MySQL体系结构及执行过程

一、MySQL体系结构

 1、网络连接层

客户端连接器（Client Cnnectors）：提供支持与MySQL服务器建立连接。

建立连接命令：mysql -h -u -p
-h指定MySQL服务的IP 若本地连接则不需要

每一个连接均会保存用户权限，中途修改权限没用。只有再新建的连接才会使用新的权限。

查看已连接MySQL的客户端具体信息：
show processlist

MySQL与HTTP一样分为短连接与长连接：

// 短连接   
连接 mysql 服务（TCP 三次握手）
执行sql
断开 mysql 服务（TCP 四次挥手）

&缺点：需要频繁建立连接和断开连接

// 长连接 
连接 mysql 服务（TCP 三次握手）
执行sql
执行sql
执行sql
....
断开 mysql 服务（TCP 四次挥手）

&缺点：长时间占用内存资源

2、服务层（MySQL Server）

服务层执行过程：sql语句通过sql接口，服务器如果缓存cache有命中查询结果，直接读取数据。如果没有命中查询结果，由解析器进行sql语句的解析，预处理，经过优化器进行优化后提交给引擎层。通俗地说—>服务层告诉引擎层要做什么。

类比CPU先访问Cache，命中直接返回数据，不命中再访问主存。

连接池（Connection Pool）

存储和管理客户端与数据库的连接（再连接时-快），一个线程负责管理一个连接。

系统管理和控制工具（MS&U）

例如备份恢复、安全管理、集群管理等。

SQL接口（SQL Interface）

用于接收客户端发送的各种SQL命令，并且返回用户需要查询的结果。比如DML、DDL、存储过程、视图、触发器等。

解析器（Parser）

负责将请求的SQL解析生成一个"解析树"。然后根据MySQL规则进一步检查解析树是否合法。

        *词法分析。MySQL 会根据你输入的字符串识别出关键字出来，构建出 SQL 语法树，这样方便后面模块获取 SQL 类型、表名、字段名、 where 条件等等。

        *语法分析。根据词法分析的结果，语法解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。

查询优化器（Optimizer）

当“解析树”通过解析器语法检查后，将交由优化器将其转化成执行计划，然后与存储引擎交互。

此处已经是执行阶段：

• 预处理阶段：预处理器  检查SQL语句中表、字段是否存在；将*替换为所有列）
• 优化阶段：查询优化器  确定SQL语句查询方案。（如确定使用什么索引）
• 执行阶段：执行器 与存储引擎交互。有三种方式：

                主键索引查询

                全表扫描

                索引下推

缓存（Cache&Buffer）

缓存机制是由一系列小缓存组成的。比如表缓存，记录缓存，权限缓存，引擎缓存等。如果查询缓存有命中的查询结果，查询语句就可以直接去查询缓存中取数据。

3、存储引擎层

存储引擎层与底层系统文件交互，真正负责MySQL中数据存储与读取。如今默认innoDB。           记住MyISAM、innoDB、MEMORY三个就好了。

4、系统文件层

将数据存储在运行于裸设备的文件系统之上，并完成与存储引擎的交互。

二、SQL语句执行过程

 

• 连接器：建立连接，管理连接、校验用户身份；
• 查询缓存：查询语句如果命中查询缓存则直接返回，否则继续往下执行。MySQL 8.0 已删除该模块；
• 解析 SQL，通过解析器对 SQL 查询语句进行词法分析、语法分析，然后构建语法树，方便后续模块读取表名、字段、语句类型；
• 执行 SQL：执行 SQL 共有三个阶段：
  • 预处理阶段：检查表或字段是否存在；将 select * 中的 * 符号扩展为表上的所有列。
  • 优化阶段：基于查询成本的考虑， 选择查询成本最小的执行计划；
  • 执行阶段：根据执行计划执行 SQL 查询语句，从存储引擎读取记录，返回给客户端；

SQL的详细执行流程：数据库通常不会被单独使用，而是由其它编程语言通过SQL支持接口调用MySQL。由MySQL处理并返回执行结果。首先，其它编程语言通过SQL支持接口调用MySQL，MySQL收到请求后，会将该请求暂时放在连接池，并由管理服务与工具进行管理。当该请求从等待队列进入到处理队列时，管理器会将该请求传给SQL接口，SQL接口接收到请求后，它会将请求进行hash处理并与缓存中的数据进行对比，如果匹配则通过缓存直接返回处理结果；

否则，去文件系统查询：由SQL接口传给后面的解析器，解析器会判断SQL语句是否正确，若正确则将其转化为数据结构。解析器处理完毕后，便将处理后的请求传给优化器控制器，它会产生多种执行计划，最终数据库会选择最优的方案去执行。确定最优执行计划后，SQL语句交由存储引擎处理，存储引擎将会到文件系统中取得相应的数据，并原路返回。

对于更新比较频繁的表，查询缓存的命中率很低的，MySQL8.0后就不查询缓存了。                     这里说的查询缓存是 server 层的，也就是 MySQL 8.0 版本移除的是 server 层的查询缓存，并不是 Innodb 存储引擎中的 buffer pool。

简化版：连接器处理连接 -> SQL接口接收SQL语句 -> 解析器解析SQL语句 ->

预处理器预处理 -> 查询优化器优化 -> 执行与存储引擎交互