MySQL의 전체 구조 & 쿼리 실행 구조

  이번 글에서는 'MySQL의 전체 구조'와 '쿼리 실행 구조'를 살펴보고자 한다. InnoDB 스토리지 엔진과 MyISAM 스토리지 엔진의 구체적인 내용은 이후의 글들을 참고하는 것으로 하자.

 

📙 1. MySQL의 전체 구조

  MySQL(=MySQL 서버)은 크게 MySQL 엔진과 스토리지 엔진으로 구분할 수 있다. MySQL 엔진은 사람의 머리 역할을 담당하고, 스토리지 엔진은 손과 발의 역할을 담당한다고 할 수 있다.

 

  MySQL은 일반 상용 RDBMS와 같이 대부분의 프로그래밍 언어로부터 접근 방법을 모두 지원한다. MySQL 고유의 C API부터 시작해 JDBC, ODBC, .NET의 표준 드라이버를 제공하며, 이러한 드라이버를 이용해 다양한 언어로 MySQL 서버에서 쿼리를 사용할 수 있게 지원한다.

 

  그리고 실제 테이블 데이터와 로그 데이터를 파일로 저장하는 운영체제 파일 시스템과 하드웨어 부분이 있다.

 

📌 1. MySQL 엔진

  MySQL 엔진은 요청된 SQL 문장을 분석하거나 최적화하는 등 DBMS의 두뇌에 해당하는 처리를 수행한다.

  MySQL 엔진은 클라이언트로부터의 접속 및 쿼리 요청을 처리하는 '커넥션 핸들러', 'SQL 파서', '전처리기', 그리고 쿼리의 최적화된 실행을 위한 '옵티마이저'가 중심을 이룬다.

  또한, MySQL은 표준 SQL(ANSI SQL) 문법을 지원하기 때문에 표준 문법에 따라 작성된 쿼리는 타 DBMS와 호환되어 실행될 수 있다.

📌 2. 스토리지 엔진

  스토리지 엔진은 실제 데이터를 디스크 스토리지에 저장하거나 디스크 스토리지로부터 데이터를 읽어오는 부분을 담당한다. MySQL 서버에서 MySQL 엔진은 하나지만 스토리지 엔진은 여러 개를 동시에 사용할 수 있다.

  대표적인 스토리지 엔진은 MySQL 서버에서 기본으로 제공되는 InnoDB 스토리지 엔진과 MyISAM 스토리지 엔진이 있다.

📌 3. 핸들러 API

  MySQL 엔진의 쿼리 실행기에서 데이터를 쓰거나 읽어야 할 때는 각 스토리지 엔진에 쓰기 또는 읽기를 요청하는데, 이러한 요청을 핸들러(Handler) 요청이라 하고, 여기서 사용되는 API를 핸들러 API라고 한다.

  즉, 핸들러 API를 통해 MySQL 엔진과 스토리지 엔진이 통신을 주고받는다.

 

 

  ⭐ MySQL 서버에서 MySQL 엔진은 사람 역할을 하고 각 스토리지 엔진은 자동차 역할을 하는데, MySQL 엔진이 스토리지 엔진을 조정하기 위해 핸들러라는 것을 사용한다고 이해하면 되겠다. ⭐

 

 

📙 2. 쿼리 실행 구조

  SQL 요청이 들어오면 MySQL 엔진의 쿼리 파서, 전처리기, 옵티마이저, 쿼리 실행기를 거쳐 스토리지 엔진이 실행된다.

 

📌 1. 쿼리 파서

  쿼리 파서는 사용자 요청으로 들어온 쿼리 문장을 토큰(MySQL이 인식할 수 있는 최소 단위의 어휘나 기호)으로 분리해 트리 형태의 구조로 만들어 내는 작업을 의미한다.

  예를 들어, SELECT id, name FROM t_user WHERE status = 'ACTIVE' AND age > 18라는 쿼리 문장을 다음과 같은 트리 형태의 구조로 만들게 된다.

  또한, 쿼리 문자의 기본 문법 오류는 이 과정에서 발견되고 사용자에게 오류 메시지를 전달하게 된다.

📌 2. 전처리기

  전처리기에서는 파서 과정에서 만들어진 파서 트리를 기반으로 쿼리 문장에 구조적인 문제점이 있는지 확인한다.

  각 토큰을 테이블 이름이나 칼럼 이름, 또는 내장 함수와 같은 개체를 매핑해 해당 객체의 존재 여부와 객체의 접근 권한 등을 확인하는 과정을 이 단계에서 수행한다. 실제 존재하지 않거나 권한상 사용할 수 없는 개체의 토큰은 이 단계에서 걸러진다.

📌 3. 옵티마이저

  옵티마이저란 사용자의 요청으로 들어온 쿼리 문장을 어떻게 저렴한 비용으로 가장 빠르게 처리할지를 결정하는 역할을 담당하며, DBMS의 두뇌에 해당한다고 볼 수 있다.

  옵티마이저는 비용 기반 최적화와 규칙 기반 최적화로 나눌 수 있다.

• 비용 기반 최적화
  SQL을 처리하는 다양한 방법을 마련해 두고 각 방법의 비용과 테이블 통계 정보를 통해서 실행 계획을 수립한다.
• 규칙 기반 최적화
  옵티마이저에 내장된 우선순위에 따라 실행 계획을 수립한다.

MySQL을 포함한 대부분의 RDBMS는 비용 기반 최적화 방식으로 옵티마이저가 동작한다.

📌 4. 실행 엔진

  실행 엔진은 옵티마이저가 만들어준 쿼리 실행 계획에 따라서 스토리지 엔진을 적절히 호출해서 쿼리를 수행하는 역할을 담당한다. 이때, 핸들러 API를 사용해서 스토리지 엔진과 지속적으로 통신하게 된다.

📌 5. 스토리지 엔진(핸들러)

  스토리지 엔진은 MySQL 서버의 가장 밑단에서 MySQL 실행 엔진의 요청에 따라 데이터를 디스크로 저장하고 디스크로부터 읽어 오는 역할을 담당한다.

  MyISAM 테이블을 조작하는 경우에는 핸들러가 MyISAM 스토리지 엔진이 되고, InnoDB 테이블을 조작하는 경우에는 핸들러가 InnoDB 스토리지 엔진이 된다.

 

 

  ⭐ MySQL에서 쿼리가 실행되는 과정의 거의 대부분의 작업이 MySQL 엔진에서 처리되고, 마지막 '데이터 읽기/쓰기' 작업만 스토리지 엔진에 의해 처리된다. ⭐

 

해당 글은
백은빈, 이성욱 님의 'Real MySQL 8.0',
우기 님의 '[10분 테코톡] 우기의 MySQL 아키텍처',
릭 님의 '[10분 테코톡] 릭의 MySQL 아키텍처',
ShardingSphere의 'Parse Engine'
을 참고하였습니다.