MySQL(一)基本架构

MySQL基本架构示意图

Server层

所有跨存储引擎的功能都在这一层实现，比如存储过程、触发器、视图等.

连接器

连接到数据库，负责跟客户端建立连接、获取权限、维持和管理连接，命令通常是mysql -h$ip -P$port -u$user -p.

为了安全起见，通常在上述命令后再输入密码，而不是将密码紧跟在-p后，这样可能会导致密码泄露.

若用户名或密码错误，则会收到Access denied for user的错误，然后客户端程序结束执行.

若用户名密码认证通过，则连接器会到权限表中查询所拥有的权限，之后在这个连接中的权限判断逻辑，都将依赖于此时读到的权限。

因此当一个用户建立连接之后，即使用管理员账号对该用户的权限做了修改，也不会影响到已经存在的连接的权限.

连接完成后，若没有后续的动作，则这个连接就处于空闲状态，可以用show processlist命令看到它，Sleep表示系统里有一个空闲连接.

若客户端很长时间没有动静，连接器就会自动将其断开，由参数wait_tieout控制，默认时间时8小时.

如果在连接被断开之后，客户端再次发送请求，就会收到错误提醒Lost connection to MySQL serv，就需要重连再执行请求.

• 长连接

长连接是指若客户端持续有请求，则一直使用同一个连接.

• 短连接

短连接是指每次执行完很少的几次查询就断开连接，下次查询重新建立.

由于建立连接的过程比较复杂，因此在使用过程中尽量减少建立连接的动作，即尽量使用长连接.

全部使用长连接时，有时候MySQL占用内存涨得很快，这是因为MySQL在执行过程中临时使用的内存时管理在连接对象中得，这些资源会在断开连接时才释放，因此如果长连接累积下来，可能导致内存占用太大，被系统强行杀掉(OOM)，导致MySQL异常重启.

解决方案如下：

1. 定期断开长连接，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，断开连接，之后查询再重连.
2. MySQL5.7及以上的版本，则可以在每次执行一个比较大的操作过后，通过执行mysql_reset_connection来重新初始化连接资源，这个过程不需要重连和权限验证，但会将连接恢复至刚创建完成的状态.

查询缓存

连接建立完成后，就可以执行select语句了，执行逻辑会来到第二步：查询缓存.

MySQL拿到一个查询请求后，会先到查询缓存中看看之前是否执行过该语句，之前执行的语句及其结果可能以key-value对的形式，被直接缓存在内存中，key是查询的语句，value是查询的结果，若该查询能在缓存中找到对应的key，则value就会直接返回给客户端.

若语句不在查询缓存中，就会继续后续的执行阶段，执行完成后，执行结果会被存入查询缓存中. 因此若查询命中缓存，MySQL不需要执行后面的复杂操作，就可以直接返回结果.

但大多数情况下不要使用查询缓存，因为查询缓存往往弊大于利

查询缓存的失效非常频繁，只要有一个对表的更新，这个表上所有的查询缓存都会被清空. 对于更新压力大的数据库来说，查询缓存的命中率会非常低，除非你的业务只有一张静态表，很长时间才更新一次.如一个系统配置表.

MySQL提供了这种按需使用的方式，可以将参数query_chache_type设置为DEMAND，这样对于默认的SQL语句都不使用查询缓存，对于要使用查询缓存的语句，可以使用SQL_CACHE显示指定，如 select SQL_CACHE * from T where ID=10;

MySQL8.0版本直接将查询缓存功能删除了.

分析器

若没有命中查询缓存，就要开始真正执行语句，首先需要对SQL语句进行解析.

分析器先做词法分析，识别出关键字等，再做语法分析，根据词法分析的结果，语法分析器会根据语法规则，判断输入的SQL语句是否满足MySQL语法.

若语法有问题，则会收到You have an error in your SQL syntax的错误提醒. 一般语法错误会题是第一个出现错误的位置.

优化器

在开始执行语句之前，还要经过优化器的处理.

优化器是在表里面有多个索引时，决定使用哪个索引；或在一个语句有多表关联(join)的时候，决定各个表的连接顺序，比如执行下面的语句，

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

• 既可以先从表t1中取出c=10的记录的ID值，再根据ID值关联到t2，再判断t2里d的值是否等于20.
• 也可以从表t2里面取d=20的记录的ID值，再根据ID值关联到t1，再判断t1里c的值是否等于10.

这两种执行方法的逻辑结果是一样的，但执行效率会有所不同，优化器的作用就是决定是用哪一个方案.

优化器阶段完成后，语句的执行方案就确定下来，然后进入执行器阶段.

执行器

MySQL通过分析器知道了语句要做什么，通过优化器知道了该怎么做，随后进入执行阶段，开始执行语句.

开始执行时，先判断你对该表T有没有执行查询的权限，若没有则会返回没有权限的错误，(在工程实现上，若命中查询缓存，会在查询缓存返回结果时做权限验证，也会在优化器之前调用precheck验证权限.)

若有权限，则打开表继续执行，打开表的时候执行器会根据表的引擎定义，使用引擎提供的接口.

mysql> select * from T where ID=10;

在表T中，ID字段若没有索引，则执行器的执行流程如下：

1. 调用InnoDB引擎接口取这个表的第一行，判断ID值是否为10，若不是则跳过，若是则将这行结果存在结果集中.
2. 调用引擎接口取下一行，重复判断逻辑，直到表的最后一行.
3. 执行器将上述遍历所有满足条件的行组成记录集作为结果返回给客户端.

对于有索引的表，执行的逻辑也是类似的，第一次调用的是’取满足条件的第一行’，循环取’满足条件的下一行’，这些接口都是引擎中已经定义好的.

在数据库的慢查询日志中看到rows_examined字段，表示这个语句执行过程中扫描了多少行，这个值是在执行器每次调用引擎获取数据行的时候累加的.

在某些场景下，执行器调用一次，在引擎内部则会扫描多行，因此引擎扫描行数和rows_examined并不是完全相同的.

内置函数

存储引擎层

负责数据的存储和提取，架构模式是插件式的，支持InnoDB、MyISAM、Memory等多个存储引擎，最常用的存储引擎是InnoDB.

即创建表时，若不指定引擎类型，默认使用的是InnoDB.