解释几种常用的（封闭源，开放源）关系的体系结构和实现原理

一、甲骨文

（[一) Oracle体系结构

Oracle Server包括两个部分：和实例，它们彼此独立。该由数据文件，控制文件和日志文件组成。该实例由内存池和后台进程组成。原理图如下：

一个Oracle Server可以创建多个，并且不同的彼此独立。每个都有自己完整的相关文件集，例如：密码文件，参数文件，数据文件，控制文件和日志文件

由一系列物理文件（例如二维表文件）组成。用户无法直接读取的内容，必须通过Oracle实例读取它们。一个实例只能连接到一个，但是一个可以由多个实例连接。

每个功能组件的描述如下：

1、用户连接过程

用户连接过程是用户与Oracle实例之间的桥梁。包括：用户流程，服务流程和PGA

当用户请求连接到Oracle Server时，由Oracle Server创建的用户进程。

用于处理用户和Oracle Server之间的连接。

PGA：由服务器进程分配，并在当前用户会话的内存区域中使用。不同的用户具有不同的PGA。 PGA包含服务器进程数据和控制信息的存储区。包括堆栈空间，会话信息和专用SQL区域。

2、 SGA（系统全局区域）

SGA与Oracle性能密切相关。在实例启动时分配它，在实例关闭时释放它。它主要包括以下数据结构：

oracle执行SQL语句的区域。在执行数据更新或数据查询时，用户执行的SQL语句不会直接修改磁盘上的数据文件，而是先将数据文件复制到缓冲区高速缓存中，然后修改或查询高速缓存中的副本。此外，缓冲区高速缓存中还将存在频繁访问的数据块。

用于短期存储重做日志。

用于缓存所有经常执行的代码和经常访问的对象定义。共享池中有以下三种数据结构：

库缓存：存储最近执行的代码

数据字典缓存：存储最近使用的对象定义

PL / SQL缓冲区（PL / SQL缓冲区）：用于存储过程，函数，打包过程，打包函数，对象类型定义和触发器。

服务器共享进程。

仅当应用程序需要运行中的Java存储程序时，才需要Java池。

3、背景流程

背景流程主要用于管理，并且是Oracle实例与Oracle之间的链接。它们分为核心流程和非核心流程。

1)核心流程：

服务器进程连接到Oracle之后，数据缓冲区中“脏缓冲区”的数据块将通过写入过程（DBWn）写入数据文件；

检查点（CKPT）检查点过程主要用于更新数据文件头，更新控制文件并触发DBWn写入过程。

当后台进程执行失败时，它负责清理缓存和空闲资源，这是Oracle的自动维护机制。

目的如下：

当实例崩溃时，它用于自动恢复实例。

清除无效的临时段排序，回收和碎片整理，合并可用空间，释放临时段并保持闪回时间点。

它用于记录更改以及更改之前的原始状态。满足以下条件时，将激活LGWR：

提交说明

日志缓冲区超过1/3

每三秒钟

每次执行DBWn之前

2)非核心流程

是可选的后台进程。当处于ArchiveLog模式时，重做日志将自动存档，并保存的所有修改记录。

SGA（系统全局区域）和后台进程形成实例。

4、存储结构

从物理结构和逻辑结构上都可以理解存储结构。

1)物理结构

物理结构：是操作系统中的文件集合，即：磁盘上的物理文件，主要由数据文件，控制文件，重做日志文件，归档日志文件，参数文件组成以及密码文件。

数据文件，重做日志文件，控制文件，跟踪文件和警告文件属于文件

数据文件是数据存储仓库，仅在使用数据时才将数据传输到内存中。

重做日志文件包含对所做的更改的记录，如果Oracle发生故障，该记录可以恢复数据。

控制文件包含维护和验证完整性所必需的信息。例如，控制文件用于标识数据文件和重做日志文件，而至少需要一个控制文件。

实例中运行的每个后台进程都连接了一个跟踪文件。跟踪文件记录有关后台进程遇到的重大事件的信息。

是一个特殊的跟踪文件。每个都有一个跟踪文件，可同时记录消息和错误。

参数文件，密码文件和归档文件是非文件。

实例参数文件。启动oracle实例时，SGA结构将根据此参数文件设置内存，并且后台进程将相应地启动。

用户通过提交用户名/密码来建立会话，Oracle会根据数据字典中存储的用户定义来验证用户名和密码。

是重做日志文件的脱机副本，对于从介质故障中恢复可能是必需的。

2)逻辑结构

用于存储对象的逻辑空间是信息存储的最大逻辑单元，并且是一系列数据文件的集合。一个可以由多个表空间组成，每个表空间包括多个段。

是中对象占用的空间。细分是地区的集合

这是一次大的数据存储空间，该区域是块的集合

在创建时指定了ORACLE的最基本存储单元，并将其映射到磁盘块。

3)从逻辑空间到物理空间的映射

（二) Oracle RDBMS的运行过程

1.用户在访问Oracle Server之前提交了一个请求（包括db_name，密码，instance_name，用户名和其他信息）；

2. Oracle Server收到请求并通过密码文件验证后，将分配SGA内存池，启动后台进程，并同时创建和启动实例；

3.启动实例后，用户进程和服务器进程建立连接；

4.服务器进程和Oracle实例建立Sesscion，然后接收用户请求并执行相关操作；

（[三)编写SQL语句的执行过程

1.用户执行SQL语句后，服务器进程将SQL语句发送到实例，然后将SQL语句加载到缓冲区中。

2.服务器进程通知Oracle将与SQL语句相关的数据块的副本加载到缓冲区中。

3.在缓存区中执行SQL语句，修改数据文件的副本，并形成“脏缓冲区”

4. CKPT检测到“脏缓冲区”并调用DBWn写入过程，

5.在运行DBWn之前，先运行LGWR，并将数据文件的原始状态和的更改记录到重做日志文件中

6.运行DBWn并将“脏缓冲区的内容写入数据文件”

7.使用CKPT同时修改控制文件和数据文件头

8. SMON回收了不必要的空闲资源

9.将结果返回给用户

（[四) Oracle的高可用性架构

1. Oracle RAC（实际应用集群）

RAC是Oracle的集群解决方案，包括计算层和存储层。如下图所示：

1)存储层共享存储

Oracle RAC的核心是共享磁盘子系统。群集中的所有节点都必须能够访问所有数据文件，重做日志文件，控制文件和参数文件。因此，这些文件必须存储在共享存储中。常用的共享存储方法为OCFS，OCFS 2、 RAW，NFS，ASM等。说明如下：

OCFS（Oracle群集文件系统）和OCFS2都是文件系统。像NFS一样，它们为群集环境中的共享存储提供文件系统。

RAW原始设备也是一种存储方法。将共享存储映射到RAW设备。当Oracle存储数据时，选择RAW设备存储。但是与文件系统相比，RAW不直观，不易于管理且数量有限。它已被OCFS取代。

ASM是存储解决方案，而不是集群解决方案。使用ASM时，还需要使用OCFS / OCFS2或RAW。

2)计算层

计算层至少需要两台服务器，并且每台服务器上都安装了集群软件和Oracle RAC组件。从逻辑结构的角度来看，每个节点都有一个独立的实例，可以访问同一。节点通过集群软件的通信层进行通信，并使用缓存合并技术实现集群中节点的缓存的高速同步，从而集群中的每个实例都保留相同的缓存。以便最小化磁盘I / O。因此，RAC具有以下特征：

每个节点实例都有自己的SGA；

每个节点实例都有自己的后台进程

每个节点的强度都有自己的重做日志

每个节点实例都有其自己的撤消表空间

所有节点共享一个数据文件和控制文件

2、 Data Guard

在Data Gurad环境中，至少有两个，一个主（Primary Database）处于打开状态，另一个备用（Standby Database）处于备用状态。

备用库分为物理库和逻辑库。物理库与主库完全相同。 REDO应用程序用于维护与主库的数据一致性，并支持只读服务。逻辑库使用SQL应用程序执行与备用上的主库相同的SQL语句，以维护主库的数据一致，因此文件的物理结构（甚至是数据的逻辑结构）可以是与主库不一致。逻辑库支持读写服务。

Data Guard适用于多机房解决方案。在实际部署中，主部署在主机房中，而备用部署在其他机房中。

二、 MySQL

（[一) MySQL体系结构

1、连接器（连接器）

MySQL提供的接口（例如java，.net，php和其他语言）可以使用此组件来操纵SQL语句并实现与SQL的交互。

2、管理服务和实用程序（管理服务和实用程序）

提供MySQL的集成管理，例如备份（Backup），恢复（Recovery），安全管理（Security）等。

3、连接池组件（连接池）

负责监视从客户端到MySQL Server的各种请求，接收请求以及将请求转发到目标模块。每个成功连接到MySQL Server的客户端请求都将被创建或分配一个线程，该线程负责客户端与MySQL Server之间的通信，接收客户端发送的命令并传输服务器的结果信息。

4、 SQL接口（SQL接口）

接收用户SQL命令（例如DML，DDL和存储过程），并将最终结果返回给用户。

5、查询解析器组件（解析器）

首先分析SQL命令语法的合法性，然后尝试将SQL命令分解为数据结构。如果分解失败，则SQL语句不合理。

6、 Optimizer组件（Optimizer）

按照标准过程优化和分析SQL命令。

7、缓存和缓冲区（缓存和缓冲区）

缓存和缓冲组件

8、 MySQL存储引擎

MySQL属于关系，关系的存储形式为表。表的创建，数据存储，检索和更新都由MySQL存储引擎完成。

由于MySQL的开源特性，允许第三方基于MySQL框架开发适合其业务需求的存储引擎。因此，MySQL支持多种类型的存储引擎，可以分为官方存储引擎和第三方存储引擎。

当前，MySQL的存储引擎包括MyISAM，InnoDB，NDB，存档，联合，内存，合并，伙伴，社区，自定义等。其中，更常用的存储引擎包括InnoDB，MyISAM和Momery。

9、物理文件（文件系统）

实际上存储MySQL文件和一些日志文件的系统，例如Linux，Unix，Windows等。

（二)查询流程图

（[三) MySQL的高可用性架构

由于MySQL的开源特性，其高可用性架构非常灵活。当前，通常使用以下类型：

1、主从复制模式

这是MySQL本身提供的高度可用的解决方案。数据同步方法使用MySQL复制技术。为了获得更高的可用性，在实际的应用环境中，有必要配合不断升级的高可用性集群软件来实现自动故障转移，否则需要进行手动切换。

2、 MHA（主高可用性）

MHA是一种相对成熟的高可用性解决方案。该软件包括两部分：MHA管理器（管理节点）和MHA节点（数据节点）。构建MHA时，群集必须至少具有三个服务器，一个主服务器和两个从属服务器（即一个主服务器，一个备用主服务器和另一个从属服务器）。

MHA Manager可以部署在单独的计算机上以管理多个主从集群，也可以部署在一个从节点上，并且MHA节点在每台MySQL服务器上运行。

运行时，MHA Manager将定期检测群集中的主节点。当主服务器发生故障时，它将自动将具有最新数据的从服务器升级到新的主服务器，然后将所有其他从服务器重定向到新的主服务器。整个故障转移过程对应用程序是完全透明的。整个切换过程如下：

保存崩溃的主机中的binlog事件；

标识具有最新更新的从站；

将差分继电器日志应用于其他从站；

应用从主保存的二进制日志事件（binlog事件）；

将奴隶提升为新主人；

让其他从服务器连接到新的主服务器进行复制；

3、 MGR（MySQL组复制）

MGR是MySQL官方推荐的另一种高度可用的体系结构。复制组之间的数据同步基于Paxos协议。

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