一条SQL语句是如何执行的

一、架构

在讨论MySQL前,一条SQL语句是怎样执行之前,我们首先了解下MySQL中有那些组件。

大体来说,MySQL 可以分为 Server层存储引擎层两部分。

Server层包括连接器、查询缓存、分析器、优化器、执行器等,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,它从 MySQL 5.5.5 版本开始成为了默认存储引擎。不同的存储引擎共用一个Server 层。

MySQL逻辑架构图

二、组件

连接器

首先,客户端要连接上数据库,这时由连接器来进行建立连接、获取权限、维持和管理连接。

通过客户端工具和服务端建立连接,完成经典的TCP握手,连接器就开始认证身份了,如果认证通过,连接器会在权限表中查出当前账号拥有的权限,之后这个连接里面的权限判断逻辑,都将依赖于此时读到的权限。

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。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。

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。如果查询时命中,则会直接将对应的v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。

但是,查询缓存的失效是很容易的,只要对表进行了修改,这张表上的缓存都会被清空,这样设计避免了查询到脏数据。但也造成缓存命中率非常低,MySQL 8.0及之后就删除了这块功能了。

分析器

如果没有命中查询缓存,就要开始真正执行语句了。首先,MySQL 需要知道你要做什么,因此需要对 SQL 语句做解析。

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。

之后,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。

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。

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将结果集返回给客户端。

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