MySQL逻辑架构 - SQL语句的执行都经历了哪些步骤

MySQL逻辑架构 - SQL语句的执行都经历了哪些步骤

从 MySQL 架构来理解，咱们能够把 MySQL 拆解成几个零件，以下图所示

大致来讲，MySQL 能够分为 Server层 和 存储引擎层两部分。

Server 层包括链接器、查询缓存、分析器、优化器、执行器，涵盖MySQL的大多数核心服务功能，以及全部的内置函数（如日期、时间、数学和加密函数等），全部跨存储引擎的功能也在这一层实现，包括 存储过程、触发器、视图等。

存储引擎层负责数据的存储和提取。包括 MySQL 常见的存储引擎，包括 MyISAM、InnoDB 和 Memory 等，最经常使用的是 InnoDB，也是如今 MySQL 的默认存储引擎。
存储引擎也能够在建立表的时候手动指定，使用以下语句：

CREATE TABLE t (i INT) ENGINE = <Storage Engine>;

不一样存储引擎的表数据存取方式不一样，支持的功能也不一样。
从图中能够看出，不一样的存储引擎共用一个Server层，也就是从链接器到执行器的部分。

链接器

首先须要在 MySQL 客户端登录才能使用，因此须要一个链接器来链接用户和 MySQL 数据库，咱们通常是使用

mysql -h<host> -P<port> -u<用户名> -p[<密码>]

来进行 MySQL 登录，和服务端创建链接。

虽然密码能够直接跟在 -p 后面写在命令行中，但这样可能会致使你的密码泄露。强烈建议不输入密码，直接运行命令，而后再再交互对话框中输入密码。

在完成 TCP 握手 后，链接器会根据你输入的用户名和密码验证你的登陆身份。若是用户名或者密码错误，MySQL 就会提示 Access denied for user，而后客户端程序结束执行。若是用户名密码认证经过，链接器会到权限表里面查出你拥有的权限。以后，这个链接里面的权限判断逻辑，都将依赖于此时读到的权限。

这就意味着，一个用户成功创建链接后，即便你用管理员帐号对这个用户的权限作了修改，也不会影响已经存在链接的权限。修改完成后，只有再新建的链接才会使用新的权限设置。

链接完成后，若是没有后续的动做，这个链接就处于空闲状态，可使用 show processlist 命令中看到它。

mysql> show processlist;
+--------+-------------+---------------------+--------+---------+------+----------+------------------+
| Id     | User        | Host                | db     | Command | Time | State    | Info             |
+--------+-------------+---------------------+--------+---------+------+----------+------------------+
| 214416 | master      | 124.126.130.4:29734 | db_name | Sleep   |   13 |          | NULL             |
| 214417 | master      | 124.126.130.4:29754 | db_name | Query   |    0 | starting | show processlist |
+--------+-------------+---------------------+--------+---------+------+----------+------------------+
2 rows in set (0.07 sec)

其中的Command列显示为 Sleep 的这一行，就表示如今系统里面有一个空闲链接。客户端若是太长时间没动静，链接器就会自动将它断开。这个时间是由参数 wait_timeout 控制的，默认值是8小时。

若是在链接被断开以后，客户端再次发送请求的话，就会收到一个错误提醒： Lost connection to MySQL server during query。这时候若是你要继续，就须要重连，而后再执行请求了。

数据库里面，长链接是指链接成功后，若是客户端持续有请求，则一直使用同一个链接。短链接则是指每次执行完不多的几回查询就断开链接，下次查询再从新创建一个。

创建链接的过程一般是比较复杂的，因此建议在使用中要尽可能减小创建链接的动做，也就是尽可能使用长链接。

可是所有使用长链接后，你可能会发现，有些时候MySQL占用内存涨得特别快，这是由于MySQL在执行过程当中临时使用的内存是管理在链接对象里面的。这些资源会在链接断开的时候才释放。因此若是长链接累积下来，可能致使内存占用太大，被系统强行杀掉（OOM），从现象看就是MySQL异常重启了。

怎么解决这个问题呢？你能够考虑如下两种方案。

1. 按期断开长链接。使用一段时间，或者程序里面判断执行过一个占用内存的大查询后，断开链接，以后要查询再重连。
2. 若是你用的是 MySQL 5.7 以上的版本，能够在每次执行一个比较大的操做后，经过执行 mysql_reset_connection 来从新初始化链接资源。这个过程不须要重连和从新作权限验证，可是会将链接恢复到刚刚建立完时的状态。

查询缓存

链接完成后，你就能够执行 SQL 语句了，这行逻辑就会来到第二步：查询缓存。

MySQL 在获得一个执行请求后，会首先去 查询缓存 中查找，是否执行过这条 SQL 语句，以前执行过的语句以及结果会以 key-value 对的形式，被直接放在内存中。key 是查询语句，value 是查询的结果。若是经过 key 可以查找到这条 SQL 语句，就直接返回 SQL 的执行结果。

若是语句不在查询缓存中，就会继续后面的执行阶段。执行完成后，执行结果就会被放入查询缓存中。能够看到，若是查询命中缓存，MySQL 不须要执行后面的复杂操做，就能够直接返回结果，效率会很高。

可是大多数状况下，不建议使用查询缓存
由于查询缓存的失效很是频繁，只要在 MySQL 中对某一张表执行了更新操做，那么这张表上的全部的查询缓存就会失效，对于更新频繁的数据表来讲，查询缓存的命中率会很是低。除非你的业务就是有一张静态表，很长时间才会更新一次。好比，一个系统配置表，那这张表上的查询才适合使用查询缓存。

好在MySQL也提供了这种“按需使用”的方式。你能够将参数 query_cache_type 设置成 DEMAND，这样对于默认的SQL语句都不使用查询缓存。而对于你肯定要使用查询缓存的语句，能够用 SQL_CACHE 显式指定：

select SQL_CACHE * from T where ID=10；

须要注意的是，MySQL 8.0版本直接将查询缓存的整块功能删掉了。

分析器

若是没有命中查询缓存，就要开始真正执行 SQL 语句了。
首先，MySQL 会根据你写的 SQL 语句进行解析，分析器会先作 词法分析，你输入的是由多个字符串和空格组成的一条 SQL 语句，MySQL 须要识别出里面的字符串是什么，表明什么。

而后进行 语法分析，根据词法分析的结果， 语法分析器会根据语法规则，判断你输入的这个 SQL 语句是否知足 MySQL 语法。若是 SQL 语句不正确，就会提示 You have an error in your SQL syntax。

优化器

通过分析器的词法分析和语法分析后，这条 SQL 就合法了，MySQL 就知道你要作什么了。可是在执行前，还须要通过优化器的处理。

优化器是在表里面有多个索引的时候，决定使用哪一个索引；或者在一个语句有多表关联（join）的时候，决定各个表的链接顺序。好比你执行下面这样的语句，这个语句是执行两个表的join：

select * from t1 join t2 using(ID)  where t1.c=10 and t2.d=20;

• 既能够先从表t1里面取出c=10的记录的ID值，再根据ID值关联到表t2，再判断t2里面d的值是否等于20。
• 也能够先从表t2里面取出d=20的记录的ID值，再根据ID值关联到t1，再判断t1里面c的值是否等于10。

这两种执行方法的逻辑结果是同样的，可是执行的效率会有不一样，而优化器的做用就是决定选择使用哪个方案。

优化器会判断你使用了哪一种索引，使用了何种链接，肯定效率最高的执行方案。

执行器

MySQL 经过分析器知道了你的 SQL 语句是否合法，你想要作什么操做，经过优化器知道了该怎么作效率最高，而后就进入了执行阶段，开始执行这条 SQL 语句。

开始执行的时候，MySQL 首先会判断你对要操做的表有没有执行这条语句的权限。

• 若是没有权限，就会返回没有权限的错误（ERROR 1142 (42000): SELECT command denied to user 'foo'@'localhost' for table 'bar'）。
• 若是有权限，就打开表继续执行。

打开表的时候，执行器就会根据表的引擎定义，去使用这个引擎提供的接口查询数据返回给客户端。

至此，MySQL 对于一条语句的执行过程也就完成了。

参考《MySQL实战45讲》丁奇