MySQL的基礎架構

前言

臨近春節，這段時間閑來無事又讀了一些關于MySQL的文章和書籍，覺得受益良多，尤其是阿里巴巴丁奇的MySQL實戰45講，真的讓我感覺到有質的提升，以前看書看博客都是優先看索引部分，優化部分，都是一些作業中常用的知識點，但現在我對MySQL的底層越來越好奇，所以從MySQL的基礎架構開始學起，就有了這篇博客，

MySQL邏輯結構

大體來說，MySQL可以分為Server層和存盤引擎層兩部分，

Server層包括連接器、查詢快取、分析器、優化器、執行器等，涵蓋MySQL的大多數核心服務功能以及內置函式，

存盤引擎層負責資料的存盤和提取，它的架構模式是插件式，支持InnoDB、MyISAM、Memory等多個存盤引擎，從MySQL5.5.5開始，MySQL的存盤引擎默認是InnoDB，

MySQL的執行流程和組件作用

在執行這條查詢陳述句的時候：

mysql> select * from T where id = 10;

我們只知道輸入一條SQL，回傳一個結果，卻不知道這條陳述句在MySQL內部的執行程序，

接下來我會通過這條簡單的查詢陳述句，走一遍MySQL的執行流程，看一下每個組件的作用，

1、連接器

第一步，我們要先連接到這個資料庫上，就先要面對連接器，連接器負責跟客戶端建立連接、獲取權限、維持和管理連接的作用，命令一般如下：

mysql> mysql -u root -p

輸完以上命令，就要輸入連接MySQL的密碼，賬號密碼出錯會受到一個“Access denied for user”的錯誤，需要重新連接，

mysql是客戶端用來跟服務端建立連接的命令，在完成TCP握手后，連接器需要認證你的身份，這個時候就要輸入賬號和密碼，完成連接，

連接完成后，如果沒有后續的動作，這個連接就會處于空閑狀態，一般太長時間沒有動靜，連接器會自動斷開連接，這個時間由wait_timeout決定，默認時間為8個小時，

2、查詢快取

客戶端和服務端建立連接后，可以執行select陳述句，這個時候來到了Server層的查詢快取，

MySQL在接到select請求之后，會先去查詢快取看看之前是不是執行過這條陳述句，之前執行過陳述句及其結果會以key-value存放在記憶體中，key是查詢的陳述句，value是查詢的結果，如果你的查詢在查詢快取中找到key，則直接回傳查詢快取的value給客戶端，

如果查詢陳述句不在查詢快取中，就會繼續后面的執行流程，執行完成后，執行結果會被存入查詢快取中，但是在MySQL實戰45講中，作者建議我們不要使用查詢快取，為什么呢？因為查詢快取往往利大于弊，

查詢快取的失效非常頻繁，只要對一張表進行更新操作，這個表的所有查詢快取都會被清空，因此你建立起來的查詢快取還沒有使用就被清空了，對于更新壓力大的資料庫，查詢快取的命中率更低，

需要注意的是，從MySQL8.0開始，直接把整個查詢快取的功能洗掉掉，也就是說8.0開始沒有查詢快取這個功能了，

3、分析器

如果沒有命中快取，就要開始執行查詢陳述句，首先MySQL對你的查詢陳述句進行決議，

分析器會先做“詞法分析”，分析你的SQL，把查詢陳述句的“T”識別成“表名T”，把“id”識別成“列id”，

做完以上識別之后，MySQL開始做“語法分析”，根據語法規則判斷你輸入的SQL是否滿足MySQL的語法，

如果你的查詢陳述句寫錯了，就會收到“You hava an error in you SQL syntax”的錯誤提醒，比如你的查詢陳述句打少了一個“t”，

mysql> selec * from T where id = 10;

> 1064 - You have an error in your SQL syntax; check the manual that corresponds to your MySQL server version for the right syntax to use near 'selec * from T' at line 1

一般語法錯誤會提示第一個出現錯誤的位置，所以你要關注"use near"后面的內容，

4、優化器

經過了分析器，MySQL就知道了你要干什么了，在開始執行之前，還需要經過優化器的處理，

優化器是在表中有多個索引的時候，決定使用哪個索引；或者在一個SQL中有多張表聯合查詢的時候，決定各個表的執行順序，比如你執行下面的陳述句：

mysql> select * from T1 inner join T2 on T1.id=T2.id where T1.b=10 and T2.c=20;

• 即可以從表T1取出b=10的記錄值id，再根據id關聯T2表，再判斷T2的c等于20的記錄
• 又可以從表T2取出c=20的記錄值id，再根據id關聯T1表，再判斷T1的b等于10的記錄

這兩個方法執行完的結果是一模一樣的，但是執行效率會有所不同，而優化器的作用是決定選擇使用哪一個方法，

MySQL資料庫使用的是基于成本的優化器，估算成本為CPU代價+IO代價，最后決定執行哪種方案，想更深入理解優化器，推薦你們讀《資料庫查詢優化器的藝術》，

5、執行器

優化器階段完成后，確定了執行方案后，就可以進入執行器階段，開始執行陳述句的時候，會先判斷你對這張表T有沒有執行查詢的權限，如果沒有，就會回傳沒有權限的錯誤，

mysql> select * from T where id = 10;

> 1142 - SELECT command denied to user 'god-jiang@localhost' for table 'T'

如果有權限，就繼續執行查詢操作，執行器會根據表的存盤引擎去使用引擎對應的介面，

執行程序為：

1. 呼叫InnoDB引擎介面取表T的第一行，判斷id值是否等于10，如果不是則跳過，如果是則存到結果集中，
2. 呼叫引擎介面取下一行，重復以上的相同邏輯，直到取到表T的最后一行，
3. 執行器將上面的遍歷程序中所有滿足id=10的行組成結果集全部回傳給客戶端，

到這里，陳述句select * from T where id = 10就全部執行完成了，

知識點串起來

以上都是一個個組件的說明和講解，現在我把他們串起來方便大家理解，

select * from T where name = 'god-jiang';

按照上面講解的MySQL執行流程，這條陳述句的執行流程是這樣的：

• 通過連接器檢查當前賬號是否有select這張表的權限，如果沒有，就拋例外，
• 過了連接器，就到了分析器，一般SQL沒有語法錯誤，就會繼續往下走，
• 現在到了優化器，優化器會根據基于成本的優化器來決定執行哪種方案，
• 到了執行器，直接呼叫存盤引擎的介面，然后回傳結果給客戶端即可，

總結

今天根據select * from T where id = 10過了一遍MySQL的執行程序和內部組件，可以讓你對整個查詢的執行流程和各個組件有個了解，

參考資料

• MySQL實戰45講 - 林曉斌
• 《資料庫查詢優化器的藝術》