1.MySQL基础架构

Posted 2021-03-20 难得

好久没发博客了，终于又学完了一点知识并且进行了整理。就从这个mysql系列开始继续坚持每个月产出几篇。

声明一下，这次的MySQL系列是针对已有一定基础的小伙伴的，关于SQL的使用，一些概念的介绍就不再这里写了。

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首先我们来看一个简易的图片，学习MySQL的基础架构：

 　　MySQL的架构主体可分为： Server层和存储引擎层。Server层包括连接器、查询缓存、分析器、优化器、执行器。所有跨存储引擎的功能都在这一层实现。

我们先介绍一下一个查询的语句，MySQL的执行流程：

1. 应用服务器与数据库服务器建立一个连接
2. 数据库进程拿到请求sql
3. 解析并生成执行计划，执行
4. 读取数据到内存并进行逻辑处理
5. 通过步骤一的连接，发送结果到客户端
6. 关掉连接，释放资源

根据这个流程，我们来详细介绍每个组成的概念及意义。

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 连接器：

　　负责跟客户端建立连接，获取权限，维持和管理连接。通过TCP握手建立连接后，连接器开始认证用户身份。

　　每个客户端连接都会在服务器进程中拥有一个线程，这个连接的查询只会在这个单独的线程中执行。在MySQL5.5之后，支持线程池插件，可以使用池中少量的线程来服务大量的连接，不需要再为每个新连接创建或销毁线程。

连接器验证方式：

　　用户名+密码+原始主机信息

　　使用SSL方式连接，还可以使用X.509证书认证

验证结果及处理方式：

　　验证失败，返回Access denied for user的错误，客户端程序结束执行。

　　验证成功，连接器会在权限表中查出用户拥有的权限。之后，在这个连接里的权限判断都将依赖于此刻读到的权限。一次成功的连接中，即使管理员修改了用户权限，也不影响已经存在的连接的权限。

补充：连接建立的过程比较复杂，应尽量减少连接的动作，使用长连接。注意：MySQL在执行过程中临时使用的内存是管理在连接对象里的，这些资源在连接断开时才释放，长连接累积下来可能导致内存占用过大，被系统强行杀掉。

解决此种问题有两种常用方案：

　　定期断开长连接，或程序里判断一个占用内存过大的查询后，断开连接再重连。

　　MySQL5.7后，可以在每次执行一个较大的操作后，执行mysql_reset_connection来重新初始化连接资源。这个过程无需重连和权限校验，但是会将连接状态恢复到刚创建完的状态。

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 查询缓存：

　　MySQL拿到一个查询请求后，如果查询缓存打开，MySQL会优先检查这个查询是否命中缓存中的数据。

　　该检查是通过一个大小写敏感的哈希查找实现。查询和缓存中的查询即使只有一个字节不同，也不会匹配缓存结果。如果命中了缓存，在返回结果前MySQL会检查一次用户权限，没问题则跳过其他阶段，直接从缓存中拿到结果并返回给客户端。没有则进行后续的逻辑，并从DB中拿到结果存入查询缓存后返回客户端。

 查询缓存的使用情况：

　　对表的更新会导致该表上所有的查询缓存被清空，对于频繁更新的库，查询缓存的命中率很低

　　对于静态表，很长时间更新一次的表，可以适当采用查询缓存。

MySQL8之后，查询缓存功能被删掉了，之前的版本可以通过：query_cache_type=DEMAND，来设置是否使用查询缓存，或显示的在查询上使用SQL_CACHE

SELECT SQL_CACHE * FROM dual

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查询优化处理：

　　当没有命中查询缓存时就开始真正的执行语句了。在该阶段SQL语句会被转换为一个执行计划，MySQL依照这个执行计划和存储引擎进行交互。该过程包含了多个子阶段：解析SQL、预处理、优化SQL执行计划。我们分部来介绍：

分析器：

　　MySQL首先要知道语句要做什么，因此会对SQL进行解析，先词法分析然后语法分析。MySQL在这个阶段通过关键字将SQL语句进行解析，并生成一颗对应的解析树。在该阶段MySQL将会使用语法规则和解析查询。

　　它要做的包含以下内容：

• 　　验证是否使用错误的关键字
• 　　使用关键字的顺序是否正确
• 　　验证引号是否能前后正确匹配
•        判断解析树是否合法：将检查数据表和数据列是否存在，还会解析名字和别名是否有歧义

优化器：

　　当分析器执行完后，现在语法树被认为是合法的了，优化器就会将其转换为一个执行计划。一条查询可以有很多执行方式，最后都返回相同结果。优化器的最主要作用就是找到其中最好的执行计划。

关于查询优化阶段其他的详细内容，后序会有专门的文章进行介绍。

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 执行器：

　　MySQL通过分析器知道了语句要做什么，通过优化器知道了怎么做，之后进入执行器开始执行语句。

　　开始执行时会判断用户对该表是否有相应操作的权限，如果没有，则返回没有权限。反之，打开表继续执行。此时执行器会根据表的引擎定义，去使用这个引擎提供的接口，然后获取结果返回客户端。

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参考文献：　　

　　高性能MySQL第三版

　　MySQL实战45讲