基础架构：一条 SQL 查询语句是如何执行的？

MySQL 的基本架构

• MySQL 可以分为 Server 层和存储引擎层两部分。
  • Server 层
    • 包括连接器、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，以及所有的内置函数（如日期、时间、数学和加密函数等）；
    • 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。
  • 存储引擎层
    • 负责数据的存储和提取；
    • 其架构模式是插件式的，支持 InnoDB、MyISAM、Memory 等多个存储引擎；
    • 现在最常用的存储引擎是 InnoDB；
    • 不同的存储引擎共用一个 Server 层，也就是从连接器到执行器的部分。

连接器

• 第一步，你会先连接到这个数据库上，这时候接待你的就是连接器。
  • 连接器负责跟客户端建立连接、获取权限、维持和管理连接。
  • 连接命令：mysql -h$ip -P$port -u$user -p。
    • 输完命令之后，你就需要在交互对话里面输入密码。
    • 如果用户名密码认证通过，连接器会到权限表里面查出你拥有的权限。
    • 一个用户成功建立连接后，即使你用管理员账号对这个用户的权限做了修改，也不会影响已经存在连接的权限。
  • 连接完成后，如果你没有后续的动作，这个连接就处于空闲状态，你可以在 show processlist 命令中看到它。
  • 客户端如果太长时间没动静，连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。

    • 数据库里面，长连接是指连接成功后，如果客户端持续有请求，则一直使用同一个连接。
    • 短连接则是指每次执行完很少的几次查询就断开连接,下次查询再重新建立一个。
    • 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），从现象看就是 MySQL 异常重启了。

查询缓存

• 连接建立完成后，你就可以执行 select 语句了。执行逻辑就会来到第二步：查询缓存。
  • MySQL 拿到一个查询请求后，会先到查询缓存看看，之前是不是执行过这条语句。
  • 之前执行过的语句及其结果可能会以 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。
    • 如果你的查询能够直接在这个缓存中找到 key，那么这个 value 就会被直接返回给客户端。
    • 如果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，执行结果会被存入查询缓存中。
• 大多数情况下建议你不要使用查询缓存，查询缓存的失效非常频繁，只要有对一个表的更新，这个表上所有的查询缓存都会被清空。MySQL 8.0 版本直接将查询缓存的整块功能删掉了。

分析器

• 分析器先会做“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 需要识别出里面的字符串分别是什么，代表什么。
• 做完了这些识别以后，就要做“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，判断你输入的这个 SQL 语句是否满足 MySQL 语法。

    一般语法错误会提示第一个出现错误的位置。

优化器

• 经过了分析器，MySQL 就知道你要做什么了。
• 在开始执行之前，还要先经过优化器的处理。
  • 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，决定各个表的连接顺序。
• 优化器阶段完成后，这个语句的执行方案就确定下来了，然后进入执行器阶段。

执行器

• MySQL 通过分析器知道了你要做什么，通过优化器知道了该怎么做，于是就进入了执行器阶段，开始执行语句。
  • 开始执行的时候，要先判断一下你对这个表 T 有没有执行查询的权限，如果没有，就会返回没有权限的错误。
  • 如果有权限，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。

  • 数据库的慢查询日志中有一个 rows_examined 的字段，表示这个语句执行过程中扫描了多少行。
  • 在有些场景下，执行器调用一次，在引擎内部则扫描了多行，因此引擎扫描行数跟 rows_examined 并不是完全相同的。