MySQL源碼分析

一、MySQL源碼結構

MySQL源碼結構十分清晰，主要分為server、client、embedded、libmysql、mysys、regex、sql、vio、zlib幾個模塊。

其中，server是MySQL server的主體代碼；client是MySQL的命令行客戶端代碼；embedded是嵌入式庫代碼；libmysql是MySQL C函數庫代碼；mysys是MySQL底層系統函數庫代碼；regex是正則表達式支持代碼；sql是SQL語句解析器代碼；vio是MySQL I/O模塊代碼；zlib是數據壓縮庫代碼。

除了以上主要模塊外，MySQL源碼中還涉及到一些額外的庫，如iconv、openssl、pcre等。

MySQL源碼結構清晰，功能分明，模塊耦合度低，可以很方便地進行針對性的調試和擴展。

二、MySQL Server源碼分析

1. 數據結構

MySQL Server中的數據結構十分複雜，需要深入了解MySQL的內部機制才能理解其設計。

其中，MySQL通過表定義、表數據、索引文件三部分組成了數據存儲層。表定義使用數據字典維護，包含表結構、列定義、約束條件等信息；表數據分為數據行和NULL值標示符兩部分，數據行按照列字段順序存儲，而NULL值標示符則由位圖維護；索引文件則由哈希表、B+tree等數據結構維護。

/* 字段的描述結構體 */
struct st_field_info {
    uint name_length;
    char *name;
    char *table_name;
    uint table_length;
    char *database_name;
    uint db_length;
    char *org_name;
    uint org_name_length;
    char *def;
    uint def_length;
    ulonglong length;
    uint flags;
    uint decimals;
    uint charsetnr;
    enum_field_types type;          // 列類型
};

/* 指向存儲引擎的handler結構體 */
struct st_handler {
    int (*write_row)(THD *thd, uchar **row);
    int (*update_row)(THD *thd, uchar *old_row, uchar **new_row);
    int (*delete_row)(THD *thd, uchar *row);
};

/* 表定義結構體 */
struct TABLE {
    TABLE_SHARE *s;                     // 表結構共享體
    dynamic_array *field;               // 數據庫表中的每一列
    HA_CREATE_INFO *file;               // 創建並處理存儲文件的信息
    create_field **create_field;
    File file_sort;                     // 用於排序的文件
    key_map *key_map;
    TABLE_LIST *reginfo;                
    MY_BITMAP null_bytes;               // NULL值標示符位圖
    uint field_count;
    uint db_type;
    DYNAMIC_ARRAY checksums;
    ulonglong options;
    key_map *key_info;
    uint max_rows, min_rows;
    mark_table_pos *pos;
    handler *file_handle;               // 存儲引擎handler
    st_table_share *table_share;
    MY_BITMAP bit_fields;               // 位字段標誌位圖
    char *db,
         *alias,
         *table_name,
         *real_name;                     // 真實表名
    char *update_low_priority;
    char *select_lex_start;
    Bool ex_update, no_replicate;
    ulonglong stats_auto_recalc;
};

2. SQL解析過程

MySQL的SQL解析器是MySQL Server的核心部分之一，其主要功能是將SQL語句解析為內部數據結構，並根據數據結構執行相應的操作。

SQL解析的過程主要包括以下幾個步驟。

• 語法解析：將SQL語句解析為語法樹。
• 語義解析：在語法樹上添加語義信息，如查詢子句所使用的表、列等。
• 查詢重寫：對SQL語句進行優化、變形，生成可執行的查詢計劃。
• 執行查詢計劃：基於查詢計劃執行SQL語句，獲取查詢結果。

/* SQL解析器主處理函數 */
int mysql_execute_command(THD *thd) {
    switch (thd->lex->sql_command) {
    case SQLCOM_SELECT:         // SELECT語句處理
    case SQLCOM_DELETE:         // DELETE語句處理
    case SQLCOM_UPDATE:         // UPDATE語句處理
    case SQLCOM_INSERT:         // INSERT語句處理
        if (table->file->ha_misc_flags & HA_CAN_INSERT_DELAYED &&
            thd->is_delayed_insert())
        {
            if (table->file->state == handler::STATE_CLOSED) {
                if (open_delayed_table(thd)) // 檢查是否已打開延遲插入表
                    goto end;
            }
            if (!ha_write_row(table->file, buffer)) {  // 寫入行
                if (ha_write_error(table->file))       // 寫入行出錯
                    mysql_print_error(thd, MYF(0), ER_CHECKREAD);
            }
        } else if (require_prelocking || thd->options & OPTION_FOUND_ROWS) {
            error = execute_prepared_stmt(thd);       // 執行準備語句
        } else {
            error = execute_ha_data(node, buffer);    // 執行SQL語句
            if (error == HA_ERR_WRONG_COMMAND) {
                if (is_select(thd, *thd->query_string,
                              thd->lex->current_pos)) {  // 如果非法SQL是SELECT語句則將max_error_count減1
                    thd->variables.max_error_count-= error_count_adjustment;
                    error_count_adjustment= 0;
                }
                goto err;
            }
        }
        break;
    ......
}

3. 存儲引擎接口

MySQL的存儲引擎接口是MySQL Server與存儲引擎之間的橋樑，用於處理MySQL Server與具體存儲引擎的交互操作。

MySQL通過handler結構體對存儲引擎進行封裝，存儲引擎需要實現該結構體中的操作函數。

/* MYSQL存儲引擎handler結構體 */
struct handler {
    const char *name;                       // 引擎名字
    ulonglong flags;                        // 引擎標誌位
    handler *next,*prev;                    // 指向下一個、上一個handler
    uint (*create)(THD *thd);                // 創建表
    int (*write_row)(THD *thd, uchar **row); // 插入一行
    bool (*update_row)(THD *thd, uchar *old_row, uchar **new_row); // 更新一行
    void (*delete_row)(THD *thd, uchar *row);    // 刪除一行
    int (*index_first)(uchar *buf);          // 哈希表索引，通過key找到第一行
    int (*index_last)(uchar *buf);           // 哈希表索引，通過key找到最後一行
    int (*index_next)(uchar *buf);           // 哈希表索引，通過key找到下一行
    int (*index_prev)(uchar *buf);           // 哈希表索引，通過key找到上一行
    int (*index_read_map)(uchar *buf, key_map *keyinfo, uchar *param); // 哈希表索引
    THR_LOCK_DATA **mdl_request(uint no_of_tables, TABLE **tables,
                                enum thr_lock_type lock_type); // 獲得MDL鎖
};

三、MySQL Client源碼分析

1. SQL語句執行過程

MySQL Client的主要功能是與MySQL Server進行通信，並根據用戶輸入的SQL語句生成相應的協議命令並發送給MySQL Server。

SQL語句執行過程主要包括以下幾個步驟。

• 設置連接參數：包括數據庫名稱、服務器地址、用戶名、密碼等。
• 連接MySQL Server，並進行認證。
• 構造SQL語句並發送給MySQL Server。
• 接收MySQL Server返回的結果，並進行結果處理。
• 關閉連接。

2. C API接口

MySQL Client的C API接口提供了豐富的操作MySQL的函數，具有高度的靈活性和可擴展性。

以下代碼展示如何使用C API連接MySQL Server，並執行一條簡單的SELECT語句。

#include 

int main() {
    MYSQL mysql;
    MYSQL_RES *res;
    MYSQL_ROW row;
    int error = -1;

    /* 初始化mysql結構體 */
    mysql_init(&mysql);

    /* 連接MySQL Server */
    if (!mysql_real_connect(&mysql, "localhost", "root", NULL, "test", 0, NULL, 0)) {
        printf("Failed to connect to MySQL Server: %s\n", mysql_error(&mysql));
        goto end;
    }

    /* 執行SELECT語句 */
    if (mysql_real_query(&mysql, "SELECT * FROM db", strlen("SELECT * FROM db")) != 0) {
        printf("Failed to execute SQL: %s\n", mysql_error(&mysql));
        goto end;
    }

    /* 獲取查詢結果 */
    res = mysql_store_result(&mysql);
    while ((row = mysql_fetch_row(res))) {
        printf("%s, %s, %s\n", row[0], row[1], row[2]);
    }

    error = 0;

end:
    /* 關閉連接並釋放資源 */
    mysql_free_result(res);
    mysql_close(&mysql);

    return error;
}

四、MySQL存儲引擎開發

1. 存儲引擎框架

MySQL存儲引擎開發需要進行基於handler結構體的封裝，以便能夠與MySQL Server進行交互。

以下代碼展示了如何實現一個最基本的存儲引擎，並在MySQL Server中進行使用。

/* MyISAM存儲引擎類 */
#include
#include
#include
#include
static struct st_handler myisam_handler = {
 "myisam",                            // 引擎名字
 HA_BINLOG_STMT_CAPABLE               // 引擎標誌位
 | HA_CAN_RECREATE                   // 引擎標誌位
 | HA_SUPPORT_CLUST_INDEX            // 引擎標誌位
 | HA_FILE_BASED,                     // 引擎標誌位
 NULL, NULL, NULL, NULL, NULL,       // 幾個操作函數都置為NULL，無需重載
 NULL, NULL, NULL, NULL, NULL
};
class MyISAM: public handler
{
public:
 MyISAM(handlerton *hton, TABLE_SHARE *table_arg);
protected:
 virtual ~MyISAM();
public:
 virtual uint index_flags(uint inx, uint part, bool all_parts);
 virtual const char **bas_ext();
 virtual int rnd_init(bool scan);
 virtual int rnd_next(uchar *buf);
 virtual int rnd_pos(uchar *buf, uchar *pos);
 virtual void position(const uchar *record);
 virtual int info(uint);
 virtual void print_error(int);
private:
 MI_INFO m_info;
 char m_path[FN_REFLEN];
 DBUG_ENTER("MyISAM::MyISAM");
 memset(&m_info, 0, sizeof(m_info));
 memcpy(&m_handler, &myisam_handler, sizeof(handler));
 if (table_arg == NULL) {
 DBUG_VOID_RETURN;
 }
 fopen_system tmp_file(table_arg->db_type == DB_TYPE_COMMENT ? NULL:
 table_arg->path.str);
 char buff[FN_REFLEN + FN_EX_REFLEN + 2];
 DBUG_PRINT("info", ("path=%s, share.rol_type() = %d",
 table_arg->path.str, table_arg->file_type == MYSQL_OPEN_FRM));
 make_frm_name(buff, table_arg->path.str, table_arg->alias);
 DBUG_PRINT("info", ("frm_name=%s", buff));
 if (mi_open((char*) table_arg->alias, &m_info
原創文章，作者：VZWTL，如若轉載，請註明出處：https://www.506064.com/zh-hant/n/361268.html