MySQL逻辑架构

server 层

连接器

连接器负责跟客户端建立连接、获取权限、维持连接、管理连接。

mysql -h$ip -P$port -u$user -p

输完命令之后,需要在交互对话里面输入密码。虽然密码也可以直接跟在-p后面写在命令行中,但这样可能会导致密码泄露。如果连的是生产服务器,强烈建议不要这么做。

• 如果用户名或密码不对,会收到一个Access denied for user的错误,然后客户端程序结束执行。
• 如果用户名密码认证通过,连接器会到权限表里面查出拥有的权限。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。

一个用户成功建立连接后,即使用管理员账号对这个用户的权限做了修改,也不会影响已经存在连接的权限。修改完成后,只有再新建的连接才会使用新的权限设置。

连接完成后,如果没有后续的动作,这个连接就处于空闲状态,可以在show processlist命令中看到。Command列显示为Sleep的这一行,表示现在系统里面有一个空闲连接。

mysql> show processlist;
+----+------+-----------+------+---------+------+----------+------------------+
| Id | User | Host      | db   | Command | Time | State    | Info             |
+----+------+-----------+------+---------+------+----------+------------------+
|  1 | root | localhost | test | Sleep   |   20 |          | NULL             |
+----+------+-----------+------+---------+------+----------+------------------+
|  2 | root | localhost | test | Query   |    0 | starting | show processlist |
+----+------+-----------+------+---------+------+----------+------------------+
2 row in set (0.00 sec)

客户端太长时间没动静,连接器就会自动将它断开。时间是由参数wait_timeout控制的,默认值是8小时。

mysql> show variables like 'wait_timeout';
+---------------+-------+
| Variable_name | Value |
+---------------+-------+
| wait_timeout  | 28800 |
+---------------+-------+
1 row in set (0.00 sec)

wait_timeout和interactive_timeout尽量设置成相同。值的话取决于业务。如果是成熟的开发（比如公司内部团队）,可以设置小些,分钟级别就行。

如果在连接被断开之后,客户端再次发送请求的话,就会收到一个错误提醒：Lost connection to MySQL server during query。这时候如果要继续,就需要重连,然后再执行请求了。

数据库里面,长连接是指连接成功后,如果客户端持续有请求,则一直使用同一个连接。短连接则是指每次执行完很少的几次查询就断开连接,下次查询再重新建立一个。

全部使用长连接后,有些时候 MySQL占用内存涨得特别快,这是因为 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。所以如果长连接累积下来,可能导致内存占用太大,被系统强行杀掉(OOM),从现象看就是 MySQL 异常重启了。

解决长连接

1. 定期断开长连接。使用一段时间,或者程序里面判断执行过一个占用内存的大查询后,断开连接,之后要查询再重连。
2. 如果用的是MySQL 5.7 或更新版本,可以在每次执行一个比较大的操作后,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。

表字段权限

创建了一个没有select权限的用户,执行select * from T where k=1,报错select command denied,并没有报错unknown column。这个是一个安全方面的考虑。一个用户没有查看这个表的权限,没权限的意思还包含了：没权限知道字段是否存在。

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。key 是查询的语句,value是查询的结果。如果查询能够直接在这个缓存中找到 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。

查询缓存的失效非常频繁,只要有对一个表的更新,这个表上所有的查询缓存都会被清空。因此很可能费劲地把结果存起来,还没使用就被一个更新全清空了。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。除非业务就是有一张静态表,很长时间才会更新一次。比如,一个系统配置表,那这张表上的查询才适合使用查询缓存。

可以将参数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显式指定。

mysql> select SQL_CACHE * from T where ID=10;

MySQL 8.0版本直接将查询缓存的整块功能删掉了。

分析器

如果没有命中查询缓存,就要开始执行语句了。

分析器先会做词法分析。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。

MySQL 从输入的select这个关键字识别出来,这是一个查询语句。它也要把字符串T识别成表名T,把字符串ID识别成列ID。

做完了这些识别以后,要做语法分析。语法分析器会根据语法规则,判断输入的 SQL 语句是否满足MySQL语法。

语句不对,就会收到You have an error in your SQL syntax的错误提醒。

mysql> elect * from t where ID=1;

ERROR 1064 (42000)：You have an error in your SQL syntax; check the manual that corresponds to your MySQL server version for the right syntax to use near 'elect * from t where ID=1' at line 1

经过了分析器,MySQL 就知道要做什么了。

优化器

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。

mysql> select * from t1 join t2 using(ID)  where t1.c=10 and t2.d=20;

- 既可以先从表 t1 里面取出 c=10 的记录的 ID 值,再根据 ID 值关联到表 t2,再判断 t2 里面 d 的值是否等于 20。
- 也可以先从表 t2 里面取出 d=20 的记录的 ID 值,再根据 ID 值关联到 t1,再判断 t1 里面 c 的值是否等于 10。

两种执行方法的逻辑结果是一样的,但执行的效率会有不同,而优化器的作用就是决定选择使用哪一个方案。

优化器阶段完成后,语句的执行方案就确定下来了。

执行器

开始执行的时候,要先判断一下对这个表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。(在工程实现上,如果命中查询缓存,会在查询缓存放回结果的时候,做权限验证。查询也会在优化器之前调用precheck验证权限)。

mysql> select * from T where ID=10;

ERROR 1142 (42000)：SELECT command denied to user 'b'@'localhost' for table 'T'

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。

表T中,ID字段没有索引,执行器的执行流程：

1. 调用 InnoDB 引擎接口取这个表的第一行,判断 ID 值是不是 10,如果不是则跳过,如果是则将这行存在结果集中;
2. 调用引擎接口取下一行,重复相同的判断逻辑,直到取到这个表的最后一行

执行器将上述遍历过程中所有满足条件的行组成的记录集作为结果集返回给客户端。

对于有索引的表,执行的逻辑也差不多。第一次调用的是取满足条件的第一行这个接口,之后循环取满足条件的下一行这个接口,这些接口都是引擎中已经定义好的。

慢查询日志的rows_examined字段,表示这个语句执行过程中扫描了多少行。这个值就是在执行器每次调用引擎获取数据行的时候累加的。

引擎扫描行数跟rows_examined并不是完全相同的。

存储引擎层

存储引擎负责 MySQL 中数据的存储和读取。服务器通过 API 与存储引擎进行通信。这些接口屏蔽了不同存储引擎之间的差异,使得这些差异对上层的查询过程透明。存储引擎不会解析 SQL(InnoDb例外,它会解析外键定义,因为MySQL服务器本身没有实现该功能。),不同存储引擎之间也不会相互通信,而只是简单地响应上层服务器的请求。