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MySQL 查询语句执行过程

分类: 文章 • 2024-03-13 14:52:21

当我们执行一条 select * from table where ID=1; 查询语句时，MySQL 内部给我们做了什么呢？

逻辑架构简介

首先我们得先了解下 MySQL 中的一些零件：
MySQL 查询语句执行过程

再来介绍一下各层功能：

连接层： 最上层是一些客户端和连接服务，包含本地 sock 通信和大多数基于客户端/服务端工具实现的类似于 TCP/IP 的通信。主要完成一些类似于连接处理、授权认证、及相关的安全方案。在该层上引入了线程池的概念，为通过认证安全接入的客户端提供线程。同样在该层上可以实现基于 SSL 的安全链接。服务器也会为安全接入的每个客户端验证它所具有的操作权限。

服务层： 服务层涵盖了 MySQL 的大多数核心功能以及内置函数，以及存储过程、触发器和视图等跨存储引擎的功能，这是这篇文章中的重头戏。

名称 作用
Connection Pool 连接池：提供认证、连接数限制，检查内存等功能
Management Serveices & Utilities 系统管理和控制工具
SQL Interface SQL 接口。接受用户的 SQL 命令，并且返回用户需要查询的结果。比如 select from 就是调用 SQL Interface
Parser 解析器，SQL 命令传递到解析器的时候会被解析器验证和解析
Optimizer 查询优化器。 SQL 语句在查询之前会使用查询优化器对查询进行优化，比如有where 条件时，优化器来决定先投影还是先过滤。
Cache 和 Buffer 查询缓存。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。这个缓存机制是由一系列小缓存组成的。比如表缓存，记录缓存，key 缓存，权限缓存等

引擎层： 我们常说的 MyISAM 以及 InnoDB 就在这一层了。

存储层： 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。

查询语句执行顺序

有了上面有个 MySQL 逻辑架构的介绍，相信在看这部分内容的时候会比较方便一些。

文字版： SQL 接口→解析器/查询缓存（如果缓存中有，则直接返回结果；如果没有，则进行交给解析器处理，解析器处理完后交由下一步并向查询缓存中添加缓存）→优化器→执行器。
MySQL 查询语句执行过程
在极客时间的《MySQL 实战 45 讲》中，给出的图是下面的，和我的有一些出入（作者可能将连接池和 SQL Interface 一块命名为连接器），欢迎各位读者提出自己见解。
MySQL 查询语句执行过程
本着「站在巨人的肩膀上」的原则，下文将参考《MySQL 实战 45 讲》中的内容，暂时保留个人关于「权限验证」方面的见解。

连接器

当咱们登录 MySQL 时，连接器就会去验证此连接的账号密码，两种情况：

  1. 密码正确，连接器会到权限表里面查出你拥有的权限。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。
  2. 密码错误，收到一个 “Access denied for user” 的错误提醒，客户端程序结束运行。

如果一个用户的密码或权限被修改，需要重新登录。

在数据库中存在两种连接：

  1. 长连接：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。
  2. 短连接：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。

建立连接的过程通常是比较复杂的，所以咱们在使用中要尽量减少建立连接的动作，也就是尽量使用长连接。
但是长连接比较占资源，故需要咱们：

  1. 定期断开长连接；
  2. 如果使用的是 MySQL 5.7 或以上版本，咱们可以在每次执行一个比较大的操作之后，为了方便，咱们可以通过执行mysql_reset_connection 来重新初始化连接资源，这个过程不需要重新连接和权限验证。

查询缓存

MySQL 拿到查询请求后，回去缓存中查看，查看之前是否执行过此条语句。如果执行过，则语句与对应结果间存在 k-v 对的形式。如果不在缓存，则进行后面的过程。

不建议使用缓存，因为失效频繁（比如刚缓存了一个表，此时更新会将之前缓存清空）。更新数据量大的数据库缓存命中率很低。在 MySQL 8.0 版本中，查询缓存功能都被删除了。

分析器

这里就是将 select * from table where ID=1; 肢解的地方了，首先进行此法分析：

  1. select：执行查询操作
  2. table：要操作这个表
  3. where：条件是这个之后的

然后进行语法分析：就是看看语法是否符合 MySQL 语句的语法规范。

优化器

经过了分析器后，MySQL 知道了咱们要做啥，然后它就开始给咱们优化咱们的 SQL 语句：比如多个索引下使用哪个索引、多个 Join 的条件下如何进行。

执行器

优化完后，就该为我们执行 SQL 语句了：

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：ERROR 1142 (42000): SELECT command denied to user 'b'@'localhost' for table 'T'；
如果有权限，则打开对应表执行。打开表时按照表的引擎定义去使用对应引擎的接口（引擎是对表来说的）。以 InnoDB 为例：

  1. 调用 InnoDB 引擎接口取这个表的第一行，判断 ID 的值是不是 1 ,如果不是就跳过，如果是那就放在结果集中；
  2. 调用引擎接口取「下一行」,重复相同的判断逻辑,直到这个表的最后一行；
  3. 执行器将上述遍历过程中所有满足条件的行,组成记录集返回给客户端。

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