MySQL的基础架构

MySQL的基本架构示意图

MySQL的逻辑架构图

        从图中可以知道，MySQL可以分为两部分：server层和存储引擎层。并且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。

        server层包含如下的五部分：连接器、查询缓存、分析器、优化器、执行器等，涵盖MySQL的大多数核心服务功能，以及所有的内置函数，所有跨存储引擎的功能都在该层实现，如存储过程、触发器、视图等，不过MySQL 8.0之后，去掉了查询缓存这部分。

        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。从5.6版本开始，InnoDB是MySQL的默认存储引擎，即在建表的时候，若不指定存储引擎的类型，默认使用的就是InnoDB。

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。连接命令如下：mysql -h$ip -P$port -u$user -p，输入该命令之后，需要在交互对话里面输入密码，不建议在-p后面直接输入密码，这样会导致密码泄露。连接命令中mysql是客户端工具，用来跟服务器建立连接。在完成TCP的三次握手之后，该连接器就要认证客户端的身份，即用户名和密码。若是用户名和密码不对，客户端会看到“Access denied for user”的错误提示，并结束客户端程序；若是通过，则到权限表查询用户的权限。

        注意，一个用户一旦连接成功，即使使用管理员账号对该用户的权限做修改，也不会影响已经存在连接的权限。只有重启MySQL之后，新建的连接才会使用新的权限设置。

        连接完成之后，若是后续没有动作，该连接就会处于空闲状态。可以使用show processlist命令查看每个连接的状态。其中Command列显示的就是连接的状态，若某连接的该列值为“Sleep”，则表明该连接为空闲连接。如果客户端太长时间没动静，连接器就会自动将它断开。这个时间是有参数wait_timeout控制的，默认值是8个小时。

        在数据库中，有长连接和短连接之说，长连接指的是连接成功后，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，下次查询在重新建立一个。建立连接是一个很复杂的过程，因此尽量使用长连接，但是全部使用长连接，会有一个问题：长连接太多，MySQL占用的内存会涨得很快，因为MySQL在执行过程中临时使用的内存是管理在连接对象里面的。这些资源会在连接断开的时候才释放。因此，长连接累积下来，可能导致内存占用会过大，被系统强行杀掉。

        可以采用如下的方案解决长连接累积导致内存占用过大的问题：1）定期断开长连接。2）若是5.7之后的版本，可以通过执行mysql_reset_connection来重新初始化连接资源。这个过程不需要重连和重新做权限验证，但是会将连接恢复到刚刚创建完时的状态。

查询缓存

        MySQL收到一个查询请求后，会先到查询缓存看看，之前是不是执行过这条语句。之前执行过的语句以及其结果可能会以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。如果查询能够直接在缓存中找到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，就会经过分析器、优化器以及执行器这个流程去查询所需要的结果。但是在大多数的情况下，不建议使用查询缓存，因为查询缓存往往弊大于利，毕竟查询缓存的失效是非常频繁的，只要有一个表的更新，这个表上的所有的查询缓存都会被清空，就会导致刚刚存入缓存的结果，还没有使用就失效。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。除非某业务使用的是一张静态表，很长时间才会更新一次。好在MySQL也提供一种“按需使用”的方式，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。而对于确定要使用查询缓存的语句，可以用SQL_CACHE显示指定，例如：select SQL_CACHE * from T where id = 10;

分析器

        如果没有命中查询缓存，就要开始真正执行语句了。在执行语句之前，MySQL需要对SQL语句进行解析，明白该语句要做啥。分析器，首先会做“词法分析”，需要识别出SQL语句中的字符串分别是什么，代表什么。做完“词法分析”，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SQL语句是否满足MySQL语法。如果不对就会报错。

优化器

        经过分析器的解析，MySQL知道了SQL语句要干啥了，但在执行之前，还是要经过优化器的处理。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的时候，决定各个表的连接顺序。优化器阶段完成后，这个SQL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

        在开始执行的时候，要先判断一下该用户是否对这个表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，执行器就会根据表引擎定义，去使用这个引擎提供的接口。