MySQL系列:一句SQL,MySQL是怎么工作的?

对于MySQL而言,其实分为客户端与服务端。

  • 服务端,就是MySQL应用,当我们使用net start mysql命令启动的服务,其实就是启动了MySQL的服务端。

  • 客户端,负责发送请求到服务端并从服务端获取数据,客户端可以有多种形式,可以是我们通过mysql -uroot -p1234打开的黑窗口,也可以是我们使用的Nativecat、SQLyog等数据库连接工具,甚至我们的程序,也可以称作MySQL的客户端。

而当我们在mysql窗口或者数据库连接工具中输入一句sql后,我们就可以获取到想要的数据,这中间MySQL到底是怎么工作的呢?

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在我们执行SQL后,例如一句简单的select * from user where name = ‘yanger’,客户端发送请求到服务端,请求到达Server层,会经过连接器、查询缓存、分析器、优化器、执行器等,最终通过存储引擎从文件系统获取数据或者插入数据到文件系统。

连接器

在客户端程序发起连接的时候,需要携带主机信息、用户名、密码,服务器程序会对客户端程序提供的这些信息进行认证,如果认证失败,服务器程序会拒绝连接。

连接命令大家都比较熟悉。

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

输完命令之后,需要继续输入密码,密码也可以直接跟在 -p 后面,但这样可能会导致你的密码泄露,如果你连的是生产服务器,强烈建议你不要这么做。

MySQL采用TCP作为服务器和客户端之间的网络通信协议,完成 TCP 握手后,连接器主要做密码校验和权限获取。

  • 如果用户名或密码不对,你就会收到一个”Access denied for user”的错误

  • 如果用户名密码认证通过,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

MySQL的默认连接是8小时,由参数 wait_timeout 控制的,如果超过这个时间不使用,会自动断开,并在之后的操作中,抛出Lost connection to MySQL server during query的错误。

查询缓存

针对于查询语句,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。如果命中缓存,将直接返回结果。如果不在查询缓存中,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。

针对于更新语句,包含插入删除语句,MySQL 收到更新请求时,会把查询缓存中该表相关的缓存数据全部清空。

我们可以看到,只要有更新,缓存就会失效,而对于正常的业务,更新其实是比较频繁的,也就是说,其实MySQL的查询缓存命中率并不会很高,所以建议一般不到开启。

可以通过设置 query_cache_type 为 DEMAND 来关闭查询缓存功能。而事实上,在 MySQL 8.0 版本,更是直接移除了查询缓存这一个功能。

分析器

MySQL 首先需要对SQL语句进行分析,分析过程本质上算是一个编译过程,涉及词法解析、语法分析、语义分析等阶段,通过分析MySQL知道自己要做什么。

如果语句不对,就会收到“You have an error in your SQL syntax”的错误提醒,一般语法错误会提示第一个出现错误的位置,所以你要关注的是紧接“use near”的内容。

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优化器

面对分析器拿到的结果,MySQL会做一些优化处理,例如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。

优化的结果就是生成一个执行计划,这个执行计划表明了应该使用哪些索引进行查询,表之间的连接顺序是啥样的。我们可以使用EXPLAIN语句来查看某个语句的执行计划。

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这里\G在命令窗口无法一行时,可以竖着展示结果,方便查看。

执行器

经过了分析器和优化器,就正式进行执行阶段了,不过执行之前,需要做权限验证,如果权限不足,就会抛出权限的错误。其实在查询缓存的时候,一样也会进行权限校验。

如果通过验证,执行器就打开表继续执行。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。

存储引擎

MySQL支持非常多种存储引擎,常用的是InnoDB和MyISAM,MySQL的默认存储引擎是InnoDB。

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假如我们选择是InnoDB引擎,对于查询,那InnoDB 会取这个表的第一行来进行判断是不是符合要求,符合则存在结果集中,否则继续进行下一行,直到该表的最后一行。

然后存储引擎将结果返回给执行器, 执行器拿着结果返回给客户端,这样一句SQL就执行完成了。

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