1、一条sql查询语句的执行过程

mysql> select * from T where id =10;
看似如此简单的一条语句,其执行过程也大有门道。

首先先熟悉MYSQL基本架构示意图,分为 Server 层和存储引擎层两部分

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。tcp连接数据库后,连接器管理连接,权限校验;随后查询缓存,若命中缓存则直接返回结果,否则进入分析器;分析器对sql语句进行语法分析;优化器制定执行计划,索引的选择;执行器操作引擎,返回结果

而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。

不同存储引擎的表数据存取方式不同,支持的功能也不同,但是不同的存储引擎共用一个server层

连接器

连接器负责跟客户端建立连接、获取权限、维持和管理连接。连接命令一般是这么写的:
mysql -h $ip -p $port -u suer -p

连接命令中的 mysql 是客户端工具,用来跟服务端建立连接。在完成经典的 TCP 握手后,连接器就要开始认证你的身份,这个时候用的就是你输入的用户名和密码。

  • 如果用户名或密码不对,你就会收到一个"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。

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,你可以在 show processlist 命令中看到它。文本中这个图是 show processlist 的结果,其中的 Command 列显示为“Sleep”的这一行,就表示现在系统里面有一个空闲连接。如果太长时间空闲,连接器会自动将它断开。这个时间由参数 wait_timeout 控制,默认是8小时。

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。这时候如果你要继续,就需要重连,然后再执行请求了。所以有时候程序开发时,设置的超时连接参数时需结合实际考虑参数大小 。

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。

建立连接的过程通常是比较复杂的,所以我建议你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。但是全部使用长连接后,你可能会发现,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。

那怎么解决这个问题呢?有以下两种方案。

1、定期断开长连接。一段时间断开,或者判断执行过一个占用内存的大查询后,断开连接;
2、如果你用的是 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。实现初始化长连接,释放内存。

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,之前执行过的结果可能会以 key-value对的形式,被直接缓存到内存中。key是查询语句,value是查询结果。对于重复的查询,缓存大大提高了效率。

但是大多数情况,不建议使用查询缓存,因为查询缓存往往利大于弊,其查询失效非常频繁,只要有对表的更新,这个表上所有的缓存都将被清空。对于更新频繁的数据库来说,命中缓存的效率非常低。除非业务上是一张静态表或者更新次数少,那么查询缓存才有意义。

好在 MySQL 也提供了这种“按需使用”的方式。你可以将参数 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。而对于你确定要使用查询缓存的语句,可以用 SQL_CACHE 显式指定,像下面这个语句一样:
mysql> select SQL_CACHE * from T where ID=10; 8.0 版本直接将缓存的整块功能删除,也就是8.0版本彻底抛弃缓存功能。

分析器

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。MySQL 从你输入的"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,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。如果你的语句不对,就会收到“You have an error in your SQL syntax”的错误提醒,比如下面这个语句 select 少打了开头的字母“s”。

优化器

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。比如你执行下面这样的语句,这个语句是执行两个表的 join:

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。
    这两种执行方法的逻辑结果是一样的,但是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。

执行器

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,如下所示 (在工程实现上,如果命中查询缓存,会在查询缓存返回结果的时候,做权限验证。查询也会在优化器之前调用 precheck 验证权限)。

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。

有索引的话,则通过索引(B+ 树)快速查找,否则遍历查找

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