、Java等）与数据库进行交互。此外，MySQL还支持各种存储引擎，如InnoDB、MyISAM等，每种引擎都有其特定的优势和适用场景。
在数据管理方面，MySQL提供了强大的数据完整性保障，通过事务处理、ACID特性（原子性、一致性、隔离性、持久性）以及外键约束等功能，确保数据的准确性和可靠性。同时，MySQL还支持索引、视图、存储过程和触发器等高级数据库对象，使得数据查询、更新和管理变得更加灵活和高效。
MySQL还具备高度的可扩展性和可定制性。用户可以根据实际需求调整数据库配置，优化性能。此外，MySQL社区活跃，拥有丰富的文档和教程资源，方便用户学习和解决问题。
总的来说，MySQL是一个功能强大、稳定可靠、易用灵活的关系型数据库管理系统。无论是个人开发者、小型企业还是大型企业，都可以利用MySQL构建高效、安全的数据库应用，满足各种数据存储和管理需求
2 Mysql的架构
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客户端：
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负责编写SQL通过三次握手和服务端建立连接，支持python、Java、php等各种语言编写
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应用层：
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这是MySQL架构的最上层，主要负责处理与客户端的交互。
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连接处理：管理客户端与MySQL服务器之间的连接，包括连接的建立、维护和关闭，以及连接资源的分配和释放。
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用户鉴权：用于验证客户端的身份，支持多种身份验证方法，确保数据的安全性。
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安全管理：包括访问控制、权限管理和数据加密等，防止未经授权的访问和数据泄露。
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MySQL服务层：
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连接器：负责接收来自客户端的连接请求，建立和管理连接。
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查询缓存：存储之前执行过的查询及其结果，以便在相同的查询再次出现时能够直接返回结果，提高查询效率。
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解析器：将SQL语句解析成数据结构，供后续步骤使用。
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优化器：根据解析后的查询结构，使用查询优化算法选择最优的执行计划。
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执行器：按照优化器生成的执行计划执行查询，并返回结果。
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存储引擎层：
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负责数据的存储和提取。MySQL支持多种存储引擎，如InnoDB、MyISAM、Memory等，每种引擎都有其特定的优势和适用场景。
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插件式的架构模式使得存储引擎可以灵活替换和扩展。
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系统文件层：
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负责将数据实际存储在文件系统中，确保数据的持久化。
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3 SQL语句的执行过程
SQL语句的读取数据和写入数据的执行过程涉及多个步骤，这些步骤确保了数据从数据库中的正确检索或存储。以下是这两种类型操作（读取和写入）的详细执行过程：
读取数据（如SELECT语句）的执行过程：
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客户端层：
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客户端编写SQL语句，从客户端连接池冲获取新的连接，有空余的连接则使用空余的连接，无则创建新的连接，超过最大的连接数则等待连接释放。
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网络连接层
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验证客户端的连接信息进行校验，账号密码验证失败给客户端抛错。
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服务端从连接池中取出一个连接和客户端进行通信，有空闲的连接则使用空闲的连接，没有则创建新的连接，超出最大连接数量则等待连接释放。
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验证用户操作的数据库的权限，对用户操作的数据库进行授权。
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服务层
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SQL接口层查询是否有缓存，有缓存则直接通过服务层返回
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SQL语句被解析器接收并分解。解析器会检查SQL语句的语法是否正确，并识别出所有的关键字、表名、列名等。解析器会生成一个查询计划或解析树，该计划描述了如何获取所需的数据。
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询优化器会接收解析树，并尝试找出执行查询的最有效方法。优化器会考虑多种因素，如表的大小、索引的存在与否、数据的分布等，以确定最佳的查询路径。优化器可能选择不同的索引、连接顺序或过滤条件，以最小化I/O操作和提高查询速度。
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存储引擎层：
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引擎开始执行优化后的查询计划。根据查询计划，执行引擎可能需要进行表扫描、索引扫描、连接操作、聚合操作等。执行引擎会从磁盘读取数据块到内存中，并进行必要的计算和处理。对于复杂的查询，执行引擎可能需要与其他查询执行器进行交互以获取中间结果。
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文件层:
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和存储引擎层交互，将数据返回给SQL接口，SQL接口对结果集做完处理之后返回给客户端。
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写入数据（如INSERT、UPDATE、DELETE语句）的执行过程：
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客户端层：
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客户端编写SQL语句，从客户端连接池冲获取新的连接，有空余的连接则使用空余的连接，无则创建新的连接，超过最大的连接数则等待连接释放。
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网络连接层
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验证客户端的连接信息进行校验，账号密码验证失败给客户端抛错。
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服务端从连接池中取出一个连接和客户端进行通信，有空闲的连接则使用空闲的连接，没有则创建新的连接，超出最大连接数量则等待连接释放。
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验证用户操作的数据库的权限，对用户操作的数据库进行授权。
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服务层
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SQL接口查询缓存，有对应SQL的缓存删除防止查询时击中缓存
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与读取数据类似，SQL写入语句首先被解析器接收并分解。解析器检查语法并生成一个描述如何修改数据的执行计划。
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优化器根据
SQL制定出不同的执行方案，并择选出最优的执行计划。
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全局日志
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记录Undo日志和Redo日志的状态
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存储引擎层
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根据执行计划，引擎开始执行写入操作
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对于INSERT语句，新行会被添加到表中。
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对于UPDATE语句，现有行的数据会被修改。
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对于DELETE语句，现有行会被标记为删除（分物理删除或逻辑删除）
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记录bin日志
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文件层
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将数据持久化到文件中
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4 数据库的三大范式
数据库的三大范式主要是用来规范数据库设计的，确保数据库结构简洁、明晰，并避免插入、删除和更新操作异常。这三大范式分别是：
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第一范式（1NF）：
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要求：每一列属性都是不可再分的属性值，确保每一列的原子性（表里的字段不可拆分）。
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解释：在关系模型中，对于添加的一个规范要求，所有的域都应该是原子性的，即数据库表的每一列都是不可分割的原子数据项，而不能是集合、数组、记录等非原子数据项。
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反例：如果有一个字段包含多个值（如字段包含数组或记录），那么它就不满足第一范式。
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第二范式（2NF）：
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要求：在满足第一范式的基础上，不存在非关键字段对任意候选键字段的部分函数依赖（存在于复合主键的情况下）。
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解释：数据库表中的每个实例或记录必须可以被唯一地区分。简单来说，就是非主键字段必须完全依赖于主键，不能只依赖于主键的一部分。
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反例：例如，如果一个表由学号和课程名称作为联合主键，但成绩字段只依赖于学号，那么就存在部分函数依赖，不满足第二范式。
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第三范式（3NF）：
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要求：在满足第二范式的基础上，非主键字段不能相互依赖，即不存在传递依赖。
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解释：非主属性不能与非主属性之间有依赖关系，非主属性必须直接依赖于主属性，不能间接依赖主属性。
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反例：如果一个表中的字段A依赖于字段B，而字段B又依赖于字段C（主键），那么就存在传递依赖，不满足第三范式。
